Liejimo dizaino vadovas – Skylė

1. Įvadas

Mirti liejimas yra gamybos procesas, garsėjantis gebėjimu gaminti sudėtingus, didelio tikslumo metalinės dalys pagal mastą.

Tarp daugelio dizaino elementų liejiniuose komponentuose, skylės yra esminės savybės, kurios naudojamos įvairiems mechaniniams ir konstrukciniams tikslams.

Tačiau, Norint išvengti gamybos problemų, tokių kaip deformacija, reikia atidžiai apsvarstyti skyles liejimui slegiant projektuoti, susitraukimas, arba pernelyg didelis įrankių susidėvėjimas.

Šiame vadove gilinamasi į geriausią praktiką projektuojant skyles slėginėse dalyse.

Laikydamiesi šių principų, dizaineriai gali sukurti tvirtus ir ekonomiškus komponentus, sumažindami gamybos problemas.

2. Skylių vaidmuo liejant stulpeliais

Skylės yra neatsiejama daugelio lietinių dalių dizaino ypatybė, tarnauja įvairiems funkciniams ir struktūriniams tikslams.

Tvirtinimas ir surinkimas

• Skylės dažnai naudojamos varžtams pritvirtinti, varžtai, ir kniedės, leidžia saugiai sujungti mazgus.
• Pavyzdys: Automobilių komponentai, tokie kaip variklio korpusai, dažnai turi skylutes montavimui ar tvirtinimui.

Svorio mažinimas

• Strategiškai išdėstytos skylės sumažina bendrą lietinės dalies svorį, nepakenkiant jos stiprumui.
• Tai ypač svarbu tokiose pramonės šakose kaip aviacija ir automobilių pramonė, kur svorio mažinimas prisideda prie geresnio našumo ir efektyvumo.

Maršrutai ir praėjimai

• Skylės gali tarnauti kaip skysčių kanalai, laidai, arba oro srautas sudėtingose ​​sistemose.
• Pavyzdys: Elektronikos aušinimo briaunos dažnai turi ventiliacijos angas, kad pagerintų šilumos valdymą.

Lygiavimas ir padėties nustatymas

• Tikslios skylės užtikrina tikslų išlygiavimą surinkimo metu, prisidedant prie bendro galutinio produkto funkcionalumo.

3. Skylių tipai liejiniuose

Per Skyles

Per skylutes visiškai įsiskverbia į dalį, tarnauja kaip pagrindiniai tvirtinimo elementų arba komponentų sujungimo būdai.

Šios skylės supaprastina apdirbimo procesus ir užtikrina patikimas jungtis.

Pavyzdžiui, per skylutes gali tilpti varžtai arba varžtai, užtikrina tvirtus ir saugius priedus.

Aklinos skylės

Aklinos skylės, kurie nepraeina iki galo per dalį, pasiūlyti universalų naudą.

Jie dažnai naudojami įdėklams arba daliniam tvirtinimui, leidžia išlaikyti vidines konstrukcijas, tuo pačiu užtikrinant tvirtinimo taškus.

Įprasta taikymas apima korpuso srieginius įdėklus, skirtus elektroniniams komponentams tvirtinti.

Srieginės skylės

Srieginėse skylėse yra vidiniai sriegiai, specialiai sukurti tvirtinimo detalėms.

Šių sriegių formavimo tikslumas yra labai svarbus siekiant užtikrinti tikslų sriegio sujungimą ir saugias jungtis.

Tokiose pramonės šakose kaip aviacija, kur patikimumas yra svarbiausias, srieginių skylių tikslumas gali tiesiogiai paveikti saugumą ir našumą.

Iškirptos skylės

Išpjautos skylės, su nevienodu jų skerspjūviu, kelia unikalų iššūkį.

Pažangios liejimo slėginiu būdu technologijos, pvz., slankiojančios šerdys arba tirpios šerdys, leidžia pasiekti šias formas.

Nepaisant sudėtingumo, perpjautos skylės naudojamos specializuotose srityse, siūlo sprendimus ten, kur standartinės skylės formos neatitinka.

4. Skylių liejimo slėgyje projektavimo gairės

Tinkamas skylės dizainas yra labai svarbus gaminamumui užtikrinti, Struktūrinis vientisumas, ir lietinių dalių ekonomiškumą.

Žemiau pateikiamos išsamios gairės, kurių dizaineriai turėtų laikytis:

Išlaikykite minimalų sienos storį

Siekiant užtikrinti dalies tvirtumą ir išvengti tokių defektų kaip įtrūkimai ar deformacijos, išlaikyti pakankamą sienelės storį aplink skyles.

• Sienos storis aplink skylę turi būti bent jau 1.5 kartų didesnis už skylės skersmenį (D) arba dalies storis (T), kuris didesnis.
• Pavyzdžiui, jei skylės skersmuo yra 4 mm, aplinkinių sienelių storis turi būti ne mažesnis 6 mm.

Nepakankamas sienelės storis gali pakenkti dalies konstrukcijos vientisumui, ypač esant įtampai ar šiluminėms apkrovoms.

Laikykitės skylės skersmens ir gylio ribų

Dėl medžiagos savybių ir formos konstrukcijos apribojimų liejimas slegiamuoju būdu turi įgimtų skylių dydžio ir gylio apribojimų..

• Aliuminio lydiniai:

• • Minimalus skylės skersmuo: ~2,5 mm
  • Didžiausias skylės gylis: ~5 × skersmuo

• Cinko lydiniai:

• • Minimalus skylės skersmuo: ~1,5 mm
  • Didžiausias skylės gylis: ~6 × skersmuo

• Magnio lydiniai:

• • Minimalus skylės skersmuo: ~3,0 mm
  • Didžiausias skylės gylis: ~4 × skersmuo

Skylėms, viršijančioms šiuos matmenis, apsvarstyti:

• Antrinis apdirbimas: Gręžkite arba išliekite ritinį, kad būtų pasiekti tikslūs matmenys.
• Pakopų skylių dizainas: Naudokite kelių skersmenų skylių dizainą, kad sumažintumėte gylį neprarandant funkcionalumo.

Užtikrinkite tinkamą atstumą ir išdėstymą

Tarpai tarp skylių, laiko tarpsniai, briaunos, ir kitų savybių turi pakakti, kad išlaikytų pelėsių stiprumą ir išvengtų defektų:

• Tarp skylių: Atstumas turi būti ≥ 1.5 × T arba 1.5 × D, kuris didesnis.
• Skylė iki krašto: Atstumas turi būti laikomasi tomis pačiomis gairėmis, kad būtų išvengta silpnų vietų, kurios gali sukelti pelėsių gedimą.

Pavyzdžiui, jei skylės skersmuo yra 4 mm, o dalies storis yra 3 mm, atstumas tarp dviejų skylių turi būti bent jau 6 mm.

Įtraukite grimzlės kampus formų išlaisvinimui

Grimzlės kampai palengvina liejamos dalies išėmimą iš formos, sumažinti įrankių nusidėvėjimą.

• Tipiškas grimzlės kampas: 1-3° skylėms.
• Norint užtikrinti sklandų išleidimą, gilesnėms skylėms rekomenduojamas didesnis grimzlės kampas.

Protingai naudokite pagrindinius kaiščius

Liejimo metu šerdies kaiščiai suformuoja skylutes, tačiau yra veikiami šiluminių ir mechaninių įtempių. Norėdami padidinti jų efektyvumą:

• Pasirinkite trumpesni kaiščiai didesniam stabilumui.
• Naudokite termiškai apdorotas plienas arba didelio stiprumo lydiniai, skirti šerdies kaiščių medžiagai, kad būtų atspari deformacijai ir dilimui.
• Suprojektuokite kaiščius su filė prie pagrindo, kad sumažintumėte įtempių koncentraciją.

Užkirsti kelią kriauklės žymėms

Kriauklės žymės atsiranda, kai storos dalys vėsta netolygiai, sukuriant paviršiaus defektus. Tinkamas skylių išdėstymas ir dalies storio vienodumas gali to išvengti:

• Nedėkite skylių šalia sunkių ar storų dalių.
• Naudokite briauneles ar kitas dizaino ypatybes, kad užtikrintumėte tolygų aušinimą.

Sulygiuokite skyles, kad būtų optimalus našumas

Įsitikinkite, kad skylės yra sulygiuotos su formos atskyrimo linija, kad supaprastintumėte įrankius ir išvengtumėte nesutapimų.

• Netinkamai sureguliuotos skylės padidina šerdies kaiščio deformacijos riziką, dėl kurių atsiranda netikslūs matmenys.
• Jei nesutapimas neišvengiamas, gali prireikti antrinio apdirbimo, didinant gamybos laiką ir sąnaudas.

Srieginių arba įpjautų skylių sąskaita

Srieginės ir apatinės skylės reikalauja papildomų svarstymų:

• Srieginės skylės paprastai apdirbamos po apdirbimo, nes liejant sunku pasiekti tikslius sriegius.
• Išpjautoms skylėms reikia pažangių štampų konstrukcijų, todėl gali padidėti įrankių sudėtingumas ir sąnaudos.

Antrinių operacijų dizainas

Nors liejant slėgiu, galima gauti beveik neto formas, kai kurias skylutes gali prireikti apdailos operacijų, kad būtų pasiekti griežtesni leistini nuokrypiai:

• Gręžimas: Skylėms, kurioms reikalingas didelis tikslumas arba lygūs vidiniai paviršiai.
• Perdirbimas: Siekiant didesnio matmenų tikslumo ir paviršiaus kokybės.

5. Materialiniai svarstymai

Medžiagos pasirinkimas liejant slėgiu daro didelę įtaką lietinių dalių skylių konstrukcijai ir veikimui.

Skirtingos medžiagos turi skirtingas šilumines savybes, susitraukimo rodikliai, ir stipriąsias puses, visa tai turi įtakos skylės dizainui ir funkcionalumui.

Pasigilinkime į tai, kaip dažniausiai naudojamos liejimo medžiagos, tokios kaip aliuminis, cinkas, ir magnis turi įtakos skylės dizainui.

Aliuminio lydiniai

Dėl puikaus stiprumo ir svorio santykio aliuminio lydiniai plačiai naudojami liejant slėginiu būdu, atsparumas korozijai, ir geros mechaninės savybės.

Kalbant apie skylių dizainą:

• Susitraukimo greitis: Aliuminis turi palyginti mažą susitraukimo greitį, palyginti su kitomis medžiagomis, leidžia daryti mažesnio skersmens skyles nepažeidžiant konstrukcijos vientisumo.
  Tipiškas aliuminio susitraukimo greitis yra maždaug 0.5% į 0.7%, which means designers can plan for slightly tighter tolerances.
• Šilumos laidumas: With high thermal conductivity, aluminum cools quickly, reducing the risk of sink marks.
  Tačiau, this rapid cooling also means that thick sections near holes can cool unevenly, leading to potential issues like warping or cracking.
  Ensuring uniform wall thickness around holes helps mitigate these risks.
• Stiprumas ir patvarumas: Aluminum’s inherent strength makes it suitable for applications requiring robust threaded holes or through holes for fastening.
  Pavyzdžiui, a 6061 aluminum alloy can withstand significant tensile stress, making it ideal for load-bearing components with critical holes.

Cinko lydiniai

Zinc alloys are favored for their superior castability and fine detail reproduction, making them suitable for intricate designs with small holes:

• Susitraukimo greitis: Zinc exhibits a higher shrinkage rate than aluminum, paprastai aplink 0.8% į 1.2%.
  Tai reiškia, kad projektuotojai, nustatydami skylių matmenis, turi atsižvelgti į didesnes nuolaidas, kad būtų užtikrintas tikslus galutinis dydis po liejimo..
• Šiluminės savybės: Cinkas turi mažesnį šilumos laidumą, palyginti su aliuminiu, dėl to sulėtėja aušinimo laikas.
  Nors tai gali padėti sumažinti kriauklės žymes, Taip pat būtina atidžiai apsvarstyti aušinimo kanalus štampavimo konstrukcijoje, kad aplink skyles neatsirastų karštų taškų.
• Apdirbimo paprastumas: Minkštesnis cinko pobūdis palengvina sriegių apdirbimą ir kitas funkcijas po liejimo.
  Ši savybė naudinga kuriant tikslias sriegines skylutes arba įpjovas, kurios gali būti sudėtingos naudojant kietesnes medžiagas.

Magnio lydiniai

Magnis siūlo mažiausią tankį tarp dažniausiai naudojamų liejimo medžiagų, todėl tai patrauklus pasirinkimas lengvoms programoms:

• Susitraukimo greitis: Magnis turi vidutinį susitraukimo greitį, apytiksliai 0.4% į 0.6%, kuris yra šiek tiek mažesnis nei cinko, bet panašus į aliuminį.
  Dizaineriai turi subalansuoti šį susitraukimą su tvirtų skylių konstrukcijų poreikiu, ypač svoriui jautriose programose.
• Šiluminis išplėtimas: Magnis turi didesnį šiluminio plėtimosi koeficientą, palyginti su aliuminiu ir cinku.
  Dėl šios savybės gali pasikeisti matmenys šildymo ir vėsinimo ciklų metu, turinčios įtakos skylių išlygiavimui ir pritaikymui.
  Tinkamo dizaino svarstymai, pavyzdžiui, įtraukiant lanksčias jungtis arba naudojant įdėklus, gali padėti prisitaikyti prie šių variantų.
• Stiprumas ir atsparumas nuovargiui: Nepaisant savo lengvumo, magnis suteikia gerą stiprumą ir atsparumą nuovargiui, todėl tinka dinamiškoms reikmėms, kai skylės ištveria pasikartojančią apkrovą.
  Sustiprinus vietas aplink skylutes su storesnėmis sienelėmis arba briaunomis, galima padidinti patvarumą.

6. Iššūkiai, susiję su skylėmis liejimo srityje

Skylių projektavimas slėginėse dalyse susiduria su unikaliais iššūkiais, jei nekreipiama dėmesio, gali pažeisti konstrukcijos vientisumą, funkcionalumas, ir komponento pagaminamumas.

Žemiau pateikiamas išsamus šių iššūkių tyrimas:

Susitraukimas ir matmenų kintamumas

Liejimo slėginiu būdu proceso aušinimo fazės metu, išlydytas metalas kietėdamas susitraukia. Šis susitraukimas gali sukelti:

• Nenuoseklūs matmenys: Skylių dydis gali būti mažesnis nei numatyta, dėl kurių kyla surinkimo problemų.
• Netoleruotini rezultatai: Norint ištaisyti šiuos nuokrypius, tikslioms dalims, kurių leistinieji nuokrypiai yra griežti, dažnai reikia po liejimo apdirbimo.

Duomenų įžvalga: Aliuminio lydiniams, linijinis susitraukimas gali svyruoti nuo 0.6% į 1.0%. Į šį kintamumą reikia atsižvelgti kuriant dizainą, kad būtų užtikrinti tikslūs skylės matmenys.

Šerdies kaiščio deformacija ir lūžis

Skylės formuojamos naudojant šerdies kaiščius liejimo formoje. Tačiau:

• Ploni ir ilgi smeigtukai: Jie yra pažeidžiami lenkimo, deformacija, ar net lūžimo dėl liejimo metu patiriamų didelių terminių ir mechaninių įtempių.
• Aukštos temperatūros išlydyto metalo poveikis: Išlydyto metalo slėgis ir karštis gali pakenkti šerdies kaiščio stabilumui, turi įtakos skylės konsistencijai.

Švelninimo strategija: Gilioms skylėms naudokite pakopines skyles arba naudokite storesnes, trumpesni šerdies kaiščiai, kad padidintų patvarumą.

Blykstės susidarymas aplink skyles

Blykstė reiškia medžiagos perteklių, kuris prasiskverbia pro formos tarpus. Aplink skyles, blyksnis gali sukelti:

• Papildomi apdirbimo poreikiai: Blykstės pašalinimas padidina gamybos laiką ir padidina išlaidas.
• Sumažėjęs estetinis patrauklumas: Blykstė gali pažeisti paviršiaus apdailą, kuri yra labai svarbi matomoms arba didelio našumo dalims.

Prevencinė priemonė: Užtikrinkite tikslų pelėsių sandarinimą ir naudokite atitinkamas suspaudimo jėgas, kad sumažintumėte pliūpsnio susidarymą.

Netinkamas suderinimas ir padėties nustatymo klaidos

Skylės liejimo proceso metu gali pasislinkti arba išsilyginti dėl:

• Pelėsių susidėvėjimas: Dažnas naudojimas gali sugadinti pelėsius, dėl to atsiranda padėties netikslumų.
• Netinkamas šerdies kaiščio padėjimas: Neteisingai išlygiuoti kaiščiai veda į necentrinę arba kampuotomis skylėmis.

Poveikis: Netinkamas išlyginimas gali sutrikdyti surinkimą, padidinti antrinių operacijų poreikį, ir sumažinti dalių funkcionalumą.

Paviršiaus defektai skylėse

Paviršiaus trūkumai, tokie kaip poringumas, šiurkštumas, arba kriauklės žymės yra dažni iššūkiai:

• Poringumas: Liejimo metu įstrigusios dujos gali susidaryti tuštumų viduje, silpnina jų struktūrinį vientisumą.
• Grubūs vidiniai paviršiai: Dėl prastos formos konstrukcijos arba netinkamo tepimo gali atsirasti šiurkščių skylių sienelių, turinčios įtakos jų veikimui naudojant tikslias programas.
• Kriauklės žymės: Netinkamas skylių išdėstymas, palyginti su sienelės storiu, gali sukelti paviršiaus įdubimus.

Per didelė šilumos koncentracija

Skylės gali veikti kaip įtempių koncentratoriai liejimo proceso metu. Gali atsirasti šiluminiai gradientai šalia skylių:

• Įtrūkimai: Greitas aušinimas ir netolygus kietėjimas gali sukelti įtrūkimus šalia skylių.
• Medžiagos susilpnėjimas: Ilgai veikiant aukštai temperatūrai koncentruotose vietose aplink skylę gali pablogėti medžiagos savybės.

Patarimas: Naudokite kompiuterinį modeliavimą, kad numatytų šilumos pasiskirstymą ir patobulintumėte pelėsių dizainą, kad sumažintumėte šią riziką.

Išlaidų ir laiko padariniai

Skylių liejimo slėgyje iššūkiai dažnai virsta padidėjusiomis gamybos sąnaudomis:

• Papildomas apdirbimas: Norint ištaisyti defektus arba pasiekti tikslias leistinas nuokrypas, reikia atlikti antrinius procesus, pvz., gręžimą ar presavimą.
• Pelėsių priežiūra: Dažnas šerdies kaiščių ir formų taisymas arba keitimas gali padidinti priežiūros išlaidas.

Statistika: Antrinis apdirbimas gali padidinti dalių sąnaudas 20–30 %, pabrėžiant tikslaus skylių projektavimo svarbą pradiniuose etapuose.

7. Geriausia liejimo skylių projektavimo praktika

Standartizuoti matmenys ir tolerancijos

Standartizuotų matmenų ir leistinų nuokrypių pritaikymas supaprastina projektavimo procesą ir užtikrina suderinamumą su esama gamybos įranga.

Laikydamiesi pramonės standartų, tokių kaip ASME arba ISO, galite supaprastinti gamybą ir sumažinti klaidų skaičių.

Nuolatinis šių standartų laikymasis palengvina sklandesnę tiekimo grandinės integraciją ir sumažina brangiai kainuojančių klaidų riziką.

Modeliavimas ir prototipų kūrimas

Modeliavimo programinė įranga ir prototipų kūrimas leidžia dizaineriams išbandyti skylių projektavimo galimybes ir anksti nustatyti galimas problemas.

Modeliavimo įrankiai gali modeliuoti, kaip skirtingos skylių konfigūracijos elgsis realiomis sąlygomis, padeda optimizuoti dizainą prieš pradedant visapusišką gamybą.

Prototipų kūrimas suteikia apčiuopiamų įrodymų, kaip gerai veiks dizainas, siūlanti vertingų įžvalgų tobulinti.

Bendradarbiavimas su gamintojais

Glaudus bendradarbiavimas su liejimo slėginio liejimo gamintojais suteikia neįkainojamos patirties.

Jų patirtis gali pabrėžti praktinius dizaino aspektus ir pasiūlyti patobulinimų, kurie gali būti nepastebimi iš karto.

Bendradarbiaujant priimami geriau pagrįsti sprendimai, galiausiai gaunami aukštesnės kokybės produktai, atitinkantys ir eksploatacinius, ir gamybos reikalavimus.

8. Išvada

Skylių projektavimas slėginėse dalyse yra sudėtinga, tačiau svarbi užduotis, reikalaujanti dėmesio detalėms.

Laikantis skersmens gairių, gylis, tarpai, ir medžiagų pasirinkimas, dizaineriai gali gaminti aukštos kokybės dalis sumažindami išlaidas ir gamybos iššūkius.

Šių principų integravimas ankstyvame projektavimo etape užtikrina ilgaamžiškumą, ekonomiškus komponentus, atveria kelią efektyviai gamybai ir patenkintiems klientams.

Jei turite kokių nors poreikių dėl liejimo gaminių, Prašau nedvejodami Susisiekite su mumis.