Асноўныя фактары, якія ўплываюць на дакладнасць памераў адлівак

1. Рэзюмэ

Дакладнасць памераў адлівак з'яўляецца выніковым вынікам шматлікіх узаемадзеяння прычын: фізіка матэрыялу (ўсаджвацца & змены фазы), дынаміка працэсу (наліць, solidification), дакладнасць інструментаў (ўзор & выраб стрыжня), канструктыўная геаметрыя (раздзелы & асаблівасці), цеплавыя працэдуры, асяроддзе апрацоўкі і вымярэння.

Любы з іх можа ўводзіць міліметры (або долі міліметра) адхіленні па дадзенай асаблівасці.

Добрыя вынікі прыходзяць ад ранняга супрацоўніцтва паміж дызайнерам і ліцейным заводам, відавочнае размеркаванне адлітых і апрацаваных функцый, і сумесь правілаў дызайну, кантроль працэсу і праверка.

2. Што такое дакладнасць памераў адлівак?

Дакладнасць памераў адлівак адносіцца да таго, наколькі канчатковая геаметрыя адліванага кампанента адпавядае намінальнай (прызначаны) памеры, указаныя на чарцяжы або мадэлі САПР.

Іншымі словамі, гэта ступень, у якой «як адліта» форма паўтарае «як распрацавана» абрыс.

Бо ўсе працэсы ліцця прадугледжваюць ўсаджванне металу, цеплавыя градыенты, скажэнне формы і зменныя інструментаў, адліўкі не могуць цалкам адпавядаць тэарэтычным памерах.

Замест, дакладнасць памераў кантралюецца і ацэньваецца праз tolerances, геаметрычныя элементы кіравання, і статыстычнае вымярэнне.

Стандартызацыя дакладнасці: класы талерантнасці

Дакладнасць памераў адлівак стандартызавана ва ўсім свеце, у першую чаргу па:

ISO 8062-1/2/3

• Ct (Ліццё талерантнасці) клас па лінейных памерах — СТ1 (вельмі высокая дакладнасць) да CT16 (грубая).
• Gct (Геаметрычны допуск ліцця) для плоскасці, акругласць, становішча, і г.д..

Часта спасылаюцца на іншыя стандарты

• Ад 1680
• ANSI/ASME Y14.5 (для GD&Т на апрацаваных асаблівасцях)
• ASTM A802 (допускі на стальное ліццё)

Гэтыя рамкі дазваляюць дызайнерам і ліцейным прадпрыемствам дакладна паведамляць пра допускі і прагназаваць дасяжную дакладнасць для кожнага працэсу.

3. Класіфікацыя фактараў уздзеяння высокага ўзроўню

1. Унутраны матэрыял — ўсаджванне сплаву, фазавыя ператварэнні, анізатропнае пашырэнне.
2. Фізіка працэсаў — тэмпература плаўлення, турбулентнасць, начынне, ўзор застывання.
3. Інструмента & формы — дакладнасць выкрайкі, зрух ядра, перамяшчэнне/рассяленне цвілі.
4. Геаметрыя & задума — модуль сячэння, астравы, тонкія супраць тоўстых сцен.
5. Цеплавы & лячэнне пасля гіпсу — дэфармацыя тэрмічнай апрацоўкі, гашальныя напружання.
6. Пост-апрацоўка & звязванне — паслядоўнасць апрацоўкі, скрыўленне свяцільні.
7. Вымярэнне & навакольнае асяроддзе — тэмпература пры аглядзе, стабільнасць даных.
8. Чалавечы & кантроль сістэмы — аператарская практыка, SPC, рэцэпт дрэйф.

4. Матэрыяльныя фактары

Лінейная ўсаджванне і аб'ёмнае скарачэнне

• Што: усе металы скарачаюцца пры астуджэнні ад вадкага → цвёрдага → пакаёвай тэмп. Лінейная ўсаджванне (каэфіцыент маштабу шаблону) з'яўляецца дамінуючым фактарам змены памераў.
• Тыповыя дыяпазоны (ілюстрацыйны):алюмініевыя сплавы ~0,6–1,5%, чыгун ~1,0–1,6%, вуглярод & легаваныя сталі ~1,8–2,5%, медныя сплавы ~1,8–2,2%. Фактычныя значэнні сплаву & залежыць ад працэсу; пацвердзіць з ліцейным.
• Вынік: намінальны 200 мм асаблівасць с 1.2% ўсаджванне скарачаецца на 2.4 мм, калі гэта не кампенсавана ў шаблоне.

Фазавыя ператварэнні & анізатропнае застыванне

• Некаторыя сплавы (сталі, высоканікелевых сплаваў) перажываюць фазавыя змены (аўстэніт→ферыт/перліт/мартэнсіт) якія дадаюць або адымаюць змяненне памераў, акрамя простага цеплавога скарачэння. Накіраванае застыванне можа стварыць анізатропную ўсаджванне.

Аддзяленне застывання & гарачыя кропкі

• Мясцовае ўзбагачэнне/знясіленне элементаў у міждэндрытных абласцях стварае мікраструктурныя адрозненні і можа канцэнтраваць усаджванне або ствараць лакальныя паражніны, якія змяняюць лакальныя памеры.

Змякчэнне: указаць сплаў і кантроль плаўлення; спытайце ў ліцейнага каэфіцыента ўсаджвання і памераў шаблону; выкарыстоўваць ізатэрмічныя / кантраляваныя канструкцыі застывання.

5. Фактары, звязаныя з працэсам

Магчымасць трансляцыі

(Допуск паказваецца як тыповы лінейны допуск на 100 мм. Значэнні адрозніваюцца ў залежнасці ад сплаву, геаметрыя & ліцейная здольнасць.)

Тэмпература плаўлення & перагрэў

• Больш высокі перагрэў павялічвае цякучасць, але павышае растваральнасць газу і турбулентнасць; абодва могуць прывесці да павелічэння сітаватасці і недакладнасці памераў пры няправільным кіраванні.

Дынаміка напаўнення і турбулентнасць

• Турбулентнасць захоплівае аксіды, стварае збоі і халодныя закрыцці; няпоўнае запаўненне змяняе эфектыўную геаметрыю і можа сказіць дэталі, паколькі замарожаная абалонка стрымлівае наступны метал.

Gating, падымаючыся & Накіравальнае зацвярджэнне

• Дрэнны литник прыводзіць да усаджвальных паражнін у непажаданых месцах. Правільнае размяшчэнне стояка забяспечвае падачу металу ў зоны застывання і кантралюе канчатковую геаметрыю.

Метады з выкарыстаннем ціску/вакууму

• Вакуум HPDC або напаўненне пад нізкім ціскам памяншае сітаватасць газу і паляпшае стабільнасць памераў тонкіх элементаў; працэсы адціскання і паўцвёрдыя памяншаюць эфекты ўсаджвання.

6. Інструмента & ўзор / асноўныя фактары

Інструмента, узораў і стрыжняў усталяваць пачатковая геаметрыя ліцця і ў значнай ступені вызначаюць паўтаральнасць і сістэматычныя зрушэнні.

Дрэнная практыка інструментаў або неадэкватны кантроль стрыжня выклікаюць дрэйф памераў, зрух ядра, і невыпраўляльныя скажэнні, якія далейшая апрацоўка не заўсёды можа выправіць.

Дакладнасць выкрайкі & кампенсацыя ўсаджвання

Геаметрыя шаблону - гэта базавая лінія, ад якой прымяняюцца ўсе зрушэнні ўсаджвання і інструментаў. Ключавыя моманты:

• Маштабаванне ўзору: шаблоны павінны быць маштабаваны з дапамогай правільнага лінейная ўсаджванне фактар ​​для сплаву і працэсу (розныя сплавы/працэсы патрабуюць розных маштабных каэфіцыентаў).
• Памяркоўнасць да шаблону: допускі выкрайкі павінны быць больш жорсткімі, чым неабходныя допускі для дэталяў, каб памылка выкрайкі не была асноўнай крыніцай варыяцый.
• Сістэматычныя залікі: дэфармацыя аснасткі, знос малюнка і зрушэнне прыстасаванняў ствараюць паўтаральныя зрушэнні; іх трэба вымяраць і карэктаваць падчас пілотных запускаў.

Змякчэнне: задакументуйце і праверце памеры шаблону да першай залівання; патрабаваць ад ліцейнага прадпрыемства пастаўкі чарцяжоў шаблонаў (з каэфіцыентамі ўсаджвання) і справаздачы пра праверку шаблонаў першага артыкула.

Вогнетрывалыя матэрыялы і трываласць абалонкі

Вогнетрывалая сістэма (матэрыял, завісь, пласт будаваць, таўшчыня) кантралюе калянасць абалонкі і цеплавую рэакцыю. Ключавыя эфекты:

• Неадпаведнасць КТР: розныя вогнетрывалы пашыраюцца/сціскаюцца па-рознаму пад уздзеяннем цяпла - гэта змяняе памер паражніны падчас залівання і астуджэння.
• Калянасць абалонкі: тонкія або дрэнна кансалідаваныя абалонкі дэфармуюцца пад металлостатическим ціскам, ствараючы выпукласці або лакальныя змены памераў.
• Зменлівасць працэсу: кашыцавая сумесь, тэхніка нанясення пакрыцця і кантроль высыхання/выгарання ўплываюць на шчыльнасць абалонкі і паўтаральнасць.

Змякчэнне: стандартызаваць рэцэпты суспензій і расклад слаёў для часткі; укажыце мінімальную таўшчыню абалонкі і графік отвержденія; праверыць цэласнасць абалонкі (візуальны, памер) перад заліваннем для важных частак.

Асноўная дакладнасць, зрух ядра & стрыжань скажэнне

Ядры вызначаюць унутраныя элементы і адтуліны — іх дакладнасць і стабільнасць вельмі важныя.

Агульныя механізмы:

• Зрух ядра: дрэнная пасадка ядра, неадэкватныя адбіткі стрыжня або вібрацыя падчас залівання выклікаюць рух стрыжняў, зрушэнне размяшчэння адтулін.
• Скажэнне ядра: не падтрымліваецца, доўгія або тонкія стрыжні могуць згінацца або вібраваць пад ціскам металу або цеплавым ударам, змена ўнутранай геаметрыі.
• Стрыжнявая эрозія / вымыванне: метал з высокай хуткасцю можа раз'ядаць слабыя паверхні ядра, змяненне аздаблення адтулін і памераў.

Змякчэнне: дызайн надзейных асноўных адбіткаў і станоўчых механічных блакіровак; указаць цвёрдасць стрыжня і апорныя апоры для доўгіх стрыжняў; кантраляваць хуткасць ліцця і ліміт, каб абмежаваць струйную эрозію; выкарыстоўвайце асноўныя пакрыцця, дзе гэта неабходна.

Падтрымка цвілі & Памерная стабільнасць

Тое, як форма або матрыца падтрымліваецца падчас залівання, уплывае на кансістэнцыю памераў:

• Прагін штампа: металічныя плашкі награваюцца і згінаюцца падчас цыкла — тэрмічны рост і нагрузкі на заціск змяняюць геаметрыю паражніны на працягу тэрміну службы.
• Селішча пясчанай цвілі: ўшчыльненне пяску, вентыляцыя і ціск заціску выклікаюць рух прэс-формы або адкат у вялікіх адлівах.
• Знос інструментаў: паўторныя цыклы вырабляюць канаўкі зносу і дрэйф памераў у металічных інструментах.

Змякчэнне: апоры інжынернай плашкі і заціскі для мінімізацыі прагіну; кантраляваць ушчыльненне пяску і зацвярдзенне звязальнага рэчыва; графік тэхнічнага абслугоўвання штампаў і інтэрвалы пераробкі; кантраляваць дрэйф памераў праз SPC і праводзіць перыядычныя праверкі інструмента.

Тэмпература цвілі

Тэмпература формы пры заліванні і падчас застывання ўплывае на запаўненне, ўсаджванне і рэшткавыя напружання:

• Халодная цвіль: празмерны тэмпературны градыент можа выклікаць дрыжыкі, misruns, або павышаныя напружання расцяжэння і расколіны.
• Гарачая форма: празмерная тэмпература формы павялічвае пашырэнне матэрыялаў формы і можа змяніць адлітыя памеры і павялічыць грубасць зерня.
• Цеплавыя градыенты: нераўнамерны нагрэў формы прыводзіць да асіметрычнага застывання і дэфармацыі.

Змякчэнне: стандартызаваць працэдуры папярэдняга нагрэву формы/формы і кантролю тэмпературы; кантраляваць тэмпературу плашкі ў крытычных месцах; выкарыстоўваць цеплавое мадэляванне для прагназавання градыентаў для складаных дэталяў і рэгулявання размяшчэння стробаў/ахалоджвання.

7. Задума & фактары геаметрыі

Змена таўшчыні секцыі

• Тоўстыя ізаляваныя секцыі павольна застываюць і ствараюць гарачыя кропкі і усаджвальныя паражніны; тонкія ўчасткі хутка астываюць і могуць дэфармавацца або прывесці да збояў. Пазбягайце рэзкіх змен таўшчыні.

Астравы, начальнікі, рабрынкі і філе

• Буйныя босы ствараюць лакальныя зоны ўсаджвання; рэбры спрыяюць калянасці, але іх памер павінен быць такім, каб пазбегнуць затрымкі цяпла. Фільцы зніжаюць канцэнтрацыю напружання і паляпшаюць цякучасць металу.

Доўгія тонкія рысы і скажэнні

• Доўгія тонкія часткі (шахты, плаўнікі) уразлівыя да дэфармацыі, выкліканай зацвярдзеннем, і наступнага дэфармацыі пры апрацоўцы.

Кіраўніцтва DFM: старайцеся, каб таўшчыня сценак была аднолькавай; выкарыстоўваць рэбры замест таўшчыні, дадаць шляхі падачы да цяжкіх участкаў, дадаць філе і скразняк.

8. Цеплавая гісторыя & апрацоўкі пасля кастынгу

Тэрмічная апрацоўка індукаваныя скажэнні

• Раствор адпалу, нармалізацыя, загартоўка або зняцце напружання можа змяніць памеры - часам непрадказальна ў вялікіх секцыях. Загартоўка стварае градыенты і рэшткавыя напружання, якія дэфармуюць дэталі.

Рэшткавыя напружанні ад застывання

• Хуткае астуджэнне і абмежаванае скарачэнне ствараюць рэшткавыя напружання, якія спадаюць падчас апрацоўкі або абслугоўвання, змена геаметрыі (пружыністы).

Змякчэнне: рана ўдакладніць паслядоўнасць тэрмічнай апрацоўкі; машына пасля тэрмічнай апрацоўкі, дзе неабходныя функцыянальныя допускі; пры неабходнасці выкарыстоўвайце сродкі для зняцця стрэсу.

9. Звязванне, паслядоўнасць апрацоўкі & фіксуючыя эфекты

Прыпускі на апрацоўку & паслядоўнасць

• Апрацоўванне выдаляе матэрыял для дасягнення канчатковай дакладнасці. Секвеніраванне (якія грані апрацоўваюцца першымі) і свяцільні кантралююць сукупныя скажэнні. Апрацоўка да поўнага зняцця напружання можа выклікаць дэфармацыю.

Мацаванне & спасылкі на дадзеныя

• Дрэнная канструкцыя свяцільні выклікае скажэнне заціску і памылковыя вымярэнні. Выкарыстоўвайце апорныя паверхні і ўстойлівыя прыстасаванні; пазбягайце пераціскання пры вымярэнні.

Моманты кручэння крапежных элементаў і напружання пры зборцы

• Зацягванне нітаў можа сказіць тонкія ўчасткі і змяніць плоскасць фланца. Укажыце межы крутоўнага моманту і паслядоўнасць.

Змякчэнне: вызначыць парадак апрацоўкі, рэкамендуем дызайн свяцільні, пазначыць крутоўны момант & інструкцыя па зборцы.

10. Вымярэнне, навакольнае асяроддзе & метралагічныя эфекты

Тэмпература пры вымярэнні

• Металы пашыраюцца з тэмпературай. Агульнае правіла: а 1 Змена °C выклікае ~16–25 праміле/°C лінейную змену для сталі/алюмінію; на а 500 частка мм 1 °C ≈ 0,008–0,012 мм — актуальна для жорсткіх допускаў.
  Заўсёды вымярайце пры стандартнай тэмпературы (звычайна 20 ° С) або кампенсаваць.

Дакладнасць прыбора & зондавыя эфекты

• Тып зонда ШМ, даўжыня стылуса і стратэгія зандзіравання ўводзяць памылку вымярэння. Для тонкіх рыс, сіла зандзіравання можа адхіліць дэталь.

Стабільнасць даты & паўтаральнасць вымярэнняў

• Непаслядоўны выбар даных дае роскід. Выкарыстоўвайце паўторную фіксацыю базы і вызначыце пратаколы вымярэнняў.

Змякчэнне: указаць тэмпературу вымярэння, Стратэгія CMM, і крытэрыі прыёмкі; патрабуецца FAI з паведамленымі ўмовамі навакольнага асяроддзя.

11. Conclusion

Дакладнасць памераў у адлівак вызначаецца не адным фактарам, а узаемадзеянне матэрыялаў, інструмента, кантроль працэсу, і цеплавыя паводзіны на працягу ўсяго вытворчага цыклу.

Кожны крок - ад распрацоўкі ўзору і кампенсацыі ўсаджвання да стабільнасці формы, выбар сплаву, і ўмовы зацвярдзення - уводзіць патэнцыйныя варыяцыі, якія неабходна разумець і актыўна кіраваць імі.

Патрабуецца высокадакладнае ліццё:

• Дакладныя ўзоры і стрыжні з кантраляванай усаджваннем
• Стабільныя сістэмы формы і абалонкі з прадказальнымі тэрмічнымі і механічнымі паводзінамі
• Строга захоўваюцца параметры працэсу уключаючы тэмпературу залівання, тэмпература формы, і стробная кансістэнцыя
• Якасныя матэрыялы з вядомымі характарыстыкамі цеплавога пашырэння і застывання
• Надзейная праверка, SPC, і зваротнай сувязі для ранняга выяўлення варыяцый

Калі гэтыя фактары сканструяваны цэласна, ліцейны цэх можа пастаўляць адліўкі, якія пастаянна адпавядаюць жорсткім допускам на памеры, знізіць выдаткі на апрацоўку, палепшыць падганянне зборкі, і павысіць прадукцыйнасць канчатковага прадукту.

У канчатковым рахунку, Дакладнасць памераў адначасова з'яўляецца a тэхнічнае дасягненне і а тэхналагічная дысцыпліна— той, які адрознівае пастаўшчыкоў ліцця высокага ўзроўню ад звычайных вытворцаў.

 

FAQ

Які тып сплаву мае найбольшы ўплыў на дакладнасць памераў?

Магніевыя сплавы (1.8–2,5% лінейная ўсаджванне) маюць самы высокі рызыка адхілення памераў, у той час як шэры чыгун (0.8–1,2%) з'яўляецца найбольш устойлівым.

Ці можа ліццё ў пясок дасягнуць высокай дакладнасці памераў?

Ліццё з пяску на смале можа дасягаць ISO 8062 КТ8–10 (±0,3–0,5 мм для дэталяў 100 мм), падыходзіць для дэталяў сярэдняй дакладнасці (e.g., корпусы помпы).

Для дакладнасці CT5–7, патрабуецца ліццё па выплавляемым мадэлям або HPDC.

Як працуе кампенсацыя ўсаджвання цвілі?

Прэс-формы перавышаюць памер лінейнай хуткасці ўсаджвання сплаву. Напрыклад, 100 мм алюміній (1.5% ўсаджвацца) дэталь патрабуе формы памерам 101,5 мм—гэта забяспечвае ўсаджванне канчатковай адліўкі да 100 мм.

Што з'яўляецца асноўнай прычынай дэфармацыі адлівак?

Нераўнамернае астуджэнне (e.g., тоўстыя зрэзы астываюць павольней, чым тонкія) стварае ўнутранае напружанне, што прыводзіць да дэфармацыі.

Выкарыстанне халоднага праса або вадзянога астуджэння для балансавання хуткасцей астуджэння можа паменшыць дэфармацыю на 40–50%.

Як наступная апрацоўка ўплывае на дакладнасць памераў?

Вібрачыстка можа дэфармаваць танкасценныя дэталі на 0,1-0,2 мм, пры тэрмічнай апрацоўцы адхіленні тэмпературы (±10°C) можа выклікаць змяненне памераў на 0,1–0,2 мм.

Далікатная чыстка (нізкачашчынная вібрацыя) і дакладны кантроль тэрмічнай апрацоўкі змякчаюць гэтыя праблемы.