Přesné tlakové lití vytváří přesné kovové díly. Roztavený kov se vstřikuje do opakovaně použitelných forem. Vznikají tak detailní a konzistentní díly. Nabízí těsné tolerance a hladké povrchové úpravy. Je ideální pro velkosériovou výrobu. Služby přesného tlakového lití zahrnují vytváření dílů, které se extrémně blíží požadovaným rozměrům a kvalitě s minimálními odchylkami. Výrobci používají zápustky specifických tvarů, do kterých nabírají roztavený kov, působí na něj tlakovou silou a nechávají jej vychladnout. Poté otevřou poloviny matrice a vyjmou hotový díl nebo polotovar.
Služby přesného tlakového lití
1. Vysokotlaké tlakové lití (HPDC)
Vysokotlaké tlakové lití umožňuje lisovně rychle vytvářet velké množství dílů a přidávat kvalitativní vlastnosti. Vysokým tlakem vstřikují roztavený kov do ocelové formy, která se nazývá matrice. Pokud je forma vyrobena z nástrojové oceli P20, znamená to, že nabízí pevnost v tahu 965-1 030 MPa. V podstatě jsou tyto formy často třikrát pevnější než formy pro tlakové lití ze slitin hliníku, jako je A380. Tato slitina má pevnost v tahu 324 MPa.
Srovnání materiálů vysokotlakého tlakového lití (HPDC)
| Materiál | Pevnost v tahu (MPa) | Hustota (g/cm³) |
|---|---|---|
| Nástrojová ocel P20 | 965-1,030 | 7.8-8.0 |
| A380 Hliníková slitina | 324 | 2.71 |
Podrobnosti o procesu:
Na stránkách diecasters udržovat teplotu formy mezi 185 °C a 200 °C. Při této teplotě kov ve formě vhodně teče a je zajištěno optimální tuhnutí. Poté rychle vstříknou roztavený kov během 10 až 100 milisekund a vytlačí jej tlakem v rozmezí 1 500 až 25 400 psi. Je třeba dodržet všechny potřebné parametry, aby se forma zcela zaplnila a nedošlo k předčasnému ztuhnutí. Také tímto způsobem získáte vysoce kvalitní odlitek s vynikající povrchovou úpravou a mechanickými vlastnostmi.
Pokyny pro navrhování
Dobrý design je pro tlakové lití velmi důležitý. Pomáhá vyrábět pevné a užitečné díly.
Filety a poloměry:
Ostré rohy jsou slabým místem. Mohou snadno prasknout. Zaoblené rohy, tzv. filety a poloměry, jsou mnohem pevnější. Dobré je malé zakřivení alespoň 1 mm. Větší zaoblení je ještě lepší. Zakřivení pomáhají hladkému toku roztaveného kovu. Díky nim forma také déle vydrží. Díly se také snadněji vyjímají z formy.
Tloušťka stěny:
Důležitá je tloušťka stěn dílu. Musí být všude stejná. Pokud jsou některé díly tlusté a jiné tenké, kov se ochlazuje nerovnoměrně. To může způsobit vznik děr uvnitř dílu. Díl se také může ohnout nebo změnit tvar. Tloušťka stěn by se měla pohybovat mezi 0,8 mm a 5 mm. To závisí na tom, z čeho je díl vyroben a jak je velký. Rovnoměrná tloušťka napomáhá dobrému toku kovu. Díky ní je díl také pevný.
Techniky zlepšování kvality:
Existují způsoby, jak odlévané díly ještě vylepšit a prodloužit jejich životnost.
Tepelné zpracování a povlaky pro lisování:
Tepelné zpracování je jako pečení kovu. Zpevní a ztvrdne. Na formu lze nanést speciální povlaky. Tyto povlaky chrání formu před poškozením. Zabraňují také přilnutí roztaveného kovu k formě. Díky tomu forma vydrží déle a vznikají lepší díly.
Společné výzvy a řešení:
S odléváním pod tlakem se někdy vyskytují problémy. Existují způsoby, jak tyto problémy odstranit.
Údržba plísní:
Plíseň je třeba vyčistit a ošetřit. To je velmi důležité. Čištěním se odstraní kousky kovu a nečistoty. Speciální spreje pomáhají díly snadno vyjmout. Formu je třeba zkontrolovat, zda není poškozená, například poškrábaná nebo prasklá. Pokud je forma poškozená, je třeba ji opravit. Důležité je také dobré odvětrávání a chlazení uvnitř formy. Pomáhají vyrábět díly rychle a bez chyb.
Konstrukční pokyny pro přesné tlakové lití
| Úvahy o designu | Doporučená hodnota |
|---|---|
| Filé a rádius | ≥ 1 mm |
| Tloušťka stěny | 0,8-5 mm |
| Úhel náběhu | 1-5° |
Výhody HPDC:
- HPDC skutečně přináší nejlepší výsledky s rychlým tempem výroby.
- Dokáže vytvářet složité součásti, aniž by se zvýšila jejich hmotnost.
- Vysokotlaké aplikace obsahují optimální mechanické vlastnosti, které jsou důležité pro náročné aplikace.
- Můžete vyrábět díly s tenkou stěnou s možností 0,40 mm, což přispívá ke snížení hmotnosti.
Tlakové lití hliníkových slitin:
Hliníkové slitiny mají bohatý poměr pevnosti a hmotnosti a mohou chránit díly před korozí nebo rezivěním. Proto výrobci dávají přednost tomuto kovu, aby zvýšili jeho odolnost a uspokojili všestrannou poptávku napříč průmyslovými odvětvími.
Přečtěte si také: Vysokopevnostní slitiny hliníku pro tlakové lití
Vlastnosti hliníkové slitiny
| Slitina | Pevnost v tahu (MPa) | Hustota (g/cm³) | Bod tání (°C) |
|---|---|---|---|
| A380 | 324 | 2.71 | 503-563 |
| A356 | 30 000-40 000 psi | 2.68 | 540-595 |
Proč hliníkové slitiny vynikají:
- Hliník odvádí nadměrné teplo z dílů, jako jsou bloky motorů a elektrické skříně.
- V automobilovém a leteckém průmyslu se hliník používá ve velké míře kvůli nižší hmotnosti a dostatečné pevnosti s hustotou 2,7 g/cm³.
- Vytváří přirozený oxidový štít, když je součást vystavena toxicitě kyslíku.
Běžné slitiny hliníku:
- A380: Tato slitina nabízí rovnováhu mezi odolností dílů a nízkou hmotností (2,71 g/cm³). Zároveň dokonale zvládá teplotní efekty až do 250 °C. Materiál se velmi dobře taví a hladce teče ve formě, přičemž zachovává tlakovou těsnost. Proto jej firmy používají k výrobě složitých konstrukcí a průmyslových dílů.
- A356: Materiál má atributy směsi 7% křemíku a 0,3% hořčíku, jak je s nimi výrobci kombinují. Díky tomu se kov stává pevnějším a snáší náročné svařování. Zvládá také značné mechanické namáhání při zamýšleném použití dílů s pevností v tahu od 30 000 do 40 000 psi.
Other Metal Alloys:
Beside the prevalent aluminum material, manufacturers use other metals in die casting because of their unique properties for particular applications.
Other Metal Alloy Properties
| Slitina | Pevnost v tahu (MPa) | Hustota (g/cm³) | Bod tání (°C) |
|---|---|---|---|
| Magnesium Alloy | 20,000-34,000 psi | 1.74 | 450-650 |
| Slitina zinku | 25,000-40,000 psi | 6.6-7.0 | 380-420 |
| Copper-Based Alloy | 40,000-60,000 psi | 8.5-9.0 | 900-1,000 |
Slitiny hořčíku
Speaking of magnesium alloys, it is surprisingly lighter than aluminum, maybe around 33%. The density of this metal is 1.74 g/cm³. The maximum amount of stress it can withhold is approximately 20,000 to 34,000 psi. Magnesium is also good at maintaining the structural sounders under stress for lightweight automotive and electronic parts.
Slitiny zinku
If you want to make parts that can retain their precise shapes and sizes over time, zinc alloys are an option. You can make intricate designs that are usually not precise but function appropriately. This material can achieve tight tolerances suitable for CNC, such as ±0.001 inches (±0.025 mm). It is utilized in items like gears, connectors, and precision components.
Copper-Based Alloys
Copper-based alloys like brass have a good ability to transfer heat from one part to another (up to 401 W/m·K). It can easily pass electricity through a substance as it has electrical conductivity (approximately 56% of the International Annealed Copper Standard). So this is why this material can be used for making plumbing fixtures and overall electrical connectors.
2. Precision CNC Machining
Computer numerical control CNC machines are the most popular setups. In which the operator pre programmed the settings and installs software. This programming and software tell the machine what to do at the right step to complete the manufacturing task.
Role in Die Casting:
You can combine your die casting process with CNC machining after initial steps. It can help you with making products consisting of many interconnected parts. This integration adds tight tolerance features in parts typically ±0.005 inches (±0.127 mm) in metals and ±0.01 inches (±0.254 mm) in plastic. Plus, it makes smooth surfaces in parts with the probability of Ra 1–2 micrometers.
How CNC Works:
Let’s see how it works. Operators usually set software-controlled operations like milling, drilling, and tapping.
For instance, milling removes material in order to produce flat surfaces, slots, or tough 3D designs neatly. The speed of milling ranges from 500 to 20,000 RPM but can totally depend on material too.
If your part design includes holes, then CNC tools drill them with diameters as small as 0.1 mm. They use controlled feed rates of 50 and up to 3000 mm/min.
Make threads into those drill holes via the tapping step in CNC. It accommodates fasteners or bolts with thread pitches as fine as 0.5 mm.
3. Custom Metal Fabrication
Custom metal fabrication includes various steps to further increase the part’s capabilities. These processes, like welding and bending, assemble different parts of products, making them workable.
The technician usually sets temperatures ranging from 1,500°C to 2,500°C to weld the metal parts. This is a perfect solution for making joints of several parts, reliably increasing strength by up to 70,000 psi.
During the bending process, press brakes and bend the parts, applying forces of up to 200 tons. This process can convert the flat metal into different shapes, and the handle material thickens from 0.5 mm to 20 mm.
Key Aspects of Precision Die Casting
1. Tool Design
Tooling systems in die casting totally lie on their design basis. They are a vital part of the die and can affect product profiles. Proper selection of tool design allows you to make the product more functional and into exact shapes and features.
Tool Design Considerations
| Úvahy o designu | Doporučená hodnota |
|---|---|
| Výběr materiálu | H13 Tool Steel or equivalent |
| Cooling Channel Design | Even distribution, 200°C temperature |
| Gate and Runner Design | 0.5-2 mm thickness, optimized flow control |
Key Considerations:
Výběr materiálu:
The manufacturer uses high-quality and more robust material to make dies for metal so that they can resist heat up to 700 °C and pressures over 20,000 psi without deforming. Their preferred option generally ends at steel H13 or other heat-resistant alloys.
Cooling Channel Design:
Cooling channels spread away the heat from the dies in case the part becomes solid. Distribute these channels evenly around the mold and maintain a temperature of around 200°C. This will prevent your part from breaking and cracking during ejection.
Gate and Runner Design:
The diecasters use gate and runner systems in dies to flow the molten better as they control their movement. Adding needed features to the design will cause any trouble during the flow process and reduce defects. For accurate flow control, you can begin with gate dimensions that range from 0.5 mm to 2 mm in thickness.
Ejection System Design:
During the removal process, the ejection mechanism and ejector pins are useful tools. They help you in removing the finished part securely. You can place them inside dies in spare or extra areas without messing with design features.
Technology in Tool Design
You can make 3D models of dies to see how they will work and detect early effects of their failures or several turbulences like metal flow, cooling, and stress. In particular, computer-aided design (CAD) and computer-aided engineering (CAE) tools are most popular. CAD software will give an accuracy of up to ±0.01 mm, while CAE offers a success rate of over 95% and will let you know the design flaws in advance.
2. Quality Assurance
Every industry demands quality from its manufacturers to maintain its reputation or consistency in products. In precision die casting services, from raw materials to final inspections, this cannot be neglected.
Common Methods:
- Check the dimensions of the finished parts. For this, several measuring tools come on the market to inspect tolerances within ±0.01 mm.
- By properly doing the visual inspection process, check the surface of the parts and see if there are any cracks, breakage, or scratches to fix them.
- Destructive types of testing include the samples checking if they work under demanded conditions or not, like their mechanical attributes such as tensile strength.
Standards and Certifications:
Following the proper manufacturing regulations and providing the right and consistent quality product is important. Adopt industry standards like ISO 9001 in your processing to ensure quality management systems.
3. Client Collaboration
Close collaboration between manufacturers and clients ensures successful outcomes. Discuss your design ideas and preferred dimensions of parts and their services for further clarity.
Also, this collaboration will allow the manufacturers to employ Design for Manufacturability (DFM) for casting, reducing costs and improving efficiency.
You can also ask them for later changes and customization offers, as Aludiecasting provides. As a result, all your efforts to do this have led to successful production and timely delivery.
Applications of Precision Die Casting Services
There are many industries where manufacturers use die-casting processes to make their exceptional parts. This process allows workers to get satisfactory results with remarkable consistency and precise parts in a cost-effective way.
Automobilový průmysl:
You often see engine blocks, transmission cases, and alloy wheels in automotive vehicles or applications. These parts are the most highlighted places. They need to be designed with precision casting for durability and lightweight designs, reducing vehicle weight by up to 20%.
Letectví a kosmonautika:
With precision die-casting services, aircraft connectors and brackets benefit from tight tolerances (±0.05 mm) and high-strength features. The manufacturers can make parts with more or 40% higher fatigue resistance compared to alternatives.
Elektronika:
In electronic parts, heat sinks and several enclosures use die casting procedures to get thermal efficiency and conductivity up to 150 W/m·K. They use conductive or magnetic materials to shield gadgets and people from electromagnetic interference.
Spotřební zboží:
The handles and frames in consumer goods provide ease of use as well as intricate designs. Die-casting technologies make them strong and add the ability to resist any kind of rust that occurs over time. Their corrosion resistance exceeded 500 hours in salt spray tests.
Zdravotnické prostředky:
The manufacturers use biocompatibility material to make surgical tool housings and imaging devices in die casting. That makes the parts sterilize and provides enough features for reliable performance.
Telecommunications:
Base station parts and antenna enclosure-like parts often remain or are exposed to outdoor environments. They constantly encounter harsh elements and stress. So tough materials make them stable and optimize their connectivity.
Závěr:
Precision die casting services are necessary in all kinds of industries to give features in part that really enhance their ability and functional performances. Using advanced tools and assuring the demanded quality in parts prevents various part defects and custom problems. By wrapping, we ask you: Have you ever had to deal with application precision in your die casting projects? What was your experience?