Omkostningerne til støbning af aluminium pr. kg varierer fra ca. 4$ til 6$ USD. På samme måde kan værktøjsomkostningerne variere fra 8.000$ til 15.000$ USD. Hvis du har et enkelt design, kan du spare $5.000-$10.000 i værktøjsomkostninger. Desuden kan den rigtige aluminiumslegering som A380 reducere omkostningerne med op til 10%.

Der er visse måder at gøre trykstøbning i aluminium billigere og mere rentabel på. Med hensyn til denne designoptimering kommer billigere legeringer, genbrugsaluminium osv. først. Læs mere om, hvordan du reducerer omkostningerne til trykstøbning af aluminium i denne artikel. Lær, hvor du skal fokusere for at forbedre produktionsresultaterne.

Optimer formdesignet for at reducere omkostningerne til trykstøbning

Betydningen af matricedesign

Tilsyneladende, Formdesigns har en afgørende rolle. Som sådan skal designet skabe dele i den rigtige størrelse, indeholde glatte overflader og tilbyde tilstrækkelig styrke. Derudover tager et effektivt værktøjsdesign også kortere tid pr. cyklus og påvirkes af gentagen brug.

Indvirkning på delens kvalitet

Dårlige værktøjsdesigns medfører forskellige problemer. De er alle mindre problemer til at begynde med og bliver til sidst til uundgåelige defekter som revner, skævheder eller ujævnheder.

En matrice, der ikke kan tåle temperaturer på 400-700 °C, forårsager f.eks. defekter.

Derfor har du brug for et mere præcist design af matricen, hvis du vil løse dette problem.

Trykstøbningsomkostninger Indflydelse på produktionshastighed og formens levetid

Den indvirkning, som et veldesignet værktøj har på den samlede produktion, omfatter reducerede cyklustider og lang levetid. Den kan f.eks. gå fra 30 sekunder til 25 sekunder pr. emne. På samme måde øges produktionskapaciteten med 20%. Derfor sparer det ikke kun penge, men forbedrer også effektiviteten.

Tekniske aspekter af værktøjsdesign

Gatesystemer:

Et gatesystem omfatter mange andre komponenter. For eksempel spure, chokes, runners og ingates.

For at sprede smeltet aluminium i matricer er disse dele vigtige som f.eks:

• Granen er en grundlæggende kanal med en bredde på ca. 10-15 mm.
• Choken hjælper metallet med at flyde hurtigere med en bredde på 5-8 mm.
• Løbere, 8-12 mm brede, lader metallet dække hver side af matricen.
• Ingates, 3-6 mm brede, fungerer især til at føre metallet mod matricen.

Udluftningssystemer:

Udluftningssystemer fungerer ved at inkorporere kølekanaler, ejektorstifter, trækvinkler og skillelinjer. Deres vigtigste opgave er at forhindre luftindeslutning og reducere defekter.

• Kølekanaler (6-10 mm i diameter) afgiver en tilstrækkelig mængde tryk til at holde formens temperatur på det rette niveau.
• Udkasterpinde er gode at tilføje for hver 50-100 mm for at skubbe den endelige del ud.
• Udkastvinkler på 1-3° gør det nemt at fjerne dele.
• Når skillelinjer ikke passer perfekt, producerer støbningen rester eller flash omkring kanterne.

Varmeoverførsel:

Det er vigtigt at opretholde varmen under støbningen. Det skyldes, at ujævn afkøling af formen fører til krympning, revner og skævheder.

Ordentlige kølekanaler kan også løse dette problem, da de holder matricen på den rette temperatur.

Optimering af formdesign for at reducere omkostningerne ved trykstøbning af aluminium

Fordelene ved enkle skillelinjer, effektive kølekanaler og reducerede værktøjskomponenter kan være en af de reducerede omkostninger.

For eksempel kan en matrice med færre dele spare omkring 5000-10000, mens kølesystemer sparer energi.

Derudover skaber DFM (design for manufacturability) et nemt værktøjsdesign, hvilket forbedrer dets fremstillingsevne og anvendelse.

Brug af simuleringssoftware

Software som MAGMAsoft og ProCAST gør det muligt for designere at lokalisere svage områder og flydemønstre. De forudsiger årsagen til problemer som krympning eller revner før fremstilling. For eksempel resulterer simuleringsintegration i værktøjsdesign i besparelser på materialespild på op til 10-15% og bedre dele.

Minimering af kompleksitet og reduktion af spild

Faktorer som underskæringer og kerner påvirker omkostningerne til matricen. Så i dette tilfælde skal du lave færre underskæringer og tilføje enkle kerner for at spare tid og penge. Se også efter gatesystemer som koniske runners for at forhindre flash og skrot.

Disse teknikker sparer betydeligt på materialespild og cyklustid med op til 12%.

Vælg den rigtige aluminiumslegering

Oversigt over aluminiumslegeringer

Producenterne bruger primært aluminiumslegeringer på grund af deres lette, stærke og korrosionsbestandige egenskaber. De almindelige typer er A380, ADC12 og AlSi9Cu3.

Hver af dem er forskellige, da deres kemiske sammensætning ikke er den samme. For eksempel består A380 af Al-8,5%Si-3,5%Cu og ADC12 af Al-10%Si-2,5%Cu.

Vigtige egenskaber

Som vi har diskuteret ovenfor, fremstilles aluminiumslegeringer ved at tilføje flere elementer.

Det er derfor, disse elementer påvirker deres egenskaber (trækstyrke, flydespænding og duktilitet). For eksempel er der en trækstyrke på ca. 310 MPa i A380-legeringer og en termisk stabilitet på 250 °C.

Ud over termisk stabilitet er det den parameter, der viser, hvor godt legeringen fungerer ved høje temperaturer.

For eksempel viser billedet de forskellige aspekter af Al-base og AlSi H13 hot alloys. De bevarer styrken op til 400-600 °C, hvilket er godt at bruge i højtemperaturdele.

Forskelle mellem primære og sekundære legeringer

Du kan skelne mellem primære og sekundære legeringer ud fra deres faktiske kilde. Det skyldes, at primære legeringer indeholder rent materiale, mens sekundære omfatter genbrugte emner.

Tilstedeværelsen af sporstoffer som jern og mangan kan ændre dens egenskaber. For eksempel kan en legering med for meget jern have lavere duktilitet.

Legeringsvalgets indvirkning på omkostningerne ved trykstøbning

Materialeomkostningerne er ikke de samme i alle regioner eller opsætninger. Så deres priser svinger hele tiden. For eksempel er A380 ikke meget dyrere end ADC12. Særligt ADC12 har en god flydeevne. Det giver dog færre fejl i støbningen.

Ligeledes kan komplicerede legeringer, herunder AlSi9Cu3, forårsage værktøjsslitage og øge bearbejdningsomkostningerne.

Legeringens omkostningspåvirkning på matricens levetid

Nogle legeringer, som AlSi H13 hot, har en fremragende termisk stabilitet. Det skyldes, at de ikke fører til slid på værktøjet, hvilket øger deres ydelsescyklusser.

Det rigtige valg af legering kan give meget lavere omkostninger. På den måde kan du få specifikke egenskaber som delkvalitet, forlænget levetid og nem produktion til bedre priser.

For eksempel er AlSi9Cu3-legeringen velegnet til høj styrke, men sparer samtidig 10% på bearbejdningsomkostningerne.

Forbedring af støbeprocessens effektivitet

Oversigt over trykstøbningsprocessen

For at fremstille produktprofildele forbereder producenterne smeltet aluminium. Dette materiale forskydes derefter i en sprøjtestøbeform, hvor det skubbes med kraft ved højt tryk.

Støbeprocessen omfatter også bidrag fra andre komponenter. For eksempel støbeform, tilførselsrør og udstødningsstifter.

• Formen indeholder profilformen.
• Tilførselsrøret er som stier, der leverer metaller
• Udkasterpinde hjælper med at fjerne dele sikkert fra formen.

Metoder til trykstøbning

Støbning kan ske i både varme og kolde kamre. Valget mellem dem ligger i metaltyper og deres smeltepunkter.

Det skyldes, at varmkammerstøbning ikke kan håndtere legeringer med høje smeltepunkter. Det går godt med lave smeltepunkter, som f.eks. zink.

Men i tilfælde af højere smeltepunkter (aluminium) fungerer kolde kamre effektivt.

Varme kamre tager kortere tid at gennemføre en cyklus, mens kolde kamre gør delene stærkere.

Metoder til at forbedre proceseffektiviteten

Optimering af temperaturkontrol:

Vi ved allerede, at det er nødvendigt at kontrollere formens temperatur. Så der findes værktøjsvarmere og kølesystemer, der kan hjælpe. Temperaturovervågning i realtid producerer også dele med lignende egenskaber eller konsistens.

Reduktion af cyklustider:

Fremskynde formfyldningsprocessen og opretholde et indsprøjtningstryk på omkring 500-1500 bar. Optimer køletiderne og udtagningsprocessen på en måde, der kan spare 5-10 sekunder pr. enhed.

Implementering af automatisering:

Automatisering øger arbejdseffektiviteten og reducerer omkostningerne. Det skyldes, at robotter er hurtigere og laver færre fejl end mennesker. De kan bruges til at påføre smøremidler på matricen, udføre emneudtræk og udføre inspektionstrin.

Forebyggende vedligeholdelse:

Efterse regelmæssigt hver maskines udstyr og de tilhørende dele. Tjek for eventuelle nedbrud og behov for udskiftning. Denne vedligeholdelsessupport holder opsætningerne kørende.

Så de vigtigste aspekter ved at forbedre trykstøbning hjælper dig virkelig med at få billigere produktion.

Reducer materialespild

Vigtigheden af at reducere materialespild

Materialeaffald er ikke godt for miljøet eller for omkostningsbesparelser. For eksempel forårsager spild af aluminiumsspåner alvorlig skade, hvis de ikke genbruges. Desuden kræver skrot mere energi at smelte om og bearbejde. Produktionsomkostningerne stiger som følge heraf.

Metoder til at minimere affald

1. Optimering af matricedesign:

Du er nødt til at optimere løbere og lågesystemer for at reducere spild. I øjeblikket skal du vælge mindre løbere og porte.

Skift f.eks. størrelsen på porten fra 6 mm til 4 mm. Det bruger mindre materiale og sparer 10% på rester.

Der er også mulighed for at optimere overløbet ved at opsamle overskydende metal til genbrug.

2. Implementering af genbrugsprogrammer:

Denne form for aluminiumsspåner kan genanvendes internt ved hjælp af en varm ekstruderingsmaskine. I mellemtiden har komplekst affald som EDM-tråd eller kompakt ekstrudat brug for eksterne genbrugere.

3. Reduktion af overproduktion:

Efterspørgselsprognoser og lean-produktionsprincipper hjælper med at afhjælpe overskydende lagerbeholdning. De designer dele ved hjælp af materialer i den faktiske mængde.

4. Korrekt håndtering af smelte:

Ultralydsbade hjælper med at fjerne oxidation fra aluminiumsoverflader før smeltning. Det giver derfor mindre affald og reducerer det med 5-10%.

Reduktion af materialespild via proces- og værktøjsdesign hjælper virksomheder med at spare mere og beskytte miljøet. Disse teknikker fremmer også bæredygtighed. For eksempel kan man spare $10.000 om året ved at genbruge aluminiumsspåner.

Overvej alternative fremstillingsmetoder

Oversigt over alternative fremstillingsmetoder

Der er tilsyneladende flere teknikker, der bruges til at lave dele med specifikke egenskaber. For eksempel 3D-print, maskinbearbejdning, investeringsstøbning og sprøjtestøbning af metal. Hver metode har særlige fordele og ulemper.

Fordele og ulemper sammenlignet med trykstøbning

• 3D-udskrivning: Fungerer bedst til fremstilling af vanskeligt formede dele og mindre mængder, men er for langsom til store ordrer.
• Bearbejdning: Giver nøjagtighed i delen, tilføjer præcise detaljer, men genererer materialespild.
• Investeringsstøbning: Kan producere dele med skarpe detaljer, men koster meget mere til masseproduktion.
• Sprøjtestøbning af metal: Komplekse dele i små størrelser kan fremstilles ved hjælp af denne proces. Den kan dog kun håndtere visse legeringer.

Alternative metoder til at reducere omkostningerne ved trykstøbning af aluminium

1. Reduceret materialespild: 3D-print fungerer effektivt, når det tages i en næsten-netform. Det reducerer spild med op til 20-30%.
2. Lavere omkostninger til værktøj: 3D-printning kræver ikke komplekse værktøjer og reducerer opsætningsomkostningerne med $10.000-$50.000.
3. Øget designfleksibilitet: 3D-print kan lave produkter med de mest udfordrende funktioner. Så der er ikke behov for dele, der skal tilføjes andre komponenter.

Konklusion

Den trykstøbning af aluminium Løsningen til omkostningsreduktion ligger i forskellige faktorer. Det omfatter værktøjsdesign, egnede legeringer, forbedring af proceseffektiviteten og reduktion af spild.

Alternative metoder som 3D-printning sparer også mere. Optimer disse parametre i overensstemmelse hermed for at få en effektiv produktion til en lavere pris. Kontakt os for at se de faktiske resultater.