Machinery Aluminum Die Castings: When to Use Them and When Not To

ریخته گری آلومینیوم ماشینی چیست و چه زمانی باید از آنها استفاده کرد؟

ریخته گری آلومینیوم ماشین آلات اجزای آلیاژ آلومینیوم - محفظه ها، براکت ها، جعبه دنده ها، روکش ها و قطعات ساختاری - با تزریق آلومینیوم مذاب به قالب فولادی قابل استفاده مجدد تحت فشار بالا تولید می شوند. آنها انتخاب استاندارد برای اجزای ماشین آلات زمانی هستند که حجم تولید تقریباً بیشتر باشد 5000 واحد وزن قطعه کمتر از 20 کیلوگرم باقی می ماند و طراحی نیاز به تحمل محکم و هندسه قابل تکرار مستقیماً از قالب دارد.

اگرچه این فرآیند مناسب برای هر بخش ماشین آلات نیست. ماشین‌های دایکاست محدودیت‌های تناژی دارند که محفظه‌های صنعتی بسیار بزرگ را رد می‌کند، و برخی از کاربردها - مانند پوشش‌های گیربکس که نیاز به میرایی ارتعاش عالی دارند - هنوز هم توسط چدن بهتر انجام می‌شوند. بقیه این مقاله دقیقاً در کجای قالب ریخته گری آلومینیوم قرار می گیرد، با داده های آلیاژ، ارقام تحمل و نقاط شکست هزینه ای که برای برقراری آن تماس نیاز دارید، توضیح می دهد.

کدام آلیاژ آلومینیوم متناسب با بخش ماشین آلات شما است

انتخاب آلیاژ تنها تصمیمی است که بیشترین تأثیر را بر استحکام، ماشینکاری و مقاومت در برابر خوردگی قطعه دایکاست دارد. تقریباً تمام قالب‌های ریخته‌گری ماشین‌آلات از خانواده آلومینیوم-سیلیکون 3xx.x می‌آیند و A380 انتخاب پیش فرض برای اکثر قطعات ماشین آلات است - محفظه ابزار برقی، جعبه دنده، محفظه موتور و براکت‌های ساختاری - زیرا استحکام، سیالیت و ماشین‌کاری را با هزینه مناسب متعادل می‌کند.

یک قانون مفید مفید: دستیابی به A360 زمانی که قطعه با محیط های خشن، خورنده یا با دمای بالا مواجه می شود - هزینه بیشتری دارد و ریخته گری سخت تر است، اما مقاومت در برابر خوردگی به طور قابل توجهی بهتر از A380 است. رسیدن به ADC12 معادل منطقه ای A380 که به طور گسترده در سراسر آسیا مورد استفاده قرار می گیرد، زمانی که یک قطعه دارای دیواره های نازک یا جزئیات زیبایی است، زیرا محتوای سیلیکون بالاتر آن سیالیت و دقت ابعاد را بهبود می بخشد.

یک قطعه ماشین آلات دایکاست واقعا چقدر می تواند دقیق باشد؟

دقت ابعادی در آمریکای شمالی توسط NADCA استانداردهای مشخصات محصول (انجمن ریخته گری قالب آمریکای شمالی) که دو درجه تحمل را تعریف می کند: استاندارد و دقیق.

• تحمل استاندارد NADCA: تقریباً 0.010 ± اینچ (± 0.25 میلی متر) برای اینچ اول یک بعد خطی، به اضافه 0.001 ± اینچ برای هر اینچ اضافی
• تحمل دقیق NADCA: تقریباً 0.002 ± اینچ (0.05 ± میلی متر) برای اولین اینچ، به اضافه 0.001 ± اینچ برای هر اینچ اضافی
• تحت مقیاس بین‌المللی ISO 8062-3، ریخته‌گری‌های فشار بالا به طور معمول به درجه‌های DCTG 4-6 بدون ماشینکاری ثانویه دست می‌یابند.
• ویژگی هایی که از خط جدایی قالب عبور می کنند، تحمل بیشتری را در بالای شکل خطی دارند که توسط ناحیه پیش بینی شده قطعه هدایت می شود.

در عمل، یک مثال کار شده از جداول مشخصات NADCA نشان می دهد ویژگی 5 اینچی (127 میلی متر) با تحمل استاندارد حدود 0.014 ± اینچ. زمانی که تلورانس های خطی و ناحیه پیش بینی شده با هم ترکیب شوند. تحمل‌های دقیق هزینه بیشتری برای نگهداری در تولید دارند، بنابراین مقرون‌به‌صرفه‌ترین طرح‌ها مشخصات دقیق را فقط برای سطوح عملکردی، جفت‌گیری یا آب‌بندی اعمال می‌کنند - و هر بعد غیر بحرانی را در استاندارد باقی می‌گذارند.

ریاضی هزینه واقعی: ریخته گری در مقابل ریخته گری شن و ماسه در مقابل ماشینکاری

تصمیم بین ریخته گری دایکست و دو جایگزین اصلی آن - ریخته گری شن و ماسه و ماشینکاری CNC از بیلت - تقریباً به طور کامل به حجم تولید کاهش می یابد، زیرا ریخته گری دایکاست هزینه خود را از جلو بارگذاری می کند و سپس قیمت هر قطعه بسیار پایین را ارائه می دهد.

ریخته گری قالب در مقابل ریخته گری شن و ماسه: یک مثال مستند

یک مطالعه موردی منتشر شده در مورد یک قطعه آلومینیومی، ابزار ریخته گری شن و ماسه را 1500 دلار با هزینه هر قطعه 32 دلار در مقابل ابزار ریخته گری دایکست 22000 دلار با هزینه هر قطعه 16.20 دلار نشان داد. با تعداد 1000 قطعه، ریخته گری شن و ماسه به طور کلی ارزان تر است. اما نقطه سربه سر در حدود 1300 قطعه فرود می آید و در 10000 قطعه، دایکستینگ نزدیک به 140000 دلار صرفه جویی می کند در مقایسه با ریخته گری شن و ماسه یک مثال جداگانه در یک محفظه پمپ صنعتی 3 پوندی نشان داد که پس از محاسبه کل هزینه تمام شده - نه فقط قیمت قطعه - تبدیل دایکاست تنها با 1273 قطعه منطقی است.

دایکاست در مقابل ماشینکاری از بیلت

برای قطعه ای مانند محفظه گیربکس، ریخته گری به طور کلی منطقی است محفظه های آلومینیومی زیر 20 کیلوگرم در تولید بیش از 5000 دستگاه است با هزینه‌های ابزارآلات بین 50000 تا 500000 دلار که از طریق هزینه‌های بسیار پایین‌تر برای هر واحد در حجم قابل جبران است. در مقابل، ماشین‌کاری از بیلت، تقریباً کمتر از 50 واحد یا هر زمان که هنوز احتمال تغییر طرح وجود دارد، برنده می‌شود، زیرا نیازی به سرمایه‌گذاری در ابزار ندارد و زمان‌های تولید بر حسب روز اندازه‌گیری می‌شود تا هفته‌هایی که یک قالب نیاز دارد.

یک نکته قابل ذکر است: دستورالعمل رایج "زیر 500 دستگاه، ماشین، بیش از 5000، ریخته گری" برای قطعات دقیق کوچک محاسبه شده است، نه محفظه های بزرگ به سبک گیربکس. برای قطعات ماشین آلات بزرگتر، به جای اعمال یک قانون عمومی، شماره ابزار و هر قطعه خاص را برای قطعه خود اجرا کنید.

جایی که ریخته گری آلومینیومی از جایگزین ها بهتر عمل می کند

فراتر از هزینه خام، ریخته گری آلومینیومی سه مزیت عملی دارد که به طور خاص برای اجزای ماشین آلات اهمیت دارد.

1. کاهش وزن بدون جریمه قدرتی کنترل دقیق ضخامت دیوار به مهندسان امکان می دهد مواد اضافی را از محفظه ها و براکت ها حذف کنند در حالی که معادل های ریخته گری شن و ماسه معمولاً فقط برای حفظ یکپارچگی سازه به دیوارهای ضخیم تر نیاز دارند.
2. حداقل ماشینکاری ثانویه قطعات دایکاست معمولاً تلورانس 0.005 ± اینچ تا 0.02 ± اینچ را مستقیماً از قالب دارند، با سطح صافی که اغلب نیاز به پس پردازش گسترده را که قطعات ماسه‌ریخته نیاز دارند، برطرف می‌کند.
3. نرخ ضایعات پایین تر در مقیاس. محیط‌های تولید کنترل‌شده نرخ قراضه ریخته‌گری با قالب را تقریباً 2 تا 5 درصد گزارش می‌کنند، در مقایسه با 5 تا 15 درصد برای ریخته‌گری شن، که پس از رسیدن یک برنامه به هزاران واحد، باعث صرفه‌جویی واقعی می‌شود.

این مزایا به این دلیل است که ریخته‌گری‌های آلومینیومی در سراسر ماشین‌آلات عمومی دیده می‌شوند: جعبه دنده، محفظه موتور و ابزار قدرت، براکت‌های ساختاری، محفظه‌های الکترونیکی و شاسی مخابراتی همگی بر یک ترکیب وزن سبک، پایداری ابعادی و هدایت حرارتی تکیه دارند.

جایی که ریخته گری آلومینیوم برای قطعات ماشین آلات کوتاه می آید

هیچ فرآیندی به طور کلی صحیح نیست و طراحان ماشین آلات با ریخته گری فشار بالا معمولی با سه محدودیت تکرار شونده مواجه می شوند.

تخلخل داخلی عملیات حرارتی را محدود می کند

ریخته گری فشار بالا معمولی مقادیر کمی گاز را در طول پر کردن با سرعت بالا به دام می اندازد و این تخلخل به طور کلی از عملیات حرارتی محلول T6 کامل جلوگیری می کند ، زیرا گاز محبوس شده در دمای بالا منبسط می شود و باعث ایجاد تاول یا اعوجاج ابعادی می شود. بیشتر قالب‌های ریخته‌گری ماشین‌آلات در عوض از پیری با دمای پایین T5 استفاده می‌کنند که بدون ایجاد آن انبساط، خواص را بهبود می‌بخشد. روش‌های تخصصی مانند ریخته‌گری تحت خلاء، ریخته‌گری تحت فشار، یا ریخته‌گری تیکسو می‌توانند تخلخل را به اندازه‌ای کاهش دهند که امکان عملیات حرارتی را فراهم کند، اما هر کدام با جریمه‌ای واقعی همراه هستند.

سفتی فشار نیاز به برنامه ریزی اولیه دارد

تخلخل همچنین مستقیماً برای قطعاتی که باید فشار یا آب بندی را در برابر سیال نگه دارند مهم است - بدنه پمپ ها، بدنه شیرها و محفظه های هیدرولیک مجاور. اگر عملکرد نشتی مورد نیاز است، روش آزمایش و حد پذیرش باید قبل از شروع ابزارسازی تعریف شود، نه اینکه پس از آن زمانی که سطح آب بندی ماشینکاری شده حفره های پنهان را آشکار می کند، مشخص شود.

اندازه و محدودیت های میرایی ارتعاش

ماشین‌های دایکاست دارای محدودیت‌های تناژی هستند که محفظه‌های صنعتی بسیار بزرگ را رد می‌کند و مخصوصاً برای بدنه‌های گیربکس کار مداوم، چدن خاکستری هنوز در میرایی ارتعاش از آلومینیوم بهتر عمل می کند - خاصیتی که مستقیماً بر صدای گیربکس و عمر یاتاقان تأثیر می گذارد، زمانی که یک محفظه باید هارمونیک ها را از دنده هایی که برای تعویض طولانی کار می کنند جذب کند.

یک چک لیست عملی قبل از اینکه شما سفارش یک مرگ را بدهید

قبل از رها کردن یک قطعه ماشین آلات برای ابزارسازی، موارد زیر را تأیید کنید تا از دوباره کاری و غافلگیری هزینه در آینده در برنامه جلوگیری کنید.

• مطابقت آلیاژ با محیط: A380 برای قطعات همه منظوره، A360 برای شرایط خورنده یا دمای بالا، ADC12 برای هندسه نازک و دقیق
• تلرانس‌های NADCA Precision را فقط برای سطوح کاربردی، جفت‌شونده یا آب‌بندی اعمال کنید - بقیه را در استاندارد بگذارید تا هزینه را کنترل کنید.
• حجم تولید مورد انتظار را در مقابل نقاط سربه‌سر ماسه ریخته‌گری و ماشین‌کاری قبل از انجام ابزارهای ریخته‌گری تحت فشار تأیید کنید.
• هر سطح فشار بند یا آب بندی را زودتر علامت گذاری کنید و روش تست نشتی و معیارهای پذیرش را قبل از برش قالب تعریف کنید.
• اگر قطعه برای خواص مکانیکی نیاز به عملیات حرارتی دارد، در مورد پیری T5 در مقابل فرآیند تخصصی کم تخلخل تصمیم بگیرید.
• وزن قطعه و محدودیت‌های تناژ قالب را در برابر بزرگ‌ترین دستگاه موجود تامین‌کننده خود بررسی کنید، به‌ویژه برای محفظه‌های کلاس گیربکس

این شش تصمیم را درست در مرحله طراحی بگیرید و ریخته گری آلومینیوم ماشین آلات دقیقاً همان چیزی را ارائه می دهد که این فرآیند به آن معروف است: قطعات سبک، از نظر ابعادی پایدار و قابل تکرار با هزینه هر واحد که با افزایش حجم به هزاران، جایگزین‌ها نمی‌توانند مطابقت داشته باشند.