Εικονίδιο ιστότοπου Κίνα Die Casting | Χύτευση αλουμινίου Die Casting

Low Volume Die Casting Solutions : Complete Guide

low volume die casting solutions

Low volume die casting is an affordable solution for small production runs. It’s ideal for prototypes and batches under 5,000 units. This process offers faster turnaround times, typically within 2-4 weeks. It produces high-quality, dimensionally accurate metal parts. Various alloys like aluminum, magnesium, and zinc can be used. This allows for material customization. Low-volume die casting reduces waste and improves design flexibility.

This guide is based on the first hand knowledge to convey to beginners the most fundamental concepts. You will learn different casting techniques, materials, and applications.

Low Volume Die Casting Definition

Low volume die casting solutions are beneficial for small-scale industries. They can create accurate and strong components with these methods. It also reduces your overall production cost. You can use this process for prototypes, customized products.

Benefits of Low-Volume Manufacturing

Low-volume casting gives many operational advantages to small-scale sectors. That includes reduced waste, minimal production time, and increased customization, as detailed below.

Cost and Waste Reduction

The real benefit of low-volume manufacturing is that it minimizes material waste. You can reduce scrap by as much as 30%. This way, you can avoid excess inventory and high storage costs. That results in significant cost savings. Furthermore, it lowers overall operating costs without affecting quality.

Faster Production and Flexibility

The manufacturers often complete orders within 2-4 weeks, allowing for a fast time to market. The operators offer you several deviation options without asking for costly delays. It is best for industries producing 1,000 to 5,000 units. For example, automotive or aerospace.

Enhanced Quality Control

You should monitor low-volume production closely at every stage. This consideration ensures 95%+ quality consistency. Moreover, you can test and refine parts before scaling up to minimize the risk of costly errors.

Customization and Innovation

You can produce your items with flexibility and add detailed elements. Additionally,  low-volume diecasting promotes innovation. It offers trial runs of 100-500 units or unique designs at a low price. For example, medical sectors can ask for the production of custom parts tailored to specific applications. Manufacturers can reduce the development time of these parts by 30–40%.

Common Alloys Used in Low-Volume Die Casting

Die Materials

Tool steels are common for making dies. H13 steel handles high heat well. P20 steel is good for large dies. D2 steel resists wear better. Chrome plating protects the die surface. Beryllium copper helps remove heat fast. Die steel hardness should be 48-52 HRC. Heat treatment improves die life. Regular maintenance prevents die damage.

Χύτευση αλουμινίου

Aluminum is the preferred option for lightweight parts in low volume die casting. You can use A380 alloy for further making a part strong enough. That can deal with and tackle extremely high temperatures and resist bending and breaking.

The components of A380 include 8.5–11.5% silicon, 2.5–3.5% copper, and also other elements like iron, magnesium, etc. This is why its melting point is 1030-1100°F (554-593°C). This alloy is best for use in transportation and electronics. Furthermore, χύτευση αλουμινίου is relatively affordable.

Χύτευση μαγνησίου

Magnesium AZ91D provides the strength your parts need and keeps weight to a minimum. It has 8.5–9.5% aluminum and 0.5–1.5% zinc. This combination improves its ability to handle significant stress and vibration.

Με σημείο τήξης 1090-1160°F (588-627°C), το μαγνήσιο αποτελεί εξαιρετική επιλογή. Επειδή μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε μακρόστενα και εκτεταμένα σχέδια. Για παράδειγμα, εξαρτήματα αυτοκινήτων και αεροδιαστημικής.

Χύτευση ψευδαργύρου

Μεταξύ άλλων, ο ψευδάργυρος ZA-8 μπορεί να απορροφήσει ιδιαίτερα τους κραδασμούς. Δεν αφήνει το εξάρτημα να σπάσει ή να παραμορφωθεί κατά τη λειτουργία. Αυτό το κράμα αποτελείται συνήθως από αλουμίνιο 8-10% και χαλκό 0,5-1,5%. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα αρκετά χαμηλό σημείο τήξης στους 787°F (420°C).

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το υλικό για ακριβή και λεπτομερή εξαρτήματα. Για παράδειγμα, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, κλειδαριές και υλικό. Επιπλέον, οι κατασκευαστές μπορούν να κατασκευάσουν λεπτά τοιχώματα ή πολύπλοκες γεωμετρίες λόγω της αξιοπιστίας και της ποιότητας του φινιρίσματος του ψευδαργύρου.

Die Design

Οι πύλες ελέγχουν τον τρόπο εισόδου του πλαστικού στο καλούπι. Οι πύλες ανεμιστήρα λειτουργούν για επίπεδα μέρη. Οι πύλες ακίδων ταιριάζουν σε μικρά μέρη. Οι πλαϊνές πύλες είναι κοινές για βασικά σχήματα. Το μέγεθος της πύλης επηρεάζει την πίεση πλήρωσης. Οι μεγάλες πύλες ψύχουν πιο αργά. Οι μικρές πύλες μπορεί να παγώσουν νωρίς. Οι πολλαπλές πύλες βοηθούν στην πλήρωση μεγάλων τεμαχίων. Η θέση της πύλης επηρεάζει τις γραμμές συγκόλλησης.

Venting System

Οι αεραγωγοί απομακρύνουν τον παγιδευμένο αέρα από τις μήτρες. Ο κακός εξαερισμός προκαλεί σημάδια καψίματος. Το βάθος εξαερισμού είναι συνήθως 0,025-0,076 mm. Το πλάτος του αεραγωγού κυμαίνεται από 3-6mm. Οι περισσότεροι αεραγωγοί βοηθούν στην ταχύτερη πλήρωση. Οι αεραγωγοί κενού λειτουργούν για δύσκολες γεμίσεις. Οι αεραγωγοί διαχωριστικής γραμμής είναι οι πιο συνηθισμένοι. Οι ακίδες εκτίναξης μπορούν να λειτουργήσουν ως αεραγωγοί. Ο σωστός εξαερισμός μειώνει τα ελαττώματα.

Κανάλια ψύξης

Οι γραμμές ψύξης ελέγχουν τη θερμοκρασία της μήτρας. Η διάμετρος του καναλιού είναι 10-14mm. Τα κανάλια χρειάζονται ομαλές στροφές. Η απόσταση επηρεάζει το ρυθμό ψύξης. Τα διαφράγματα κατευθύνουν τη ροή του νερού. Οι σωλήνες φυσαλίδων ψύχουν τα βαθιά τμήματα. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας παρακολουθούν την ψύξη. Η ομοιόμορφη ψύξη αποτρέπει την παραμόρφωση. Η διάταξη ψύξης ταιριάζει με το σχήμα του τεμαχίου.

Ακίνητα Μονάδα Αλουμίνιο A380 Αλουμίνιο ADC12 Μαγνήσιο AZ91D Ψευδάργυρος ZA-8
Αντοχή σε εφελκυσμό MPa (ksi) 310-330 (45-48) 280-300 (40-44) 230-260 (33-38) 300-330 (44-48)
Αντοχή σε διαρροή MPa (ksi) 160-170 (23-25) 140-160 (20-23) 160-170 (23-25) 240-270 (35-39)
Επιμήκυνση % 3-3.5 2-3 3-5 7-10
Σκληρότητα (Brinell) HB 80-90 75-85 60-70 100-120

Low Volume Die Casting Techniques

1.   High-Pressure Die Casting

Κατά τη διάρκεια της χύτευσης υπό υψηλή πίεση, οι εκμαγείο ρίχνουν λιωμένο υλικό (Al, Zn ή Mg) στην κοιλότητα της μήτρας. Εφαρμόζουν υψηλή πίεση -περίπου 10.000-15.000 psi- για να πιέσουν το λιωμένο μέταλλο μέσα σε ένα καλούπι.

Μπορείτε να πετύχετε μονάδες παραγωγής έως και 5000 ανά εκτέλεση, ακόμη και για πολύπλοκα και περίπλοκα εξαρτήματα. Η χύτευση υπό πίεση είναι συνήθως κατάλληλη για την αυτοκινητοβιομηχανία και την ηλεκτρονική βιομηχανία. Προσθέτει ακρίβεια στα εξαρτήματα και κρίσιμη ταχύτητα.

Injection Speed

Η ταχύτητα έγχυσης ελέγχει τον τρόπο με τον οποίο το πλαστικό γεμίζει το καλούπι. Οι συνήθεις ταχύτητες κυμαίνονται από 20-150 mm/s. Οι υψηλότερες ταχύτητες μειώνουν το πάχος του πλαστικού. Αυτό βοηθά στην πλήρωση λεπτών τοιχωμάτων κάτω του 1 mm. Οι πολύ υψηλές ταχύτητες μπορεί να κάψουν το υλικό. Τα παχιά εξαρτήματα χρειάζονται χαμηλότερες ταχύτητες 20-50 mm/s. Αυτό αποτρέπει τα ελαττώματα. Οι σύγχρονες μηχανές χρησιμοποιούν διαφορετικές ταχύτητες κατά την πλήρωση. Συνήθη προβλήματα από λανθασμένη ταχύτητα είναι οι κοντές βολές και τα σημάδια καψίματος.

Die Temperature

Η θερμοκρασία της μήτρας επηρεάζει τη ροή του πλαστικού. Τα περισσότερα πολυμερή επεξεργάζονται μεταξύ 180-300°C. Η μήτρα έχει ξεχωριστές ζώνες θερμοκρασίας. Το καλούπι λειτουργεί 10-15°C θερμότερα από την κοιλότητα. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες δίνουν καλύτερο φινίρισμα της επιφάνειας. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες μειώνουν το χρόνο κύκλου. Η θερμοκρασία πρέπει να παραμένει εντός 5°C από το στόχο. Οι θερμοί αυλοί χρειάζονται ακόμη αυστηρότερο έλεγχο σε εύρος 2°C. Αυτό εξασφαλίζει καλά εξαρτήματα.

Cooling Rate

Ο ρυθμός ψύξης καθορίζει την ποιότητα του τελικού τεμαχίου. Τα περισσότερα εξαρτήματα ψύχονται μεταξύ 5-30 δευτερολέπτων. Τα κανάλια νερού παραμένουν στους 10-40°C. Η γρήγορη ψύξη δημιουργεί άμορφα μέρη. Η αργή ψύξη δημιουργεί κρυστάλλους στο πλαστικό. Αυτό επηρεάζει το πόσο συρρικνώνεται το εξάρτημα. Τα πλαστικά που σχηματίζουν κρυστάλλους χρειάζονται ελεγχόμενη ψύξη. Η ροή του νερού πρέπει να είναι τυρβώδης για καλή ψύξη. Ο αριθμός Reynolds πρέπει να υπερβαίνει τις 4000. Αυτό εξασφαλίζει την καλύτερη μεταφορά θερμότητας.

2. Low-Pressure Die Casting

Η χύτευση με χαμηλή πίεση σας βοηθά να δημιουργήσετε ισχυρά και σταθερής ποιότητας εξαρτήματα. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν πίεση αέρα 5-15 psi για να γεμίσουν τα καλούπια μήτρας με λιωμένα υλικά όπως Al, Cu και Zn.

Μπορείτε ιδανικά να παράγετε εξαρτήματα μεσαίας πολυπλοκότητας (τροχούς και δομικά μέρη) σε ποσότητες 500-2.000 μονάδων ανά σειρά.

3.   Gravity Die Casting

You should know gravity die casting uses Earth’s gravity (9.8 m/s²) to charge molten metal (Al, Cu, and Zn) into molds. You can save 20–30% in comparison with other methods. This is because of its simpler equipment and lower energy consumption.

Χρησιμοποιώντας τη διαδικασία βαρύτητας, οι κατασκευαστές μπορούν να παράγουν 500 έως 1000 εξαρτήματα ανά σειρά. Ωστόσο, δεν προτιμάται πάντα. Λόγω των βραδύτερων ρυθμών παραγωγής και της περιορισμένης πολυπλοκότητας των εξαρτημάτων.

4.   Squeeze Casting

Ο κατασκευαστής συνδυάζει τη διαδικασία χύτευσης και τη σφυρηλάτηση προκειμένου να αποκτήσει πυκνά και υψηλής αντοχής εξαρτήματα. Για παράδειγμα, εξαρτήματα ανάρτησης στην αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική. Αυτή η τεχνική φέρει την ονομασία χύτευση με συμπίεση (squeeze casting).

Χύνουν λιωμένο μέταλλο σε καλούπι, δίνοντας υψηλή πίεση (έως και 15.000 psi). Μετά την έγχυση του υλικού (Al, Mg και Cu), εφαρμόζεται δύναμη σφυρηλάτησης (έως και 50 τόνοι). Αυτή η δύναμη δίνει την πυκνότητα σε εξαρτήματα με σχήματα προφίλ.

Η χύτευση με συμπίεση επιτρέπει στους κατασκευαστές να παράγουν 1.000-3.000 μονάδες ανά σειρά. Επιπλέον, πρέπει να απαιτείται ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας (1.000-1.200°F ή 538-649°C) και του χρόνου κύκλου (30-60 δευτερόλεπτα) για την παραγωγή αυτών των εξαρτημάτων υψηλής ποιότητας.

5.   Rapid Tooling

Μπορείτε να επιταχύνετε τον μειωμένο κύκλο παραγωγής σας χρησιμοποιώντας μεθόδους ταχείας κατασκευής εργαλείων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τη γρήγορη κατασκευή καλουπιών σε αυτή την τεχνική.

Αυτή η κατασκευή περιλαμβάνει βήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης ή μηχανικής κατεργασίας για την κατασκευή ενός καλουπιού προφίλ προϊόντος μέσα σε λίγες μόνο ώρες.

Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, μπορείτε να αποκτήσετε λιγότερες από 1000 μονάδες ποσότητας χρησιμοποιώντας υλικά όπως Al, Cu ή Zn.

Prototyping with Low Volume Die-Casting

Role of Rapid Prototyping

Τώρα μπορείτε να ανακαλύψετε τις πραγματικές περιοχές σφάλματος και να δοκιμάσετε τα σχέδια πριν από τη μαζική παραγωγή με την ταχεία πρωτοτυποποίηση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ο κατασκευαστής χρησιμοποιεί χυτό πρωτότυπο για να εντοπίσει τα ελαττώματα και να βελτιώσει τη λειτουργία τους.

Χρειάζεστε 1-2 εβδομάδες για τη δημιουργία εξαρτημάτων με πρωτοτυποποίηση. Επιπλέον, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτή την τεχνική για να αποκτήσετε ακριβή δείγματα από εφαρμογές της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής. Επιπλέον, οι βιομηχανίες επωφελούνται από τα βελτιωμένα σχέδια και το μειωμένο κόστος με 20% έως 30%.

Ribs Design

Οι νευρώσεις προσθέτουν αντοχή στα πλαστικά μέρη. Το πάχος των νευρώσεων είναι 50-75% του πάχους του τοιχώματος. Το μέγιστο ύψος των νευρώσεων είναι 3x το πάχος του τοιχώματος. Οι παχιές νευρώσεις προκαλούν σημάδια βύθισης. Η βαθμιαία βάση των νευρώσεων αποτρέπει την καταπόνηση. Το διάστημα μεταξύ των νευρώσεων πρέπει να είναι 2-3 φορές το πάχος του τοιχώματος. Η γωνία βύθισης στις νευρώσεις είναι 1-2 μοίρες. Οι στρογγυλές γωνίες μειώνουν την καταπόνηση. Οι παράλληλες νευρώσεις λειτουργούν καλύτερα από τις διασταυρούμενες νευρώσεις.

Boss Design

Οι κεφαλές υποστηρίζουν βίδες και πείρους. Η διάμετρος του ακροκιβωτίου ταιριάζει με το μέγεθος της βίδας. Το πάχος τοιχώματος είναι 60% του ονομαστικού τοιχώματος. Η πυρηνοληψία μειώνει τα σημάδια βύθισης. Οι νευρώσεις στήριξης βοηθούν τα ψηλά αφεντικά. Το ύψος των κεφαλών δεν πρέπει να υπερβαίνει τη διάμετρο 2,5x. Η γωνία βύθισης χρειάζεται 0,5-1 βαθμό. Οι δικλείδες υποστηρίζουν βαριά φορτία. Η ακτίνα βάσης αποτρέπει την καταπόνηση.

Γραμμή αποχωρισμού

Η γραμμή διαχωρισμού χωρίζει τα μισά καλούπια. Η καλή τοποθέτηση βοηθά στην εκτίναξη του τεμαχίου. Οι ευθείες γραμμές διαχωρισμού είναι απλούστερες. Τα πολύπλοκα σχήματα χρειάζονται βαθμιδωτά διαχωριστικά. Η γραμμή πρέπει να κρύβει τα οπτικά ελαττώματα. Η λάμψη εμφανίζεται στη γραμμή διαχωρισμού. Οι αιχμηρές ακμές χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή. Ο σωστός εξαερισμός χρειάζεται κενά στη γραμμή διαχωρισμού. Οι γραμμές μάρτυρες φαίνονται στο τελικό τεμάχιο.

Ανοχές

Η τυπική ανοχή είναι ±0,2mm ανά 25mm. Οι στενές περιοχές μπορούν να φθάσουν τα ±0,05mm. Το πάχος του τοιχώματος ποικίλλει κατά ±10%. Η επιπεδότητα εξαρτάται από το μέγεθος του τεμαχίου. Οι γωνίες σχεδίασης χρειάζονται τουλάχιστον 0,5-1 βαθμό. Η ανοχή της διαμέτρου της οπής είναι ±0,1mm. Η ανοχή σπειρώματος είναι κλάσης 2H/2G. Χαρακτηριστικά κοντά σε πύλες έχουν μικρότερη ανοχή. Η στρέβλωση επηρεάζει την τελική ανοχή.

Integration of 3D Printing

Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια σύγχρονη τεχνολογία. Σας επιτρέπει να χειρίζεστε πολύπλευρα μοτίβα, συμπεριλαμβανομένων δομών πλέγματος και λεπτών τοιχωμάτων, μέσα σε 2-5 ημέρες. Χρησιμοποιώντας αυτό το προηγμένο εργαλείο, μπορείτε πραγματικά να μειώσετε τον χρόνο παράδοσης κατά 50% έως 70%.

Επιπλέον, σας βοηθά να προσαρμόσετε το πάχος του τοιχώματος (ακόμη και από 0,5 mm έως 2 mm) ή πολύπλοκα σχήματα. Έτσι, αυτή η ευελιξία υποστηρίζει τη γρήγορη κατασκευή πρωτοτύπων για κλάδους όπως τα αυτοκίνητα, τα ηλεκτρονικά και η ιατρική.

Industries Benefiting from Low Volume Die Casting

Automotive Sector

Οι λύσεις χύτευσης χαμηλού όγκου προσφέρουν οικονομικά αποδοτικές επιλογές για μικρές σειρές παραγωγής με ελάχιστο βάρος. Με αυτές, μπορείτε να δημιουργήσετε αποτελεσματικά περιβλήματα συμπιεστών, περιβλήματα φίλτρων, σώματα βαλβίδων και περιβλήματα υδραυλικού τιμονιού.

Επιπλέον, παρέχει σαφείς προβλέψεις για τη λειτουργικότητα των εξαρτημάτων. Μπορείτε να δοκιμάσετε και να βελτιώσετε τα σχέδια πριν από την παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Ως εκ τούτου, μειώνει τη χρήση υλικών έως και κατά 30%.

Αεροδιαστημικές εφαρμογές

Οι κατασκευαστές εξασφαλίζουν σταθερή ποιότητα για τα αεροδιαστημικά εξαρτήματα. Για παράδειγμα, κιβώτια ταχυτήτων και περιβλήματα κινητήρων. Αυτά τα εξαρτήματα ζητούνται συνήθως σε μικρές παρτίδες.

Οι λύσεις χύτευσης χαμηλού όγκου εξοικονομούν εδώ περίπου 20% στη χρήση υλικού. Αυτή η τεχνική πληροί επίσης τα αυστηρά βιομηχανικά πρότυπα.

Καταναλωτικά ηλεκτρονικά

Μπορείτε να κάνετε τα εξαρτήματα των καταναλωτών πιο ακριβή με μια διαδικασία χύτευσης χαμηλού όγκου. Σας επιτρέπει να σχεδιάζετε εύκολα εξαρτήματα με έντονη λεπτομέρεια.

Για παράδειγμα, περιβλήματα LED, περιβλήματα φώτων οδοφωτισμού, περιβλήματα λαμπτήρων γκαζόν και φωτιστικά εσωτερικού χώρου. Επίσης, αυτή η διαδικασία μπορεί να μειώσει τους χρόνους παράδοσης έως και 40% για γρήγορη είσοδο στην αγορά.

Low-Volume vs. High-Volume Die Casting

Key Differences

Factors to Choose Low-Volume Solutions

Πρέπει να διαθέτετε $5,000 έως $15,000 για να επενδύσετε σε χύτευση χαμηλού όγκου ως νεοφυής επιχείρηση. Αυτός ο προϋπολογισμός είναι επαρκής για την κατασκευή εργαλείων και την κατασκευή έως 5.000 μονάδων.

Αυτή η ρύθμιση περιλαμβάνει επίσης ορισμένες άλλες παραμέτρους, όπως καλούπια μήτρας ($3,000-$7,000), φούρνους τήξης ($2,000-$5,000) και εργαλεία φινιρίσματος ($1,000-$3,000).

Μιλώντας για το κόστος συντήρησής τους, αυτό μπορεί να είναι περίπου $500 ετησίως. Επιπλέον, εάν ενσωματώσετε διαδικασίες δοκιμής και εξευγενισμού, μπορείτε να εξοικονομήσετε κόστος υλικών.

Πολλές νεοσύστατες επιχειρήσεις ανησυχούν για την αποτυχία της αγοράς. Έτσι, αφού δοκιμάσουν τα σχέδιά τους στην αγορά, μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν καλούπια ή να τροποποιήσουν σχέδια. Αυτή είναι η καλύτερη πρόταση για να διασφαλιστεί ο ελάχιστος κίνδυνος και η αξιοποίηση των πόρων.

Low-volume Die-Casting Capabilities

CNC Machining for Precision

Η ενσωμάτωση του CNC σε εξαρτήματα χύτευσης χαμηλού όγκου βελτιώνει τις επιδόσεις τους. Μπορείτε να προσθέσετε ένα προηγμένο επίπεδο λεπτομέρειας με στενή ανοχή έως και ±0,01 mm και λεία φινιρίσματα Ra 0,4-1,6 μm. Όσο περισσότερη προσπάθεια καταβάλλετε στην παραγωγή, τόσο περισσότερο θα μειώσετε το υλικό, το οποίο μπορεί να φτάσει έως και 15%.

Contract Assembly and Surface Finishing

Contract assembly and surface finishing add notable features to the cast part. For example, coating and anodizing in parts increases their lifespan and reduces wear by up to 30%. The other steps include welding, assembly, plating, machining, and grinding.

One-Stop Manufacturing Solutions

The low-volume die casting offers one-stop manufacturing solutions. Because in this service you get casting, machining and finishing offers combined. This is also a cheaper option across various industries.

Συμπέρασμα

Low volume die casting solutions are beneficial, especially for startup businesses. They are looking for cost-effective, precise options. This technology supports various industries, which can be automotive, aerospace, and consumer electronics.

Additionally, low volume die casting helps you in creating high-quality components, rapid prototyping, and versatility in design. Also, it allows you to check your particular parts on the market as a sample by investing fewer amounts compared to large volumes.

 

Έξοδος από την έκδοση για κινητά