V moderním výrobním prostředí, tlakové lití hliníku představuje přední proces pro výrobu lehkých, vysoce pevných a rozměrově složitých součástí. Od složitých krytů telekomunikačních zařízení 5G až po konstrukční šasi elektrických vozidel nové generace, o úspěchu produktu se často rozhoduje na konstrukční radě. Navrhování pro tlakové lití se však zásadně liší od navrhování pro CNC obrábění nebo 3D tisk. Vyžaduje hluboké pochopení dynamiky tekutin, tepelné kontrakce a mechanické ejekce. Selhání optimalizace návrhu pro proces odlévání – známé jako Design for Manufacturing (DFM) — Výsledkem je vysoká zmetkovitost, drahé úpravy nástrojů a narušená integrita součástí.
Nejčastější úskalí při konstrukci tlakového lití hliníku pramení z nepochopení toho, jak roztavený kov tuhne a jak hotový díl opouští ocelovou formu. Ve vysokotlakém prostředí tlakového licího stroje je kov vstřikován vysokou rychlostí a rychlost, jakou se ochlazuje, určuje vše od povrchové úpravy součásti až po její vnitřní poréznost.
„Zlatým pravidlem“ lití pod tlakem je udržovat a rovnoměrná tloušťka stěny v celé součásti. Ve formě pro tlakové lití tenčí části tuhnou rychleji než tlustší. Pokud design obsahuje těžký výstupek spojený s tenkým žebrem, tenká část nejprve zamrzne a přeruší tok roztaveného kovu do silnější oblasti. To vede ke „smršťovací pórovitosti“, kde se střed tlusté části stává dutou, když se kov smršťuje.
Forma na tlakové lití je tuhá ocelová konstrukce. Na rozdíl od pískové formy, která se odlamuje, musí být matrice otevřena a součást musí být vytlačena. Úhly ponoru jsou mírné zúžení aplikované na všechny svislé povrchy rovnoběžné se směrem otevírání nástroje. Bez dostatečného tahu bude hliník „dřít“ nebo škrábat o ocel, jak se během ochlazování smršťuje.
Jakmile je stanovena základní geometrie, konstruktér se musí zaměřit na „Pokročilou optimalizaci konstrukce“. Tato fáze zahrnuje vyztužení dílu bez přidání zbytečné hmotnosti a zajištění toho, aby roztavený hliník dosáhl nejvzdálenějších konců formy bez ztráty teploty nebo zavedení turbulencí.
Místo zvyšování tloušťky stěny pro získání pevnosti by měli inženýři využít Žebra . Žebra fungují jako „dálnice“ pro roztavený kov, což mu umožňuje proudit do vzdálených dutin a zároveň zajišťuje konstrukční tuhost součásti.
Při tlakovém lití jsou ostré rohy nepřítelem součásti i nástroje. Roztavený kov nerad otáčí rohy o 90 stupňů; vytváří turbulence a zadržuje vzduch.
Použijte tuto tabulku jako rychlou referenci pro standardní tolerance a konstrukční limity v moderním vysokotlakém lití hliníku.
| Funkce designu | Doporučené minimum | Ideální rozsah | Dopad na kvalitu |
|---|---|---|---|
| Tloušťka stěny | 1,0 mm | 2,0 mm - 3,5 mm | Snižuje poréznost a dobu cyklu |
| Úhel ponoru (vnější) | 0,5° | 1,0° - 2,0° | Zabraňuje přetahování povrchu |
| Úhel ponoru (vnitřní) | 1,0° | 2,0° - 3,0° | Zajišťuje snadné vysunutí |
| Poloměr zaoblení | 0,5 mm | 1,5 x tloušťka stěny | Odstraňuje stresové trhliny |
| Standardní tolerance | ± 0,1 mm | ± 0,2 mm | Vládne Fit a shromáždění |
| Vyhazovací kolík prům. | 3,0 mm | 6,0 mm - 10,0 mm | Zabraňuje zkreslení dílů |
ADC12 (A383) je nejběžnější volbou díky své vynikající tekutosti a odolnosti proti praskání za horka. Pro aplikace vyžadující vyšší odolnost proti korozi, A360 je upřednostňován, i když je o něco obtížnější odlévat.
Ano, ale vyžadují „Postranní akce“ nebo „Skluzy“ ve formě. To výrazně zvyšuje složitost a náklady na nástroje. Kdykoli je to možné, je nejlepší „navrhnout“ podříznutí, aby se zachovala jednoduchá konfigurace dvoudeskové formy.
Všechny tlakové odlitky mají určitý stupeň vnitřní pórovitosti v důsledku zachyceného vzduchu nebo smrštění kovu. Pokud váš díl vyžaduje tlakovou těsnost (jako palivové čerpadlo) nebo vysoce pevné konstrukční zatížení, musíte navrhnout „Vakuové lití pod tlakem“ nebo specifikovat kritické zóny, kde je pórovitost přísně kontrolována.
