V modernom výrobnom prostredí, tlakové liatie hliníka predstavuje špičkový proces výroby ľahkých, vysoko pevných a rozmerovo zložitých komponentov. Od zložitých krytov telekomunikačných zariadení 5G až po konštrukčné šasi elektrických vozidiel novej generácie, o úspechu produktu sa často rozhoduje na pracovisku. Navrhovanie pre tlakové liatie sa však zásadne líši od projektovania pre CNC obrábanie alebo 3D tlač. Vyžaduje si hlboké pochopenie dynamiky tekutín, tepelnej kontrakcie a mechanického vyhadzovania. Neschopnosť optimalizovať dizajn pre proces odlievania – známy ako Dizajn pre výrobu (DFM) – výsledkom je vysoká miera šrotu, drahé úpravy nástrojov a narušená integrita dielov.
Najčastejšie úskalia v dizajne tlakového odlievania hliníka pramenia z nepochopenia toho, ako roztavený kov tuhne a ako hotový diel opúšťa oceľovú formu. Vo vysokotlakovom prostredí tlakového odlievacieho stroja sa kov vstrekuje vysokou rýchlosťou a rýchlosť, akou sa ochladzuje, určuje všetko od povrchovej úpravy dielu až po jeho vnútornú pórovitosť.
„Zlatým pravidlom“ tlakového liatia je zachovať a rovnomerná hrúbka steny v celom komponente. Vo forme na tlakové liatie tenšie časti tuhnú rýchlejšie ako hrubšie. Ak je dizajn vybavený ťažkým výstupkom spojeným s tenkým rebrom, tenká časť najskôr zamrzne a preruší tok roztaveného kovu do hrubšej oblasti. To vedie k „zmršťovacej pórovitosti“, kde sa stred hrubej časti stáva dutou, keď sa kov zmršťuje.
Forma na tlakové liatie je pevná oceľová konštrukcia. Na rozdiel od pieskovej formy, ktorá sa odlamuje, je potrebné matricu otvoriť a časť vytlačiť. Uhly ponoru sú mierne zúženia aplikované na všetky vertikálne povrchy rovnobežné so smerom otvoru nástroja. Bez dostatočného ťahu sa hliník pri zmršťovaní počas ochladzovania „dráža“ alebo škriabe o oceľ.
Po vytvorení základnej geometrie sa dizajnér musí zamerať na „Pokročilú optimalizáciu konštrukcie“. Táto fáza zahŕňa vystuženie dielu bez pridania zbytočnej hmotnosti a zabezpečenie toho, aby roztavený hliník dosiahol najvzdialenejšie okraje formy bez straty teploty alebo vytvárania turbulencií.
Namiesto zvyšovania hrúbky steny na získanie pevnosti by mali inžinieri použiť Rebrá . Rebrá fungujú ako „diaľnice“ pre roztavený kov, čo mu umožňuje prúdiť do vzdialených dutín a zároveň poskytovať konštrukčnú tuhosť dielu.
Pri tlakovom liatí sú ostré rohy nepriateľom dielu aj nástroja. Roztavený kov nerád otáča rohy o 90 stupňov; pri tom vytvára turbulencie a zachytáva vzduch.
Použite túto tabuľku ako rýchlu referenciu pre štandardné tolerancie a konštrukčné limity v modernom vysokotlakovom liatí hliníka.
| Funkcia dizajnu | Odporúčané minimum | Ideálny rozsah | Vplyv na kvalitu |
|---|---|---|---|
| Hrúbka steny | 1,0 mm | 2,0 mm - 3,5 mm | Znižuje pórovitosť a čas cyklu |
| Uhol ponoru (vonkajší) | 0,5° | 1,0° - 2,0° | Zabraňuje ťahaniu povrchu |
| Uhol ponoru (vnútorný) | 1,0° | 2,0° - 3,0° | Zaisťuje ľahké vysunutie |
| Polomer zaoblenia | 0,5 mm | 1,5 x hrúbka steny | Odstraňuje stresové trhliny |
| Štandardná tolerancia | ± 0,1 mm | ± 0,2 mm | Vládne Fit a zhromaždenia |
| Vyhadzovací kolík priem. | 3,0 mm | 6,0 mm - 10,0 mm | Zabraňuje skresleniu dielov |
ADC12 (A383) je najbežnejšou voľbou vďaka svojej vynikajúcej tekutosti a odolnosti proti praskaniu za tepla. Pre aplikácie vyžadujúce vyššiu odolnosť proti korózii, A360 je uprednostňovaný, aj keď je o niečo ťažšie odlievať.
Áno, ale vyžadujú si „bočné akcie“ alebo „snímky“ vo forme. To výrazne zvyšuje zložitosť a náklady na nástroje. Vždy, keď je to možné, je najlepšie „navrhnúť“ podrezanie, aby sa zachovala jednoduchá konfigurácia formy s dvoma doskami.
Všetky tlakové odliatky majú určitý stupeň vnútornej pórovitosti v dôsledku zachyteného vzduchu alebo zmršťovania kovu. Ak vaša súčiastka vyžaduje tlakovú tesnosť (ako palivové čerpadlo) alebo vysokopevnostné konštrukčné zaťaženie, musíte navrhnúť „vákuové tlakové liatie“ alebo špecifikovať kritické zóny, kde je pórovitosť prísne kontrolovaná.
