Leitfaden für das Design von Druckgussformen: Schlüsselfaktoren, die die Bauteilqualität und -kosten beeinflussen

Das Design einer Form für das industrielle Druckgussverfahren ist entscheidend für den Prozess, da es Genauigkeit, Oberflächenqualität, Zeitpunkt und Kosten beeinflusst. Eine Matrize muss ein Gleichgewicht und eine Kontrolle des Metallflusses, der Luftabfuhr, des Transfers und der Abkühlung des Metalls, der Verhärtung und des Auswurfs erreichen. Sie muss dies tun, während sie physischen und thermischen Belastungen ausgesetzt ist.

Jedes Projekt hat unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Form, Material, Toleranz, Volumen und der Notwendigkeit der Nachbearbeitung. Daher erfordert jedes Projekt eine andere individuelle Form. Best Practices in der Branche betrachten Werkzeuge als Teil eines Systems mit Legierungsauswahl, Toleranz, Produktionsprozess und Qualitätskontrolle.

Wie der industrielle Druckgusszyklus funktioniert

Eine Matrize besteht aus einem zusammengebauten und einem Komponententeil, die beide aus hartem Stahl gefertigt sind. Sobald die Matrize mit geschmolzenem Metall gefüllt ist, wird das Metall dem Trimmen und weiteren weiteren Operationen unterzogen.

•Stempelschließen: Sowohl die montierten als auch die Komponententeile des Chips schließen sich und werden an Ort und Stelle verriegelt.

• Metallinjektion: Die Läufer und Tore sind mit flüssigem Metall geladen.

•Erstarrung: Das eingespritzte Metall kühlt ab und erstarrt, während sich die Matrize erwärmt.

• Teilauswurf: Ein Mechanismus, der entweder schiebt oder zieht, entfernt den erstarrten Teil aus der Stanze.

• Nachbearbeitung: Das zusätzliche Metall und überschüssiges Material werden entfernt.

1. Bauteilgeometrie und Wanddicke

Das Design des Bauteils beeinflusst die Vollständigkeit der Ausfüllung der Form und die Gleichmäßigkeit der Kühlung. Verschiedene Dicken von Profilen können zu Verzerrungen führen und auch Luft einschließen.

• Wanddicke: Die Wände sollten gleichmäßig dick sein. Vermeiden Sie einen abrupten Abschluss.

•Fillets: Fluss und Verzerrung werden durch die Reduktion des abrupten Finishes minimiert.

•Tiefgang: Oberflächen sollten in Richtung des Öffnens des Stempels einen leichten Zug aufweisen.

•Rippen und Bosse: Material hinzuzufügen sollte vermieden werden. Ein gutes Design beinhaltet Steifigkeit und Befestigungsmerkmale.

• Vermeiden Sie Unterschnitte: Verschiebungen und Kerne zur Aufnahme von Unterschnitten erhöhen die Komplexität und die Kosten.

2. Bewegliche Merkmale und die Trennlinie

Der Ort und das Erscheinungsbild der Makel sowie die dimensionalen Beziehungen und das Auswerfen der Gussteile werden durch die Trennlinie beeinflusst. Die Trennlinie wird verwendet, um den Guss auf der Auswurfseite zu halten und verhindert, dass kritische Flächen gespalten werden.

Seitenkerne, Verschlüsse und Einsätze können verwendet werden, um Querlöcher oder Unterschnitte zu bilden, schaffen aber zusätzliche Schnittstellen, Verschleißpunkte, Anpassungsarbeiten und zusätzliche Schritte im Zyklus.

3. Design von Läufern, Toren, Überläufen und Lüftungen

Das Zuführungssystem muss die Höhlung füllen und dabei Druckverlust, Turbulenz, Verfestigung und Lufteinschließen minimieren.

Die Position von Lüftungen, Gittern, Läufen und anderen Merkmalen sollte die Geometrie der Komponente, das Verhalten der Legierung, die Füllreihenfolge und das thermische Gleichgewicht der Matrix sowie die kritischen Oberflächen des Bauteils berücksichtigen.

4. Entlüftung und Management der Porosität

Porosität kann auf eingeschlossenes Gas, Schrumpfung, Schmiermittelverhalten, Metallqualität und Variabilität des Prozesses zurückzuführen sein. Die Kontrolle erfolgt typischerweise auf verschiedene Weise:

• Entlüftung: Platzieren Sie Lüftungen und Überläufe in den erwarteten Bereichen am Füllende.

• Ausgeglichener Fluss: Designmerkmale, um Durchflusswege zu vermeiden, die Luft einschließen oder isolieren.

• Wärmekontrolle: Beseitigung ungleichmäßiger Kühlung und lokalisierter Hotspots, die zu Schrumpfporosität führen.

• Stabile Parameter: Kontrollieren Sie das Schussprofil sowie Temperaturen, Drücke und Schmierung.

• Vakuumkontrolle: Vakuumunterstütztes Druckgussverfahren kann angewendet werden, wenn Bauteilanforderungen eine dichtere Leckdichtigkeit, höhere strukturelle Integrität oder eine anschließende Bearbeitung erfordern.

5. Kühlung und thermisches Gleichgewicht

Das Ziel der Kühlkanäle ist es nicht, einfach die Temperatur des Chips zu senken. Es gibt mehrere Probleme im Zusammenhang mit ungleichmäßigem thermischem Gleichgewicht, darunter erhöhte Verformung, Schrumpfrisiko, Löten, Schwankungen der Zykluszeit und Wärmekontrolle.

•Hot-Spot-Kontrolle: Die Kühlung sollte in der Nähe von dicken Abschnitten und wärmeintensiven Kernen platziert werden.

• Zyklusstabilität: Während der Produktion sollte ein konstanter thermischer Bereich aufrechterhalten werden.

• Dimensionskontrolle: Förderung einer gleichmäßigeren Verfestigung und Kontraktion.

•Wartauglichkeit: Kühlkreise und Einsätze werden für die zukünftige Wartungsfähigkeit ungehindert gesichert.

Hochleitfähige Kupferlegierungen können auch an anderen Orten rund um schwierige Hotspots verwendet werden. Be-Cu-Legierungen stellen weitere Probleme dar, da kontaminierte Partikel, Staub und Nebel ein Risiko für eine berufliche Exposition darstellen können.

6. Auswahl von Matrisenmaterialien

Die Materialauswahl hängt von der Gusslegierung, der Betriebstemperatur, der Größengröße, der Bauteilgeometrie, den erwarteten Produktionszyklen, der Wärmebehandlung und der Reparaturstrategie ab.

H13 wird häufig für Heißbearbeitung und Druckgussanwendungen verwendet, da es hitzebeständig, zäh, heißhärte und erosive Wirkung ermöglicht.

8407, Orvar 2 Microdized, 4Cr5MoSiV1, 1.2344 und H13 sollten nicht automatisch als nicht verwandte Materialien behandelt werden. Sie sind entsprechende Standardbezeichnungen oder kommerzielle Varianten innerhalb der H13-Familie, wobei Sauberkeit, Verarbeitungsweg und Lieferantenspezifikationen unterschiedlich sein können.

7. Ausgleich zwischen Forminvestition und Bauteilkosten

Der niedrigste Formpreis führt nicht zwangsläufig zu den niedrigsten Kosten pro verkaufbarem Teil.

Die Bewertung sollte Produktionsvolumen, Schrott, Stillstand, Wartung, Bearbeitung, Inspektion und zukünftige Werkzeugmodifikationen umfassen.

SunOn's Industrielle Druckguss-Unterstützung

SunOn-UnterstützungenAluminium- und Zinkindustrie-Druckguss Von der Designprüfung über die Formherstellung bis hin zur Massenproduktion. Der veröffentlichte Arbeitsablauf umfasst DFM, Formflussanalyse, Entwurf von Vorführsystemen, CNC-Bearbeitung, EDM, Formmontage, Versuche, Abstimmung, Gießen, Fertigstellung, Montage und Verpackung.

Das Unternehmen berichtet über mehr als 29 Jahre Erfahrung im Ingenieurwesen und in der Fertigung, darunter ISO 9001, IATF 16949 und ISO 14001 Zertifizierungen.

• Technische Überprüfung: SunOn überprüft Zeichnungen, Spezifikationen, Legierungsauswahl, Volumen, Toleranzen, Bearbeitungsanforderungen und kosmetische Aspekte.

• Füllen, Entlüften und thermische Analysen werden simuliert, um potenzielle Defektbereiche vor dem Gussbau zu identifizieren und zu eliminieren.

• Formfertigung: Gussformen werden mit CNC-Bearbeitung und EDM (elektrische Entladungsbearbeitung) gefertigt, mit Präzisionsanpassung, Montage und Inspektion in jeder Phase.

•Versuch und Verbesserung/Modifikation: Produktionsproben werden während Probeläufen gemessen und bewertet, mit Anpassungen vor der endgültigen Gussgenehmigung.

•Integrierte Produktion: SunOn unterstützt den gesamten Produktionszyklus, einschließlich Druckguss, Nachbearbeitung, Montage und Verpackung.

Abschließende Gedanken

Eine gut gestaltete Druckgussform berücksichtigt den Flussweg des Metalls, das geometrische Design, das Befüllen und Entlüften der Form, die Kühlung und letztlich Kosten und Haltbarkeit. Senden Sie uns Ihre Zeichnungen, Toleranzen, Legierungen, Volumenspezifikationen und Fertigstellungsdetails, um ein Angebot zu erhalten, auch eine Design For Manufacture (DFM)-Überprüfung, Gussflussanalyse (MFA), technische Beratung usw.

F1. Welche Materialien werden üblicherweise aus Druckguss gefertigt?

Aluminium- und Zinklegierungen sind die am häufigsten verwendeten Materialien für den industriellen Druckguss.

F2. Was sind die Ursachen für Porosität in Druckgusskomponenten?

Zu den Ursachen der Porosität gehören Gaseinfangen, Schrumpfung, unzureichende Entlüftung und inkonsistente Prozessbedingungen.

F3. Wie wirkt sich die Wanddicke auf die Qualität des Gusses aus?

Eine hohe Wanddicke kann zu einem Verlust der Maßgenauigkeit, ungleichmäßiger Kühlung und einem erhöhten Verzerrungsrisiko führen.

F4. Welche Auswirkungen hat das Design eines Zugwinkels auf die Qualität des Guss?

Entwurfswinkel erleichtern das Entfernen des Gusses aus der Form und verhindern Beschädigungen und Haftungen des Gusses an der Form.

F5. Welche Rolle spielen Lüftungsschlitze und Überläufe?

Sie ermöglichen das Entweichen der eingeschlossenen Luft und sammeln das unnötige Metall, das beim Gießen erstarrt ist und im Weg ist.