تتراوح تكلفة الكيلوجرام الواحد من الألومنيوم المصبوب بالقالب من 4$ إلى 6$ دولار أمريكي تقريبًا. وبالمثل، يمكن أن تتراوح تكلفة الأدوات من 8,000$ إلى 15,000$ دولار أمريكي. إذا كان لديك تصميم بسيط، فيمكنك توفير $5T5,000 إلى 1T5T5T10,000 دولار أمريكي في تكاليف الأدوات. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تقلل سبائك الألومنيوم المناسبة مثل A380 ما يصل إلى 10%.

هناك طرق معينة لجعل سبائك الألومنيوم المصبوبة بالقالب أقل تكلفة ومربحة. فيما يتعلق بتحسين هذا التصميم، تأتي السبائك الأرخص والألومنيوم المعاد تدويره وما إلى ذلك في المقام الأول. اقرأ المزيد حول كيفية تقليل تكاليف صب الألومنيوم في هذه المقالة. تعلم أين يجب التركيز لتحسين نتائج الإنتاج.

تحسين تصميم القالب لتقليل تكلفة الصب بالقالب

أهمية تصميم القوالب

على ما يبدو تصميمات القوالب لها دور حاسم. وعلى هذا النحو، يجب أن ينشئ التصميم الأجزاء ذات الحجم المناسب، وأن يحتوي على أسطح ملساء، وأن يوفر قوة كافية. وإلى جانب ذلك، يستغرق تصميم القالب الفعال أيضًا وقتًا أقل في كل دورة ويتأثر بالاستخدام المتكرر.

التأثير على جودة الجزء

تجلب تصميمات القوالب الرديئة مشاكل مختلفة. وكلها مشاكل بسيطة في البداية ثم تتحول في النهاية إلى عيوب حتمية مثل التشققات أو الاعوجاج أو الخشونة.

على سبيل المثال، يتسبب القالب غير القادر على تحمل درجات حرارة تتراوح بين 400-700 درجة مئوية في حدوث عيوب.

ولذلك، أنت بحاجة إلى تصميم قالب أكثر دقة إذا كنت ستقضي على هذه المشكلة.

تأثير تكلفة الصب بالقالب على معدل الإنتاج وعمر القالب

يتضمن التأثير الذي يتركه القالب المصمم جيدًا على الإنتاج الكلي تقليل زمن الدورة وطول العمر. على سبيل المثال، يمكن أن يتحول من 30 ثانية إلى 25 ثانية لكل جزء. وبالمثل، تزيد الطاقة الإنتاجية بمقدار 20%. وبالتالي، لا يوفر المال فحسب، بل يحسّن الكفاءة أيضًا.

الجوانب الفنية لتصميم القوالب

أنظمة البوابات:

يتضمن نظام البوابات العديد من المكونات الأخرى. على سبيل المثال، البوابات، والمختنقات، والمختنقات، والعدائيات، والمقابس.

من أجل نشر الألومنيوم المصهور في القوالب، هذه الأجزاء مهمة مثل:

• الذرب عبارة عن قناة أساسية بعرض 10-15 مم تقريبًا.
• يساعد الخانق على تدفق المعدن بسرعة أكبر بعرض 5-8 مم.
• العدائين، بعرض 8-12 مم، دع المعدن يغطي كل جانب من جوانب القالب.
• قضبان بعرض 3-6 مم، تعمل بشكل خاص على توجيه المعدن نحو القالب.

أنظمة التهوية:

تعمل أنظمة التنفيس من خلال دمج قنوات التبريد، ودبابيس القاذف، وزوايا السحب، وخطوط الفراق. وتتمثل مهمتها الرئيسية في منع انحباس الهواء وتقليل العيوب.

• تطلق قنوات التبريد (بقطر 6-10 مم) كمية كافية من الضغط للحفاظ على درجة حرارة القالب عند الدرجة المناسبة.
• دبابيس القاذف جيدة لإضافة كل 50-100 مم لدفع الجزء النهائي للخارج.
• تتيح لك زوايا السحب بزاوية 1-3 درجات إزالة الأجزاء بسهولة.
• عندما لا تتناسب خطوط الفراق بشكل مثالي، ينتج عن الصب بقايا أو وميض حول الحواف.

نقل الحرارة:

من المهم الحفاظ على الحرارة أثناء الصب. وذلك لأن التبريد غير المتساوي للقالب يؤدي إلى الانكماش والتشققات والالتواء.

كما أن قنوات التبريد المناسبة يمكن أن تحل هذه المشكلة، لأنها تحافظ على القالب في درجة الحرارة المناسبة.

تحسين تصميم القوالب لتقليل تكلفة صب الألومنيوم بالقالب

يمكن أن تكون فوائد خطوط التقسيم البسيطة وقنوات التبريد الفعالة ومكونات القوالب المنخفضة أحد مزايا خفض التكاليف.

على سبيل المثال، يمكن أن يوفر القالب الذي يحتوي على عدد أقل من الأجزاء حوالي 5000-10000، بينما توفر أنظمة التبريد الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، يعمل التصميم من أجل قابلية التصنيع (DFM) على إنشاء تصميم سهل للقالب، مما يحسن من قدرته على التصنيع والاستخدام.

استخدام برامج المحاكاة

تتيح برمجيات مثل MAGMAsoft وProCAST للمصممين تحديد المناطق الضعيفة وأنماط التدفق. فهي تتنبأ بأسباب المشاكل مثل الانكماش أو التشققات قبل التصنيع. على سبيل المثال، يؤدي تكامل المحاكاة في تصميمات القوالب إلى توفير هدر المواد حتى 10-151 تيرابايت 4 تيرابايت وصنع أجزاء أفضل.

الحد من التعقيد وتقليل النفايات

تؤثر عوامل مثل القطع السفلية والنوى على تكلفة القالب. لذا، في هذه الحالة، قم بعمل عدد أقل من الشقوق السفلية وأضف أنوية بسيطة لتوفير الوقت والمال. ابحث أيضًا عن أنظمة البوابات مثل العدّائين المدببين، لمنع الوميض والخردة.

توفر هذه التقنيات بشكل كبير من هدر المواد وزمن الدورة بما يصل إلى 12%.

اختر سبيكة الألومنيوم المناسبة

نظرة عامة على سبائك الألومنيوم

وبسبب خفة وزنه وقوته وخصائصه المقاومة للتآكل، يستخدم المصنعون سبائك الألومنيوم في المقام الأول. وأنواعها الشائعة هي A380 وADC12 وA3Si9Cu3.

يختلف كل منها عن الآخر لأن تركيباتها الكيميائية ليست متماثلة. فعلى سبيل المثال، يتألف A380 من Al-8.5%P4TSi-3.5%Cu وADC12 من Al-10%P4TSi-2.5%Cu.

الخصائص الرئيسية

كما ناقشنا أعلاه، يتم إنتاج سبائك الألومنيوم بإضافة عدة عناصر.

ولهذا السبب تؤثر هذه العناصر على خواصها (قوة الشد وقوة الخضوع والليونة). على سبيل المثال، هناك قوة شد تبلغ 310 ميجا باسكال تقريبًا في سبائك A380 وثبات حراري 250 درجة مئوية.

وبالإضافة إلى الثبات الحراري، فهو المعامل الذي يوضح مدى جودة عمل السبيكة في درجات الحرارة العالية.

على سبيل المثال، تُظهر الصورة الجوانب المختلفة لسبائك Al-base و AlSi H13 الساخنة. فهي تحافظ على قوتها حتى 400-600 درجة مئوية، وهو أمر جيد للاستخدام في الأجزاء ذات درجة الحرارة العالية.

الاختلافات بين السبائك الأولية والثانوية

يمكنك التفريق بين السبائك الأولية والثانوية من خلال مصدرها الفعلي. وذلك لأن السبائك الأولية تحتوي على مواد نقية، بينما تتضمن السبائك الثانوية عناصر معاد تدويرها.

يمكن لوجود العناصر النزرة مثل الحديد والمنجنيز أن يغير خصائصها. على سبيل المثال، يمكن أن يكون للسبيكة التي تحتوي على الكثير من الحديد ليونة أقل.

تأثير اختيار السبيكة على تكاليف الصب بالقالب

تكاليف المواد ليست هي نفسها في كل منطقة أو إعداد. لذا تستمر أسعارها في التذبذب. على سبيل المثال، A380 ليست أكثر تكلفة بكثير من ADC12. وعلى وجه الخصوص، يتميز ADC12 بسيولة جيدة. ومع ذلك، فإن ذلك يجعل العيوب أقل في الصب.

وبالمثل، يمكن أن تتسبب خيارات السبائك المعقدة، بما في ذلك AlSi9Cu3، في تآكل الأداة وزيادة تكاليف التصنيع الآلي.

تأثير تكلفة السبيكة على العمر الافتراضي للقوالب

توفر بعض السبائك، مثل AlSi H13 الساخنة، ثباتًا حراريًا ممتازًا. وذلك لأنها لا تؤدي إلى تآكل القالب، مما يزيد من دورات أدائها.

يمكن أن يؤدي اختيار السبيكة المناسبة إلى خفض التكلفة للغاية. وبهذه الطريقة، يمكنك الحصول على ميزات محددة مثل جودة القطع، وإطالة عمر القالب، وسهولة الإنتاج بمعدلات أفضل.

على سبيل المثال، تُعد سبيكة AlSi9Cu3 مناسبة للقوة العالية ولكنها في الوقت نفسه توفر 10% من تكاليف التصنيع.

تحسين كفاءة عملية الصب

نظرة عامة على عملية الصب بالقالب

من أجل إنتاج قطع المنتجات، يقوم المصنعون بإعداد الألومنيوم المنصهر. ثم تنتقل هذه المادة بعد ذلك في قالب حقن حيث يتم دفعها بقوة تحت ضغط عالٍ.

تتضمن عملية الصب مساهمات من مكونات أخرى أيضًا. على سبيل المثال، القالب وأنبوب التغذية ودبابيس القاذف.

• يحتوي القالب على الشكل الجانبي.
• أنبوب التغذية مثل المسارات التي توصل المعادن
• تساعد الدبابيس القاذفة في إزالة الأجزاء بأمان من القالب.

طرق صب القوالب

يمكن إجراء الصب في كل من الغرف الساخنة والباردة. ويكمن الاختيار بينهما في أنواع المعادن ونقاط انصهارها.

ويرجع ذلك إلى أن الصب بالقالب بالغرفة الساخنة لا يمكنه التعامل مع السبائك ذات درجات الانصهار العالية. فهي تتناسب بشكل جيد مع درجات الانصهار المنخفضة، مثل الزنك.

ومع ذلك، في حالة درجات الانصهار الأعلى (الألومنيوم)، تعمل الغرف الباردة بفعالية.

تستغرق الغرف الساخنة وقتاً أقل لإكمال دورة واحدة، بينما تجعل الغرف الباردة الأجزاء أقوى.

طرق تحسين كفاءة العمليات

تحسين التحكم الأمثل في درجة الحرارة:

نحن نعلم بالفعل أن التحكم في درجات حرارة القالب أمر ضروري. لذا، تتوفر سخانات القوالب وأنظمة التبريد للمساعدة. كما أن مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي تنتج أجزاء ذات ميزات متشابهة أو متناسقة.

تقليل زمن الدورة الزمنية:

تسريع عملية ملء القالب والحفاظ على ضغط الحقن حوالي 500-1500 بار. تحسين أوقات التبريد وعملية الإزالة بطريقة يمكن أن توفر من 5-10 ثوانٍ لكل وحدة.

تنفيذ الأتمتة:

تزيد الأتمتة من كفاءة العمل وتقلل التكاليف. وذلك لأن الروبوتات أسرع وترتكب أخطاء أقل من البشر. يمكن استخدامها لتطبيق مواد التشحيم على القالب، وإجراء استخراج القِطع، وإجراء خطوات الفحص.

الصيانة الوقائية:

افحص بانتظام معدات كل ماكينة والأجزاء الداعمة لها. تحقق من أي أعطال واحتياجات الاستبدال. يحافظ دعم الصيانة هذا على استمرار عمل التجهيزات.

لذا، فإن الجوانب الرئيسية لتحسين صب القوالب تساعدك حقًا في الحصول على إنتاج أرخص.

تقليل نفايات المواد

أهمية الحد من نفايات المواد

نفايات المواد ليست جيدة للظروف البيئية أو لتوفير التكاليف. فعلى سبيل المثال، تتسبب نفايات رقائق الألومنيوم في أضرار جسيمة إذا لم يتم إعادة استخدامها. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج الخردة إلى المزيد من الطاقة لإعادة صهرها ومعالجتها. وتزيد تكاليف الإنتاج نتيجة لذلك.

طرق تقليل النفايات إلى أدنى حد ممكن

1. تحسين تصميم القالب:

أنت بحاجة إلى تحسين أنظمة العدائين والبوابات من أجل تقليل الفاقد. في الوقت الحالي، اختر عدائين وبوابات أصغر.

على سبيل المثال، قم بتحويل حجم البوابة من 6 مم إلى 4 مم. يستخدم مواد أقل، مما يوفر 10% على الخردة.

كما يوجد خيار تحسين التدفق الزائد عن طريق التقاط المعادن الزائدة لإعادة استخدامها.

2. تنفيذ برامج إعادة التدوير:

يمكن إعادة تدوير هذا النوع من نفايات رقائق الألومنيوم داخليًا باستخدام ماكينة البثق الساخن. وفي الوقت نفسه، تحتاج النفايات المعقدة مثل أسلاك EDM أو البثق المضغوط إلى ماكينات إعادة تدوير خارجية.

3. الحد من الإفراط في الإنتاج:

تساعد مبادئ التنبؤ بالطلب ومبادئ التصنيع الخالي من الهدر في إصلاح المخزون الزائد. فهي تصمم الأجزاء باستخدام مواد بالكمية الفعلية.

4. المناولة السليمة للذوبان:

تساعد الحمامات بالموجات فوق الصوتية في إزالة الأكسدة من أسطح الألومنيوم قبل الصهر. وبالتالي، ينتج عن ذلك نفايات أقل، مما يقلل من النفايات بنسبة 5-10%.

يساعد الحد من نفايات المواد من خلال تصميم العمليات والقوالب الشركات على توفير المزيد من المواد وحماية البيئة. وتعزز هذه التقنيات أيضًا الاستدامة. على سبيل المثال، يمكن أن توفر إعادة استخدام رقائق الألومنيوم $10,000 سنوياً.

النظر في طرق التصنيع البديلة

نظرة عامة على طرق التصنيع البديلة

على ما يبدو، هناك العديد من التقنيات المستخدمة لصنع أجزاء ذات ميزات محددة. على سبيل المثال، الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتشغيل الآلي، والصب الاستثماري، وصب المعادن بالحقن. كل طريقة لها إيجابيات وسلبيات معينة.

المزايا والعيوب مقارنة بقالب الصب بالقالب

• الطباعة ثلاثية الأبعاد: تعمل بشكل أفضل لصنع الأجزاء صعبة الشكل وبكميات أقل، ولكنها بطيئة جداً للطلبات الكبيرة.
• التصنيع الآلي: إعطاء الدقة في الجزء، مع إضافة تفاصيل دقيقة ولكن مع توليد نفايات مادية.
• الصب الاستثماري: قادرة على إنتاج أجزاء دقيقة التفاصيل ولكنها تكلف أكثر بكثير للإنتاج بكميات كبيرة.
• قولبة حقن المعادن: يمكن صنع أجزاء معقدة صغيرة الحجم باستخدام هذه العملية. ومع ذلك، فهي تتعامل مع سبائك معينة.

طرق بديلة لتقليل تكاليف صب الألومنيوم بالقالب

1. تقليل إهدار المواد: تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد بفعالية عند أخذها بشكل شبه شبكي. فهي تقلل من النفايات بنسبة تصل إلى 20-301 تيرابايت 4 تيرابايت.
2. انخفاض تكاليف الأدوات: لا تحتاج الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى أدوات معقدة وتقلل تكاليف الإعداد بمقدار $10,000-$50,000.
3. زيادة مرونة التصميم: يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تصنع منتجات ذات ميزات أكثر صعوبة. لذلك، ليست هناك حاجة لإضافة مكونات أخرى للأجزاء.

الخاتمة

إن صب القوالب الألومنيوم يكمن حل خفض التكلفة في عوامل مختلفة. ويشمل ذلك تصاميم القوالب، والسبائك المناسبة، وتحسين كفاءة العملية، والحد من النفايات.

كما أن الطرق البديلة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد توفر أكثر. قم بتحسين هذه المعلمات وفقًا لذلك للحصول على إنتاج فعال بسعر أقل. تواصل معنا لمعرفة النتائج الفعلية.