Nykyaikaisessa tuotantoympäristössä alumiinin painevalu on johtava prosessi kevyiden, erittäin lujien ja mitoiltaan monimutkaisten komponenttien valmistuksessa. 5G-televiestintälaitteiden monimutkaisista koteloista seuraavan sukupolven sähköajoneuvojen rakenteelliseen runkoon, tuotteen menestys päätetään usein suunnittelulautakunnassa. Suunnittelu painevalua varten on kuitenkin olennaisesti erilaista kuin CNC-koneistuksen tai 3D-tulostuksen suunnittelu. Se vaatii syvää ymmärrystä nestedynamiikasta, lämpösupistumisesta ja mekaanisesta ulostyöntöstä. Epäonnistuminen suunnittelun optimoinnissa valuprosessia varten – tunnetaan nimellä Design for Manufacturing (DFM) - johtaa suuriin romumääriin, kalliisiin työkalujen modifikaatioihin ja osien eheyden vaarantumiseen.
Alumiinin painevalusuunnittelun yleisimmät sudenkuopat johtuvat väärinymmärryksestä siitä, kuinka sula metalli jähmettyy ja kuinka valmis osa poistuu teräsmuotista. Painevalukoneen korkeapaineisessa ympäristössä metallia ruiskutetaan suurilla nopeuksilla, ja sen jäähtymisnopeus sanelee kaiken osan pinnan viimeistelystä sen sisäiseen huokoisuuteen.
Painevalun "kultainen sääntö" on säilyttää a tasainen seinämän paksuus koko komponentissa. Painevalumuotissa ohuemmat osat jähmettyvät nopeammin kuin paksummat. Jos mallissa on raskas uloke, joka on yhdistetty ohueen ripaan, ohut osa jäätyy ensin, mikä katkaisee sulan metallin virtauksen paksummalle alueelle. Tämä johtaa "kutistumishuokoisuuteen", jossa paksun osan keskustasta tulee ontto ontto metallin kutistuessa.
Painevalumuotti on jäykkä teräsrakenne. Toisin kuin irti rikottu hiekkamuotti, muotti on avattava ja osa työnnettävä ulos. Syvyyskulmat ovat kaikki pystysuorat pinnat työkalun avautumissuunnan suuntaisesti kohdistetut pienet kartiot. Ilman riittävää vetoa alumiini "sappaa" tai naarmuuntuu terästä vasten, kun se supistuu jäähtyessään.
Kun perusgeometria on luotu, suunnitteluinsinöörin on keskityttävä "edistyneeseen rakenteelliseen optimointiin". Tämä vaihe sisältää osan vahvistamisen lisäämättä tarpeetonta painoa ja sen varmistamisen, että sula alumiini saavuttaa muotin kaukaisimmat ääripäät menettämättä lämpötilaa tai aiheuttamatta turbulenssia.
Sen sijaan, että seinämän paksuus kasvaisi lujuuden saamiseksi, insinöörien tulisi käyttää Ribs . Rivat toimivat sulan metallin "valtateinä", jolloin se pääsee virtaamaan kaukaisiin onteloihin samalla kun ne tarjoavat osan rakenteellista jäykkyyttä.
Painevalussa terävät kulmat ovat sekä osan että työkalun vihollisia. Sula metalli ei halua kääntää 90 asteen kulmia; tämä luo turbulenssia ja vangitsee ilmaa.
Käytä tätä taulukkoa nopeana ohjeena standarditoleransseista ja suunnittelurajoista nykyaikaisessa korkeapaineisessa alumiinipainevalussa.
| Suunnitteluominaisuus | Suositeltu minimi | Ihanteellinen valikoima | Vaikutus laatuun |
|---|---|---|---|
| Seinän paksuus | 1,0 mm | 2,0 mm - 3,5 mm | Vähentää huokoisuutta ja kiertoaikaa |
| Syvyyskulma (ulompi) | 0,5° | 1,0° - 2,0° | Estää pinnan vetämistä |
| Syvyyskulma (sisä) | 1,0° | 2,0° - 3,0° | Takaa helpon poiston |
| Fileen säde | 0,5 mm | 1,5 x seinän paksuus | Poistaa stressihalkeamia |
| Vakiotoleranssi | ± 0,1 mm | ± 0,2 mm | Hallitsee istuvuutta ja kokoonpanoa |
| Ejektori Pin Dia. | 3,0 mm | 6,0 mm - 10,0 mm | Estää osien vääristymisen |
ADC12 (A383) on yleisin valinta erinomaisen juoksevuuden ja kuumahalkeilukestävyyden ansiosta. Sovelluksiin, jotka vaativat korkeampaa korroosionkestävyyttä, A360 on parempi, vaikka se on hieman vaikeampi heittää.
Kyllä, mutta ne vaativat "sivutoimia" tai "dioja" muotissa. Tämä lisää merkittävästi työkalujen monimutkaisuutta ja kustannuksia. Aina kun mahdollista, on parasta suunnitella alaleikkaukset yksinkertaisen kaksilevyisen muottikokoonpanon säilyttämiseksi.
Kaikissa painevaluissa on jonkinasteista sisäistä huokoisuutta ilmassa tai metallin kutistumisen vuoksi. Jos osasi vaatii painetiiviyttä (kuten polttoainepumppua) tai suuria rakenteellisia kuormituksia, sinun on suunniteltava "tyhjiövalua" tai määritettävä kriittiset vyöhykkeet, joissa huokoisuutta valvotaan tiukasti.
