Seal Head Seals ห้องเผาไหม้, บ้านวาล์วและหัวเทียน, รูปแบบทางเดินน้ำหล่อเย็น, ทนความดัน 200 แท่งและอุณหภูมิ 300 ° C แม่พิมพ์หัวกระบอกสูบ I...
A เครื่องจักรอลูมิเนียมหล่อแม่พิมพ์ เป็นเครื่องมือเหล็กที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำ ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอลูมิเนียมในปริมาณมาก โดยการฉีดโลหะผสมอลูมิเนียมหลอมเหลวเข้าไปในโพรงรูปทรงภายใต้แรงกดดันโดยทั่วไปตั้งแต่ 1,500 ถึง 25,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว . แม่พิมพ์จะกำหนดทุกมิติ คุณลักษณะของพื้นผิว และลักษณะโครงสร้างของชิ้นส่วนที่เสร็จสมบูรณ์ สำหรับการใช้งานเครื่องจักร ครอบคลุมถึงตัวเรือนอุปกรณ์อุตสาหกรรม กระปุกเกียร์ ตัวปั๊ม บล็อกวาล์ว และขายึดโครงสร้าง คุณภาพของแม่พิมพ์จะกำหนดความแม่นยำของขนาดชิ้นส่วน รอบเวลา และความประหยัดในการผลิตรวมโดยตรง
การหล่อด้วยอะลูมิเนียมเป็นกระบวนการผลิตหลักสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรที่มีผนังบางที่ซับซ้อนซึ่งต้องการความแม่นยำของมิติที่สม่ำเสมอในรอบหลายพันหรือหลายล้านรอบ กระบวนการนี้นำเสนอคุณสมบัติที่ผสมผสานกันซึ่งมีทางเลือกไม่กี่ทางที่สามารถเทียบเคียงได้ในปริมาณการผลิตที่เท่ากัน
การทำความเข้าใจสถาปัตยกรรมแม่พิมพ์ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่ระบุ ซื้อ หรือแก้ไขปัญหาเครื่องมืออะลูมิเนียมหล่อสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักร แม่พิมพ์ทุกอันประกอบด้วยระบบย่อยการทำงานหลายอย่างที่ต้องทำงานร่วมกัน
แม่พิมพ์จะแบ่งออกเป็นครึ่งส่วนที่ตายตัว (แม่พิมพ์ฝาครอบ ติดตั้งอยู่กับแท่นที่อยู่กับที่) และครึ่งหนึ่งของตัวดีดออก (ติดตั้งบนแท่นที่กำลังเคลื่อนที่) เส้นแบ่งระหว่างเส้นทั้งสองจะกำหนดตำแหน่งที่แม่พิมพ์เปิด ช่องซึ่งเป็นพื้นที่เชิงลบที่สร้างรูปร่างของชิ้นส่วนนั้น ถูกสร้างขึ้นจากรูปทรงเรขาคณิตที่รวมกันของทั้งสองซีก สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ซับซ้อน การวางแนวการแยกส่วนส่งผลกระทบอย่างยิ่งต่อข้อกำหนดของมุมร่าง ผิวสำเร็จ และแรงดีดออก
เม็ดมีดแบบโพรงเป็นบล็อกเหล็กชุบแข็งที่กลึงตามรูปทรงของชิ้นส่วนและติดตั้งเข้ากับโครงแม่พิมพ์ (หรือที่เรียกว่าฐานแม่พิมพ์) การใช้เม็ดมีดแบบถอดเปลี่ยนได้ทำให้ฐานเดียวสามารถรองรับชิ้นส่วนหลายแบบได้ ซึ่งเป็นความได้เปรียบด้านต้นทุนสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องจักร แกนสร้างลักษณะภายใน: รู ทางเดิน รอยตัด และส่วนที่กลวง แกนด้านข้างแบบเคลื่อนย้ายได้ (ทำงานโดยกระบอกไฮดรอลิกหรือตัวเลื่อนที่ขับเคลื่อนด้วยลูกเบี้ยว) จัดการกับคุณสมบัติที่ไม่สามารถก่อตัวตามทิศทางการดึงหลัก
อะลูมิเนียมหลอมเหลวจะไหลผ่านป่วง เดินทางผ่านรางวิ่ง และเติมช่องผ่านประตู การออกแบบประตู — ประเภท (พัดลม แถบ ขอบ ตรง) ขนาด และตำแหน่ง — มีอิทธิพลมากที่สุดเพียงอย่างเดียวต่อรูปแบบการเติม การกระจายของรูพรุน และคุณภาพพื้นผิว สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างเครื่องจักรที่ความสมบูรณ์ของแรงดันมีความสำคัญ โดยทั่วไปความหนาของประตูจะอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 3.0 มม เพื่อควบคุมความเร็วและลดความพรุนที่เกิดจากความปั่นป่วน
บ่อน้ำล้นที่ส่วนท้ายของเส้นทางการไหลจะรวบรวมโลหะออกไซด์ที่เย็นจัดเป็นก้อนแรกเพื่อเข้าไปในโพรง ช่วยเพิ่มความแข็งแรงภายใน ช่องระบายอากาศ — โดยทั่วไปจะมีช่องลึก 0.05–0.15 มม. ที่แนวแยก — ช่วยให้อากาศและก๊าซที่ติดอยู่หลุดออกไปได้ในขณะที่โลหะเต็มเข้าไปในช่อง การระบายอากาศที่ไม่เพียงพอเป็นสาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดของความพรุนและการปิดความเย็นในชิ้นส่วนเครื่องจักรอะลูมิเนียมหล่อ
ช่องระบายความร้อนแบบเจาะหรือเจาะด้วยปืนจะหมุนเวียนน้ำควบคุมอุณหภูมิ (โดยทั่วไปจะคงไว้ที่ 40–60°ซ ) ผ่านแม่พิมพ์เพื่อดึงความร้อนออกจากอลูมิเนียมที่แข็งตัว การออกแบบวงจรทำความเย็นจะควบคุมอัตราการแข็งตัว ความเสถียรของมิติ และรอบเวลาโดยตรง การระบายความร้อนตามแบบแผน — ช่องที่ติดตามรูปทรงของชิ้นส่วนอย่างใกล้ชิด — มีการใช้มากขึ้นในแม่พิมพ์ที่มีปริมาณมาก เพื่อลดรอบเวลาลง 15–30% เมื่อเทียบกับวงจรเจาะตรง
หมุด ใบมีด และปลอกของตัวกระทุ้งจะดันส่วนที่แข็งตัวออกจากโพรงหลังจากที่แม่พิมพ์เปิดออก การวางพินต้องหลีกเลี่ยงพื้นผิวที่สวยงามและส่วนที่บาง มุมร่างที่ไม่เพียงพอ (ความเรียวบนผนังแนวตั้งที่ช่วยให้ชิ้นส่วนหลุดออกได้) เป็นสาเหตุหลักของความเสียหายจากการดีดออก - โดยทั่วไปแล้วชิ้นส่วนอะลูมิเนียมหล่อสำหรับเครื่องจักรจำเป็นต้องใช้ ร่าง 1° ถึง 3° บนผนังภายในและ 0.5° ถึง 1.5° บนพื้นผิวภายนอก
การเลือกเหล็กเป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในการผลิตแม่พิมพ์หล่อ แม่พิมพ์จะต้องทนต่อการหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ ระหว่างความเย็น (โดยรอบ) และร้อน (การฉีดอะลูมิเนียมที่อุณหภูมิ 620–700°C) แรงดันการฉีดที่สูง และการไหลของอะลูมิเนียมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน — ทั้งหมดนี้ในขณะเดียวกันก็รักษาความเสถียรของมิติในวงจรนับแสนครั้ง
| เกรดเหล็ก | ความแข็ง (HRC) | ชีวิตการยิงทั่วไป | ใช้ดีที่สุดสำหรับ |
| H13 (SKD61) | 44–48 | 100,000–500,000 | เม็ดมีดและแกนแบบโพรง — มาตรฐานอุตสาหกรรม |
| พรีเมี่ยม H13 (ESR) | 44–48 | 500,000–1,000,000 | การผลิตปริมาณมาก แกนประมวลผลที่ซับซ้อน |
| ดิน 1.2367 | 44–48 | 300,000–600,000 | ต้านทานความล้าจากความร้อนได้สูงกว่า H13 |
| หน้า 20 | 28–34 | ต่ำกว่า 50,000 | แม่พิมพ์ต้นแบบ เครื่องมือปริมาณน้อย |
| 8407 ซูพรีม | 44–48 | 500,000–800,000 | ความต้องการใช้งานการหมุนเวียนความร้อน |
เหล็กกล้าเครื่องมือ H13 ขจัดก๊าซในสุญญากาศและอบคืนตัวถึง 44–48 HRC ยังคงเหมือนเดิม มาตรฐานสากลสำหรับเม็ดมีดอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูป . สำหรับโครงแม่พิมพ์และโครงสร้างรองรับ เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ เช่น P20 หรือ 1045 นั้นเพียงพอแล้ว เนื่องจากไม่ได้สัมผัสกับอะลูมิเนียมหลอมเหลวโดยตรง
การหล่ออะลูมิเนียมด้วยเครื่องจักรทำให้เกิดความท้าทายในการออกแบบที่แตกต่างจากการหล่อผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดใหญ่กว่า หนักกว่า มีโครงสร้างโหลด และต้องได้รับการตรวจสอบมิติกับแบบวิศวกรรมที่มีการเรียก GD&T
การเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังอย่างกะทันหันทำให้เกิดอัตราการแข็งตัวที่แตกต่างกัน ซึ่งนำไปสู่ความพรุนจากการหดตัวและการบิดเบี้ยว การออกแบบชิ้นส่วนเครื่องจักรควรค่อยๆ เปลี่ยนระหว่างส่วนที่หนาและบาง โดยคงไว้ อัตราส่วนความหนาสูงสุด 3:1 ระหว่างกำแพงที่อยู่ติดกัน ในกรณีที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงบอสหรือซี่หนาได้ การคว้านออกจะช่วยลดความเสี่ยงต่อความพรุนและน้ำหนักของชิ้นงาน
ตัวเรือนกระปุกเกียร์อุตสาหกรรม ตัวปั๊ม และท่อร่วมวาล์วมักมีคุณสมบัติบนหลายหน้าซึ่งขัดขวางไม่ให้เส้นแยกเรียบเรียบ เส้นแยกแบบขั้นบันไดหรือแบบทำมุม ตัวเลื่อนหลายตัว และตัวยกใช้ในการจับรอยตัดด้านล่าง ในขณะเดียวกันก็รักษาความซับซ้อนของแม่พิมพ์และการจัดการต้นทุนได้ แต่ละสไลด์จะเพิ่มประมาณ ต้นทุนแม่พิมพ์ 15–25% — ข้อเสียที่ต้องประเมินเทียบกับความยืดหยุ่นในการออกแบบชิ้นส่วน
ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมหล่อด้วยเครื่องจักรส่วนใหญ่ต้องใช้เครื่องจักร CNC สำหรับรูที่สำคัญ พื้นผิวซีล และหน้ายึดหลังจากการหล่อ แม่พิมพ์จะต้องรวมเข้าด้วยกัน สต็อกเครื่องจักร 0.3 ถึง 1.5 มม บนพื้นผิวเหล่านี้ การไม่คำนึงถึงสิ่งนี้ในขั้นตอนการออกแบบแม่พิมพ์ส่งผลให้มีวัสดุไม่เพียงพอสำหรับการทำความสะอาดหรือการหล่อขนาดใหญ่ที่ทำให้ต้นทุนการตัดเฉือนสูงขึ้น
ตัวเรือนไฮดรอลิก ตัววาล์วนิวแมติก และท่อร่วมของเหลวสำหรับใช้กับเครื่องจักรจะต้องผ่านการทดสอบการรั่ว โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 5–30 บาร์ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ความพรุนภายในจากเกตติ้งที่ออกแบบมาไม่ดีหรือแรงดันเพิ่มความเข้มข้นไม่เพียงพอทำให้เกิดความล้มเหลวในการทดสอบ สำหรับชิ้นส่วนเหล่านี้ การหล่อแบบใช้สุญญากาศช่วย (การดึงสุญญากาศของโพรงไปที่ 50–100 มิลลิบาร์ก่อนการฉีด) โดยทั่วไปจะระบุไว้เพื่อลดความพรุนของก๊าซลง 60–80% เมื่อเทียบกับการหล่อแบบทั่วไป
โลหะผสมที่ระบุสำหรับการหล่อด้วยเครื่องจักรจะต้องมีความสมดุลระหว่างความสามารถในการหล่อ คุณสมบัติทางกล ความต้านทานการกัดกร่อน และความสามารถในการขึ้นรูป ตารางต่อไปนี้สรุปตัวเลือกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย:
| แม็ก | ความต้านแรงดึง (MPa) | ความสามารถในการหล่อ | ความสามารถในการแปรรูป | การใช้เครื่องจักรทั่วไป |
| A380 | 324 | ยอดเยี่ยม | ดี | ตัวเรือนทั่วไป ฉากยึด ฝาครอบ |
| ADC12 (A383) | 310 | ยอดเยี่ยม | ดีมาก | ชิ้นส่วนวาล์วและผนังบางที่ซับซ้อน |
| เอ360 | 317 | ดี | ดี | ชิ้นส่วนทนแรงดัน อุปกรณ์ทางทะเล |
| A413 | 296 | ยอดเยี่ยม | ยุติธรรม | ส่วนประกอบไฮดรอลิกผนังบางที่ซับซ้อน |
| ซิลาฟอนต์-36 (A356) | 340 (T6 ผ่านการอบร้อน) | ดี | ยอดเยี่ยม | โครงตัวถังและชิ้นส่วนรับน้ำหนัก |
ระยะเวลารอคอยและต้นทุนของแม่พิมพ์อะลูมิเนียมหล่อสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของชิ้นส่วน จำนวนโพรง และขนาดของแม่พิมพ์ โดยทั่วไปแล้วแม่พิมพ์ช่องเดียวสำหรับตัวเรือนเครื่องจักรขนาดกลาง 8 ถึง 14 สัปดาห์ จากการอนุมัติการออกแบบไปจนถึงตัวอย่างบทความแรก ลำดับการผลิตเป็นไปตามขั้นตอนเหล่านี้:
การทำความเข้าใจโหมดความล้มเหลวช่วยให้ผู้ซื้อระบุแม่พิมพ์ได้อย่างถูกต้อง และช่วยให้วิศวกรฝ่ายผลิตบำรุงรักษาแม่พิมพ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โหมดความล้มเหลวของแม่พิมพ์ที่พบบ่อยที่สุดในงานหล่ออะลูมิเนียม การหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ จะสร้างเครือข่ายของรอยแตกที่พื้นผิว (การตรวจสอบความร้อน) ซึ่งในที่สุดจะถ่ายโอนไปยังพื้นผิวชิ้นส่วนเป็นเส้นที่ยกขึ้น การป้องกันรวมถึงการอุ่นแม่พิมพ์ให้เพียงพอ 150–200°C ก่อนเริ่มการผลิต ควบคุมอุณหภูมิช่องระบายความร้อน และใช้เหล็ก H13 หรือ 1.2367 ระดับพรีเมียมที่มีการชุบแข็งสม่ำเสมอ
อะลูมิเนียมหลอมเหลวจะเกาะติดกับเหล็กขึ้นรูปที่บริเวณประตูความเร็วสูงและมุมที่แหลมคม ทำให้เกิดความเสียหายที่พื้นผิวและข้อบกพร่องของชิ้นส่วน โซลูชันประกอบด้วยการเพิ่มความหนาของเกตเพื่อลดความเร็วของโลหะ การใช้สารเคลือบไนไตรด์หรือ PVD (CrN, TiAlN) กับบริเวณเกต และรับรองว่ามีการใช้สารปลดปล่อยอย่างเพียงพอ
อลูมิเนียมความเร็วสูงกัดกร่อนเหล็กประตูเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของมิติในขนาดของประตูและทำให้ลักษณะการเติมแย่ลง เม็ดมีดเกตทำจากเหล็กกล้าเครื่องมือที่มีความแข็งสูง (50–52 HRC) หรือเหล็กกล้าแม่พิมพ์งานร้อนที่มีไนไตรดิ้งที่พื้นผิวช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก บริเวณประตูควรได้รับการตรวจสอบและวัดผล ทุกๆ 20,000–30,000 นัด ในการผลิตในปริมาณมาก
ครีบอะลูมิเนียมบาง ๆ จะก่อตัวขึ้นที่เส้นแยกเมื่อมีแรงจับยึดไม่เพียงพอหรือพื้นผิวเส้นแยกจากกันสึกหรอ สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักร การกะพริบในบริเวณที่เป็นเกลียวหรือการซีลถือเป็นข้อบกพร่องในการทำงานซึ่งจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงใหม่ การรักษาแรงจับยึดที่เหมาะสม (คำนวณเป็น พื้นที่ฉายภาพ × ความดันการฉีด × ปัจจัยด้านความปลอดภัย 1.25 ) และการตรวจสอบพื้นผิวเส้นแยกอย่างสม่ำเสมอจะช่วยป้องกันปัญหาแฟลชก่อนเวลาอันควร
แม่พิมพ์อะลูมิเนียมหล่อที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างดีสำหรับการผลิตเครื่องจักรควรบรรลุผลสำเร็จ 200,000 ถึง 500,000 นัด ก่อนการปรับปรุงครั้งใหญ่ การบำรุงรักษาเชิงป้องกันอย่างสม่ำเสมอเป็นแรงผลักดันหลักในการบรรลุเป้าหมายนั้น
การดูแลรักษาก สมุดจดรายการต่างของแม่พิมพ์ การติดตามจำนวนช็อต การซ่อมแซม การวัดขนาด และข้อบกพร่องที่สังเกตได้เป็นวิธีปฏิบัติที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเพียงวิธีเดียวในการคาดการณ์ความต้องการในการบำรุงรักษา และหลีกเลี่ยงการหยุดการผลิตโดยไม่คาดคิด
ต้นทุนแม่พิมพ์สำหรับเครื่องจักรอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูปแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของชิ้นส่วน อายุการใช้งานที่ต้องการ และการจัดหาทางภูมิศาสตร์ การทำความเข้าใจตัวขับเคลื่อนต้นทุนจะป้องกันไม่ให้เกิดความประหลาดใจด้านงบประมาณ และช่วยให้ผู้ซื้อสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลได้อย่างมีข้อมูล