راهنمای طراحی ریخته گری قالب – سوراخ

1. مقدمه

دایکستینگ یک فرآیند تولیدی است که به دلیل توانایی خود در تولید پیچیده مشهور است, قطعات فلزی با دقت بالا در مقیاس.

در میان بسیاری از عناصر طراحی در قطعات دایکاست, سوراخ ها ویژگی های بسیار مهمی هستند که اهداف مکانیکی و ساختاری مختلفی را انجام می دهند.

با این حال, طراحی سوراخ ها برای ریخته گری نیاز به بررسی دقیق دارد تا از چالش های ساخت مانند تغییر شکل جلوگیری شود., انقباض, یا سایش بیش از حد ابزار.

این راهنما به بررسی بهترین روش‌ها برای طراحی سوراخ‌ها در قطعات دایکاست می‌پردازد.

با رعایت این اصول, طراحان می توانند اجزای قوی و مقرون به صرفه ایجاد کنند و در عین حال مشکلات تولید را به حداقل برسانند.

2. نقش سوراخ ها در دایکستینگ

سوراخ ها یک ویژگی طراحی جدایی ناپذیر در بسیاری از قطعات دایکاست هستند, در خدمت اهداف مختلف عملکردی و ساختاری.

بست و مونتاژ

• سوراخ ها اغلب برای قرار دادن پیچ ها استفاده می شوند, پیچ ها, و پرچ ها, فعال کردن اتصالات ایمن در مجموعه ها.
• مثال: اجزای خودرو مانند محفظه موتور اغلب دارای سوراخ هایی برای نصب یا اتصال هستند.

کاهش وزن

• سوراخ هایی که به صورت استراتژیک قرار داده شده اند، وزن کلی یک قطعه دایکاست را بدون به خطر انداختن استحکام آن کاهش می دهند.
• این امر به ویژه در صنایعی مانند هوافضا و خودرو بسیار مهم است, که در آن کاهش وزن به بهبود عملکرد و کارایی کمک می کند.

مسیریابی و معابر

• سوراخ ها می توانند به عنوان کانال برای سیالات عمل کنند, سیم ها, یا جریان هوا در سیستم های پیچیده.
• مثال: پره های خنک کننده دایکاست در الکترونیک اغلب دارای سوراخ هایی برای افزایش مدیریت حرارتی هستند.

هم ترازی و موقعیت یابی

• سوراخ های دقیق تراز دقیق را در هنگام مونتاژ تضمین می کنند, کمک به عملکرد کلی محصول نهایی.

3. انواع سوراخ در ریخته گری دایکاست

از طریق سوراخ ها

از طریق سوراخ ها به طور کامل به قسمت نفوذ کنید, به عنوان مسیرهای ضروری برای اتصال دهنده ها یا اتصال اجزاء استفاده می شود.

این سوراخ ها فرآیندهای ماشینکاری را ساده می کنند و اتصالات قابل اعتماد را تضمین می کنند.

به عنوان مثال, از طریق سوراخ می تواند پیچ ​​و مهره یا پیچ را در خود جای دهد, ارائه اتصالات قوی و مطمئن.

سوراخ های کور

سوراخ های کور, که تمام مسیر را از طریق قسمت طی نمی کنند, ارائه ابزار همه کاره.

آنها اغلب برای درج یا چسباندن جزئی استفاده می شوند, اجازه می دهد تا ساختارهای داخلی حفظ شوند در حالی که هنوز نقاط اتصال را فراهم می کنند.

یک کاربرد رایج شامل درج های رزوه ای برای ایمن سازی قطعات الکترونیکی است.

سوراخ های رزوه ای

سوراخ های رزوه دار دارای رزوه های داخلی هستند که به طور خاص برای اتصال دهنده ها طراحی شده اند.

دقت در شکل دهی این رزوه ها برای اطمینان از درگیری دقیق رزوه و اتصالات ایمن بسیار مهم است..

در صنایعی مانند هوافضا, جایی که قابلیت اطمینان در درجه اول اهمیت قرار دارد, دقت سوراخ های رزوه ای می تواند به طور مستقیم بر ایمنی و عملکرد تأثیر بگذارد.

سوراخ های آندرکات

سوراخ های زیر برش, با سطح مقطع غیر یکنواخت آنها, چالشی منحصر به فرد ایجاد کند.

تکنیک های ریخته گری پیشرفته, مانند هسته های کشویی یا هسته های محلول, دستیابی به این اشکال را ممکن می سازد.

با وجود پیچیدگی, سوراخ های زیر برش در کاربردهای تخصصی کاربرد دارند, ارائه راه‌حل‌هایی که اشکال استاندارد سوراخ‌ها کوتاه است.

4. دستورالعمل‌های طراحی سوراخ‌ها در قالب‌گیری

طراحی سوراخ مناسب برای اطمینان از قابلیت ساخت بسیار مهم است, یکپارچگی ساختاری, و مقرون به صرفه بودن قطعات دایکاست.

در زیر دستورالعمل های دقیقی وجود دارد که طراحان باید از آنها پیروی کنند:

حداقل ضخامت دیوار را حفظ کنید

برای اطمینان از استحکام قطعه و جلوگیری از ایراداتی مانند ترک یا تاب برداشتن, حفظ ضخامت دیواره کافی در اطراف سوراخ ها.

• ضخامت دیوار اطراف سوراخ باید حداقل باشد 1.5 برابر قطر سوراخ (دی) یا ضخامت قطعه (تی), هر کدام بزرگتر است.
• به عنوان مثال, اگر قطر سوراخ باشد 4 میلی متر, ضخامت دیوار اطراف باید حداقل باشد 6 میلی متر.

ضخامت ناکافی دیوار می تواند یکپارچگی ساختاری قطعه را به خطر بیندازد, به خصوص تحت فشار یا بارهای حرارتی.

به محدودیت های قطر و عمق سوراخ پایبند باشید

ریخته گری به دلیل ویژگی های مواد و محدودیت های طراحی قالب، محدودیت های ذاتی در اندازه و عمق سوراخ ها دارد..

• آلیاژهای آلومینیوم:

• • حداقل قطر سوراخ: 2.5 میلی متر
  • حداکثر عمق سوراخ: ~ 5 × قطر

• آلیاژهای روی:

• • حداقل قطر سوراخ: ~ 1.5 میلی متر
  • حداکثر عمق سوراخ: قطر ~6×

• آلیاژهای منیزیم:

• • حداقل قطر سوراخ: ~ 3.0 میلی متر
  • حداکثر عمق سوراخ: ~ 4 × قطر

برای سوراخ های بیش از این ابعاد, در نظر بگیرید:

• ماشینکاری ثانویه: برای دستیابی به ابعاد دقیق، پس از ریخته گری دریل یا ریم کنید.
• طراحی سوراخ پلکانی: از طراحی سوراخ چند قطری برای کاهش عمق بدون به خطر انداختن عملکرد استفاده کنید.

از فاصله و قرارگیری مناسب اطمینان حاصل کنید

فاصله بین سوراخ ها, اسلات ها, لبه ها, و سایر ویژگی ها باید برای حفظ استحکام قالب و جلوگیری از نقص کافی باشد:

• بین سوراخ ها: فاصله باید ≥ باشد 1.5 × تی یا 1.5 × D, هر کدام بزرگتر است.
• سوراخ تا لبه: فاصله باید از دستورالعمل های یکسانی پیروی کند تا از نقاط ضعفی که می تواند باعث شکست قالب شود جلوگیری شود.

به عنوان مثال, اگر قطر سوراخ باشد 4 میلی متر و ضخامت قطعه است 3 میلی متر, فاصله بین دو سوراخ باید حداقل باشد 6 میلی متر.

شامل زوایای پیش نویس برای انتشار قالب

زوایای کششی، حذف آسان قسمت ریخته‌گری شده از قالب را تسهیل می‌کند, کاهش سایش و پارگی ابزار.

• زاویه پیش نویس معمولی: 1-3درجه برای سوراخ ها.
• برای حفره‌های عمیق‌تر، زاویه کشش بزرگ‌تر توصیه می‌شود تا از آزادسازی صاف اطمینان حاصل شود.

از Core Pins هوشمندانه استفاده کنید

پین‌های هسته حین ریخته‌گری سوراخ‌هایی ایجاد می‌کنند اما در معرض تنش‌های حرارتی و مکانیکی هستند. تا کارایی آنها به حداکثر برسد:

• انتخاب کنید پین های کوتاه تر برای ثبات بیشتر.
• استفاده کنید فولاد عملیات حرارتی شده یا آلیاژهای با استحکام بالا برای مواد پین هسته برای مقاومت در برابر تغییر شکل و سایش.
• برای کاهش غلظت تنش، پین هایی را با فیله ها در پایه خود طراحی کنید.

جلوگیری از علائم سینک

علائم سینک زمانی رخ می دهد که بخش های ضخیم به طور ناموزون سرد شوند, ایجاد عیوب سطحی. قرار دادن سوراخ مناسب و یکنواختی ضخامت قطعه می تواند از این امر جلوگیری کند:

• از قرار دادن سوراخ ها در نزدیکی بخش های سنگین یا ضخیم خودداری کنید.
• برای ارتقای یکنواخت خنک کننده، از شیار یا سایر ویژگی های طراحی استفاده کنید.

سوراخ ها را برای عملکرد بهینه تراز کنید

اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌ها با خط جداسازی قالب در یک راستا هستند تا ابزارآلات ساده‌تر شده و از ناهماهنگی جلوگیری شود..

• سوراخ‌های نامناسب خطر انحراف پین هسته را افزایش می‌دهند, منجر به ابعاد نادرست می شود.
• اگر ناهماهنگی اجتناب ناپذیر است, ممکن است ماشینکاری ثانویه مورد نیاز باشد, افزایش زمان و هزینه تولید.

برای سوراخ‌های Threaded یا Undercut حساب کنید

سوراخ های رزوه ای و زیر برش نیاز به ملاحظات بیشتری دارند:

• سوراخ های رزوه ای معمولاً به دلیل دشواری دستیابی به رزوه های دقیق در طول ریخته گری پس از ماشینکاری می شوند..
• سوراخ های Undercut نیاز به طرح های قالب پیشرفته دارند و ممکن است پیچیدگی و هزینه ابزار را افزایش دهند.

طراحی برای عملیات ثانویه

در حالی که ریخته گری می تواند شکل های نزدیک به شبکه تولید کند, برخی از سوراخ ها ممکن است نیاز به عملیات تکمیلی برای دستیابی به تلرانس های بیشتر داشته باشند:

• حفاری: برای سوراخ هایی که به دقت بالا یا سطوح داخلی صاف نیاز دارند.
• ریمینگ: برای دقت ابعادی بیشتر و کیفیت سطح.

5. ملاحظات مادی

انتخاب مواد در ریخته گری به طور قابل توجهی بر طراحی و عملکرد سوراخ ها در قطعات ریخته گری تأثیر می گذارد.

مواد مختلف خواص حرارتی متفاوتی از خود نشان می دهند, نرخ های انقباض, و نقاط قوت, همه اینها بر طراحی و عملکرد سوراخ تأثیر می گذارد.

بیایید بررسی کنیم که مواد ریخته گری معمولی مانند آلومینیوم چگونه هستند, روی, و منیزیم بر طراحی سوراخ تاثیر می گذارد.

آلیاژهای آلومینیوم

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل نسبت استحکام به وزن بسیار عالی در ریخته گری دایکاست بسیار مورد استفاده قرار می گیرند., مقاومت در برابر خوردگی, و خواص مکانیکی خوب.

وقتی صحبت از طراحی سوراخ می شود:

• نرخ انقباض: آلومینیوم نسبت به سایر مواد دارای نرخ انقباض نسبتاً کمی است, اجازه می دهد برای قطر سوراخ کوچکتر بدون به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری.
  نرخ انقباض معمولی برای آلومینیوم در حدود است 0.5% به 0.7%, به این معنی که طراحان می توانند برای تحمل های کمی سخت تر برنامه ریزی کنند.
• هدایت حرارتی: با هدایت حرارتی بالا, آلومینیوم به سرعت خنک می شود, کاهش خطر لکه های سینک.
  با این حال, این سرد شدن سریع همچنین به این معنی است که بخش های ضخیم نزدیک سوراخ ها می توانند به طور ناهموار خنک شوند, منجر به مشکلات احتمالی مانند تاب برداشتن یا ترک خوردن می شود.
  اطمینان از ضخامت یکنواخت دیوار در اطراف سوراخ ها به کاهش این خطرات کمک می کند.
• استحکام و دوام: استحکام ذاتی آلومینیوم آن را برای کاربردهایی که نیاز به سوراخ‌های رزوه‌دار محکم یا سوراخ‌های از طریق سوراخ برای بست دارند، مناسب می‌سازد..
  به عنوان مثال, الف 6061 آلیاژ آلومینیوم می تواند تنش کششی قابل توجهی را تحمل کند, آن را برای اجزای باربر با سوراخ های بحرانی ایده آل می کند.

آلیاژهای روی

آلیاژهای روی به دلیل قابلیت ریخته گری عالی و بازتولید جزئیات ریز مورد علاقه هستند, آنها را برای طرح های پیچیده با سوراخ های کوچک مناسب می کند:

• نرخ انقباض: روی نرخ انقباض بالاتری نسبت به آلومینیوم دارد, به طور معمول در اطراف 0.8% به 1.2%.
  این بدان معنی است که طراحان باید در هنگام تعیین ابعاد سوراخ برای اطمینان از اندازه های نهایی دقیق پس از ریخته گری، موارد اضافی را در نظر بگیرند..
• خواص حرارتی: روی در مقایسه با آلومینیوم رسانایی حرارتی کمتری دارد, منجر به کاهش زمان خنک شدن می شود.
  در حالی که این می تواند به کاهش علائم سینک کمک کند, همچنین نیاز به بررسی دقیق کانال های خنک کننده در طراحی قالب برای جلوگیری از ایجاد نقاط داغ در اطراف سوراخ ها دارد..
• سهولت ماشینکاری: ماهیت نرم‌تر روی، ماشین‌کاری آسان‌تر رزوه‌ها و سایر ویژگی‌های پس از ریخته‌گری را تسهیل می‌کند.
  این ویژگی برای ایجاد سوراخ‌های رزوه‌ای دقیق یا برش‌های زیرین که ممکن است با مواد سخت‌تر چالش برانگیز باشد، مفید است..

آلیاژهای منیزیم

منیزیم کمترین چگالی را در میان مواد ریخته گری معمولی دارد, آن را به انتخابی جذاب برای کاربردهای سبک تبدیل می کند:

• نرخ انقباض: منیزیم دارای نرخ انقباض متوسطی است, تقریبا 0.4% به 0.6%, که کمی کمتر از روی است اما با آلومینیوم قابل مقایسه است.
  طراحان باید این انقباض را با نیاز به ساختارهای سوراخ قوی متعادل کنند, به خصوص در کاربردهای حساس به وزن.
• انبساط حرارتی: منیزیم در مقایسه با آلومینیوم و روی دارای ضریب انبساط حرارتی بالاتری است.
  این ویژگی می تواند منجر به تغییرات ابعادی در طول چرخه های گرمایش و سرمایش شود, بر تراز و تناسب سوراخ تأثیر می گذارد.
  ملاحظات طراحی مناسب, مانند ترکیب اتصالات انعطاف پذیر یا استفاده از درج, می تواند به تطبیق این تغییرات کمک کند.
• مقاومت و مقاومت در برابر خستگی: با وجود سبک بودنش, منیزیم استحکام و مقاومت خوبی در برابر خستگی ایجاد می کند, آن را برای کاربردهای دینامیکی که سوراخ‌ها بارگذاری مکرر را تحمل می‌کنند، مناسب است.
  تقویت نواحی اطراف سوراخ ها با دیوارها یا دنده های ضخیم تر می تواند دوام را افزایش دهد.

6. چالش های مرتبط با حفره ها در ریخته گری

طراحی سوراخ در قطعات دایکاست با مجموعه ای منحصر به فرد از چالش ها همراه است که, در صورت عدم رسیدگی, می تواند یکپارچگی ساختاری را به خطر بیندازد, عملکرد, و قابلیت ساخت قطعه.

در زیر به بررسی عمیق این چالش ها می پردازیم:

انقباض و تنوع ابعادی

در مرحله خنک سازی فرآیند دایکاست, فلز مذاب با جامد شدن منقبض می شود. این انقباض می تواند منجر شود:

• ابعاد ناسازگار: اندازه سوراخ ممکن است کوچکتر از آنچه در نظر گرفته شده باشد, منجر به مشکلات مونتاژ می شود.
• نتایج خارج از تحمل: قطعات دقیق با تلرانس های تنگ اغلب به ماشینکاری پس از ریخته گری برای اصلاح این انحرافات نیاز دارند.

بینش داده: برای آلیاژهای آلومینیوم, انقباض خطی می تواند از 0.6% به 1.0%. این تنوع باید در طراحی لحاظ شود تا ابعاد سوراخ دقیق تضمین شود.

تغییر شکل و شکست پین هسته

سوراخ ها با استفاده از پین های هسته ای در قالب دایکاست ایجاد می شوند. با این حال:

• پین های هسته نازک و بلند: اینها در برابر خم شدن آسیب پذیر هستند, تغییر شکل, و یا حتی شکستگی ناشی از تنش های حرارتی و مکانیکی زیاد در هنگام ریخته گری.
• تاثیر فلز مذاب با دمای بالا: فشار و حرارت فلز مذاب می تواند پایداری پین هسته را به خطر بیندازد, بر قوام سوراخ تأثیر می گذارد.

استراتژی کاهش: از طرح های سوراخ پلکانی برای سوراخ های عمیق استفاده کنید یا از ضخامت بیشتری استفاده کنید, پین های هسته کوتاه تر برای افزایش دوام.

تشکیل فلاش در اطراف سوراخ ها

فلاش به مواد اضافی اطلاق می شود که از شکاف های داخل قالب نفوذ می کند. اطراف سوراخ ها, فلش می تواند منجر شود:

• نیازهای ماشینکاری اضافی: حذف فلاش زمان و هزینه های تولید را افزایش می دهد.
• کاهش جذابیت زیبایی شناختی: فلاش می تواند سطح را خراب کند, که برای قطعات قابل مشاهده یا با کارایی بالا حیاتی است.

اقدام پیشگیرانه: از آب بندی دقیق قالب اطمینان حاصل کنید و از نیروهای گیره مناسب برای به حداقل رساندن تشکیل فلاش استفاده کنید.

ناهماهنگی و خطاهای موقعیت یابی

سوراخ‌ها ممکن است در طول فرآیند ریخته‌گری جابه‌جا شوند یا ناهماهنگ شوند:

• ساییدگی و پارگی قالب: استفاده مکرر می تواند کپک ها را تخریب کند, منجر به عدم دقت در موقعیت می شود.
• قرار دادن پین هسته نامناسب: پین های نامناسب به سوراخ هایی خارج از مرکز یا زاویه دار منتهی می شوند.

تاثیر: ناهماهنگی می تواند مونتاژ را مختل کند, افزایش نیاز به عملیات ثانویه, و عملکرد قطعه را کاهش دهد.

عیوب سطحی در سوراخ ها

عیوب سطحی مانند تخلخل, زبری, یا علائم سینک چالش های رایج هستند:

• تخلخل: گازی که در حین ریخته‌گری به دام می‌افتد می‌تواند حفره‌هایی را در داخل سوراخ‌ها ایجاد کند, تضعیف یکپارچگی ساختاری آنها.
• سطوح ناهموار داخلی: طراحی ضعیف قالب یا روغن کاری ناکافی ممکن است منجر به ایجاد سوراخ های ناهموار شود, بر عملکرد آنها در کاربردهای دقیق تأثیر می گذارد.
• علائم سینک: قرار دادن نادرست سوراخ نسبت به ضخامت دیوار می تواند منجر به فرورفتگی سطح شود.

غلظت بیش از حد حرارت

سوراخ ها می توانند به عنوان متمرکز کننده تنش در طول فرآیند ریخته گری عمل کنند. شیب حرارتی نزدیک سوراخ ها ممکن است باعث شود:

• ترک خوردن: سرد شدن سریع و انجماد ناهموار می تواند باعث ایجاد ترک در نزدیکی سوراخ ها شود.
• تضعیف مواد: قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دمای بالا در مناطق متمرکز اطراف سوراخ می تواند خواص مواد را به خطر بیندازد.

نکته: از شبیه سازی های کامپیوتری برای پیش بینی توزیع گرما و اصلاح طرح های قالب برای کاهش این خطرات استفاده کنید.

پیامدهای هزینه و زمان

چالش‌های حفره‌ها در ریخته‌گری قالب اغلب به افزایش هزینه‌های تولید تبدیل می‌شوند:

• ماشینکاری اضافی: تصحیح عیوب یا دستیابی به تلورانس های دقیق به فرآیندهای ثانویه مانند حفاری یا باز کردن نیاز دارد..
• تعمیر و نگهداری قالب: تعمیرات یا تعویض مکرر پین ها و قالب های هسته می تواند هزینه های تعمیر و نگهداری را افزایش دهد.

آمار: ماشین‌کاری ثانویه می‌تواند هزینه‌های قطعه را 20 تا 30 درصد افزایش دهد., با تاکید بر اهمیت طراحی دقیق سوراخ در مراحل اولیه.

7. بهترین روش ها برای طراحی سوراخ ریخته گری قالب

ابعاد و تحمل های استاندارد شده

اتخاذ ابعاد و تلورانس های استاندارد، فرآیند طراحی را ساده می کند و سازگاری با تجهیزات تولیدی موجود را تضمین می کند..

پیروی از استانداردهای صنعتی مانند استانداردهای تعیین شده توسط ASME یا ISO می تواند تولید را ساده کرده و خطاها را کاهش دهد.

پیروی مداوم از این استانداردها یکپارچگی زنجیره تامین را تسهیل می کند و خطر اشتباهات پرهزینه را به حداقل می رساند..

شبیه سازی و نمونه سازی

استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی و نمونه‌سازی به طراحان اجازه می‌دهد تا امکان‌سنجی طراحی حفره را آزمایش کرده و مشکلات احتمالی را زودتر شناسایی کنند.

ابزارهای شبیه‌سازی می‌توانند نحوه رفتار پیکربندی‌های سوراخ‌های مختلف در شرایط دنیای واقعی را مدل کنند, کمک به بهینه سازی طرح ها قبل از تعهد به تولید در مقیاس کامل.

نمونه سازی شواهد ملموسی از عملکرد یک طرح ارائه می دهد, ارائه بینش های ارزشمند برای پالایش.

همکاری با تولیدکنندگان

همکاری نزدیک با تولیدکنندگان ریخته گری، تخصص ارزشمندی را به میز می آورد.

تجربه آنها می تواند ملاحظات طراحی عملی را برجسته کند و پیشرفت هایی را پیشنهاد دهد که ممکن است بلافاصله آشکار نشوند.

تلاش های مشترک منجر به تصمیم گیری های آگاهانه تر می شود, در نهایت منجر به تولید محصولات با کیفیت بالاتر می شود که هم عملکرد و هم الزامات تولید را برآورده می کند.

8. نتیجه گیری

طراحی سوراخ در قطعات دایکاست کاری پیچیده و در عین حال حیاتی است که نیازمند توجه به جزئیات است.

با رعایت دستورالعمل های قطر, عمق, فاصله گذاری, و انتخاب مواد, طراحان می توانند قطعات با کیفیت بالا تولید کنند و در عین حال هزینه ها و چالش های ساخت را به حداقل برسانند.

ادغام این اصول در مراحل اولیه طراحی، دوام را تضمین می کند, اجزای مقرون به صرفه, راه را برای تولید کارآمد و رضایت مشتریان هموار می کند.

اگر در مورد محصولات ریخته گری دایکاست نیازی دارید, لطفا احساس راحتی کنید با ما تماس بگیرید.