Az öntés egy alapvető gyártási folyamat, amely bonyolult fémalkatrészek nagy pontosságú, szilárdságú és megismételhetőségű előállítását jelenti. Az egyik széles körben használt, ezzel az eljárással gyártott alkatrész az öntött alumínium sarokkonzol, amely tartósságáról, korrózióállóságáról és könnyű tulajdonságairól ismert. A konzolok számos szerkezeti felhasználási területet találnak az olyan iparágakban, mint az autóipar, a repülőgépipar, az építőipar és az elektronika. A nyomásos öntési eljárás alapja az olvasztott alumínium nagy nyomáson történő befecskendezése egy acélformába, ami lehetővé teszi a gyors gyártási ciklusokat és a kevés utómunkát. Egy tipikus, alumíniumból készült fémtartókra épülő, öntéssel működő gyárban az olyan folyamatparamétereket, mint az olvasztási hőmérséklet, a befecskendezési nyomás és a ciklusidő, gondosan ellenőrzik a kiváló minőségű kimenet biztosítása érdekében. Egyetlen konzol elkészítése kevesebb mint egy percet vesz igénybe, így a nyomásos öntés jól alkalmazható tömegtermelésre.
Az elmúlt években a megnövekedett globális termelési igények miatt jelentősen megnőtt a kereslet a nagybani öntvény konzolellátás iránt. A gyártók arra törekedtek, hogy skálázható gyártási megoldásokat nyújtsanak szoros tűréshatárokkal és megbízható minőségi szabványokkal. Ez a cikk részletes betekintést nyújt a következők technikai részleteibe alumínium öntvény a konzolok anyag-, szerszám-, folyamatoptimalizálás és az ellátási lánc menedzsmentje tekintetében. Mérnökök, műszaki beszerzők és a pontos és teljesítményorientált fémalkatrészek iránt érdeklődő szereplőkre szabott.
Die Casting Brackets - Mi az?
Az öntvény konzol olyan fémdarab, amelyet öntési eljárással állítanak elő, és egy szerelvényben lévő alkatrészek mechanikus alátámasztására, összekapcsolására vagy rögzítésére szolgál. Az ilyen konzolokat, a színesfémeket, leggyakrabban alumíniumötvözeteket, például A380, ADC12 vagy AlSi10Mg, általában jó szilárdság/tömeg arányuk, korrózióállóságuk és hőstabilitásuk miatt használják.
Az öntési folyamat áttekintése
A szerszámöntés egy olyan fémöntési eljárás (nagynyomású eljárás), ahol az olvadt fémet nyomás alatt, 1 500 psi és 20 000 psi (10-140 MPa) közötti nyomáson préselik egy acél szerszámba (öntőformába). Az öntőformának van egy ürege, amelyet a konzol formájára megmunkálnak. A fröccsöntés után a fém nagyon gyorsan, általában 5-20 másodperc alatt megszilárdul, és a konzolt kilökik, levágják és befejezik.
Befecskendezési hőmérséklet: \~660 o C az alumíniumötvözetek esetében.
Részleges ciklusidő: \~30 -60 sec.
Szerszámanyag: H13 szerszámacél \~48 - 52 HRC-re edzett szerszámacél
Konzol súlya: 50 g-tól 3,5 kg-ig (a kialakítástól függően)
Cél és funkció
Az öntött konzolok főként szerkezeti vagy rögzítő konzolok. Úgy tervezték őket, hogy ellenálljanak a mechanikai igénybevételeknek (húzásnak, nyomásnak vagy csavarásnak), könnyűek és méretstabilak is legyenek. A népszerűek a következők:
- Sarokkonzolok (L alakúak).
- T-tartók (kereszttartók)
- U-konzolok (csatornakapcsok)
- Z-konzolok (offset rögzítők)
- Alkalmazásspecifikus geometriák (egyedi zárójelek)
Miért érdemes a konzolok öntését használni?
- Méretpontosság -A tűréshatár általában +/- 0,05 mm.
- Nagy termelési volumen- Alkalmas 10.000 vagy több egységnyi futáshoz.
- Minimális megmunkálás utáni követelmény- A hálózatközeli forma minimalizálja a másodlagos műveleteket
- Felületi kivitelezés... Szokásos 1,6- 3,2 μm Ra, festhető vagy porszórtan bevonható
- Költséghatékonyság- Az egységköltség jelentősen csökken, ha a méretarányokat figyelembe vesszük
Alkalmazások
- Autóipar: Motorburkolatok, akkumulátortálcák, kábelvezetők felszerelése
- Elektronika: NYÁK-tartó, hűtőborda-tartó, tápegység burkolat
- Építés: Homlokzati horgonyok, ablakkeretek csatlakozói
- Repülőgépipar: Könnyű terhelésű szerkezeti rögzítések, berendezés-tartók
- Bútorok és berendezési tárgyak: Fém keretrendszerek, moduláris polcok
Gyári beállításon belül
Egy alumínium öntvény konzolgyár több géppel (1351300 tonna szorítóerővel), automatizált olvadt fémszállító rendszerrel, valamint mechanikus vagy robotkarokkal rendelkezhet az alkatrészek eltávolítására és a vágásra. Az egyes öntött alumínium sarokkonzolokat méretileg, belsőleg (röntgenvizsgálattal) és felületi szempontból is ellenőrizni lehet, mielőtt ömlesztett mennyiségben csomagolják őket.
1. Az öntési folyamat konzolok áttekintése
Az öntés az olvadt fém nagy nyomáson történő befecskendezése egy edzett acél szerszámba (formába). Az eljárás különösen alkalmas olyan konzolok gyártására, ahol fontos a méretpontosság és a szilárdság/tömeg arány.
A nagynyomású öntés (HPDC) a legnépszerűbb eljárás, amelyet az öntött alumínium sarokkonzolok esetében alkalmaznak. Ezzel a technikával 0,05-0,15 másodperces töltési idő érhető el a tipikus konzol üregekben, 100-120 MPa (14500-17400 psi) fröccsöntési nyomással. Az olvasztott alumíniumötvözeteket, mint az A380 vagy az ADC12, jó önthetőségük és mechanikai tulajdonságaik miatt előnyben részesítik.
2. Anyag előkészítése és kiválasztása
Az öntvény konzolok közös alumíniumötvözete az A380, amely nagy szilárdságú, jó hővezető képességű, valamint korrózióálló. Ez áll kb:
- Alumínium (Al): 80-83 százalék.
- Szilícium (Si): 7,5-9,5 százalék.
- Réz (Cu): 3,0 - 4,0 százalék
- Vas (Fe): 1,0-1,3 százalék
- Cink (Zn): 2,0-3,0 százalék
Az ötvözetet az öntés előtt 660-690 °C-on visszaverő kemencében vagy tégelyben olvasztják meg. A porozitás korlátozásához nitrogén- vagy argongázmentesítésre van szükség. Ezt az olvadt alumíniumot most 30-60 másodperc alatt öntik a nyomóöntőgép lövedékhüvelyébe, hogy elkerüljék a hőmérséklet csökkenését és megőrizzék az öntvény integritását.
Az egyes öntött alumínium saroktartók súlya jellemzően 0,5 kg és 1,2 kg között van, a kialakítástól és a falvastagságtól függően (általában 2,5 mm és 4,0 mm között).
3. Szerszámok élettartama és szerszámtervezés
A szerszámtartók a rögzített feléből (fedőszerszám), a mozgatható feléből (kidobószerszám), a magcsapokból és a csúszókból (alulvágásokból) állnak. A szerszámacélnak ( jellemzően H13 vagy SKD61 ) a ciklus során akár 700 o C hőmérsékletnek és 100 MPa feletti nyomásnak is ellen kell állnia.
A szerszámozással kapcsolatos megfontolások a következők:
- Az üregek száma (egy vagy több üregű szerszámok)
- A szerszám hőmérséklete (hűtőcsatornák és hőcsapok)
- A kidobórendszer megbízhatósága
- Antiforrasztás és termikus fáradás, szerszámbevonat
Egy szabványos alumíniumöntő alumínium fémkonzolgyárban a szerszám élettartama körülbelül 100 000-150 000 lövés az alumíniumötvözetek esetében, feltéve, hogy a megfelelő szerszámkarbantartást és hőszabályozást betartják.
4. Folyamatszabályozás és gépi paraméterek
Fontos gépbeállítások:
- Befecskendezési nyomás: 100- 120 MPa
- Plunger sebesség: 1,0 -2,5 m/s (lassú lövés), 3,0-6,0 m/s (gyors lövés)
- Hőmérséklet: 200-250 o C
- Töltse ki az időt: 0,1s (átlag)
- Megszilárdulási idő: 5 - 15 másodperc a konzol vastagságától függően.
- Ciklusidő: 25-45 mp. felvétel-1
A folyamatszabályozás fontos a tömegtermelésben. Minden egyes lövés kitöltése nyomás- és sebességprofilokat rögzít adatgyűjtőkkel és nyomásérzékelőkkel. A statisztikai folyamatirányítási (SPC) eszközök segítenek a méreteltolódás vagy a felületi hibák tendenciáinak azonosításában.
5. Másodlagos műveletek: Felületkikészítés
Az öntött alumínium sarokkonzolok (az öntés után) a következő másodlagos műveleteken mennek keresztül:
- Vágás: A hidraulikus présgépeket futók, kapuk és villantók vágására használják.
- Eltávolítás: Vibrációs dörzsölés vagy kézi kikészítés
- Megmunkálás: A precíziós interfészek fúrhatók, csavarozhatók vagy CNC-faraghatók.
- Felületkezelés: Ez lehet porszórás, eloxálás, krómozott átalakítás
A legtöbb konzol síkosságának tűrése 0,1 mm, a furatok helyzetének pontossága pedig 0,05 mm, ami gondos rögzítésen alapuló CNC-megmunkálást igényel.
6. Minőségi szabványok ellenőrzése
A zárójelek széles körű minőségellenőrzésen esnek át, többek között:
- Méretellenőrzés, CMM vagy optikai komparátorok
- Belső porozitás röntgenvizsgálat (ASTM E505 szabványnak megfelelő).
- (ahol a nyomástömörség vizsgálatát végzik) 2,0 barig
- Korrózióállóság - bevonat után Sós permetezéses vizsgálat (ASTM B117)
A professzionális alumíniumöntvény fémkonzolgyárban betartott magas szintű szabványok biztosítják, hogy az alkatrészek megfeleljenek az olyan nemzetközi előírásoknak, mint az ISO 8062 (geometriai tűrések) és az ISO 9001 (minőségbiztosítási rendszerek).
7. Ellátási lánc és logisztikai megfontolások
Az öntött alumínium sarokkonzolok iránti globális kereslet növekedése olyan ágazatokban, mint az autóipar, az ipari automatizálás és a repülés- és űrhajózás, megnövelte a következetes nagykereskedelmi öntött konzolellátás iránti igényt.
A fontos ellátási logisztikai tényezők a következők:
- Tétel mérete: A rendszeres gyártási sorozat 5.000 és 50.000 db/hó között van.
- Átfutási idő: A szerszámok jóváhagyása a sorozatgyártásig 8-12 hét
- Csomagolás: exportkartonok, amelyek egymásra rakhatók és karcolásgátló habbetétekkel rendelkeznek
- MOQ: A nagykereskedelmi árak általában 500-1000 db-ra vonatkoznak
Megbízható nagykereskedői öntvény konzolok ellátási hálózata biztosítja a just-in-time szállítást a globális OEM-ek és Tier 1 beszállítók számára.
8. Hulladék újrahasznosítása és fenntarthatóság
Az alumínium öntés az egyik leginkább újrahasznosítható fémipari eljárás. Az alumíniumhulladék több mint 80 százaléka nagy teljesítményveszteség nélkül újra felhasználható. Egy modern, alumíniumból öntött fémkonzolgyárban a futó- és túlfolyó kekszeket (kb. 20-25% minden egyes lövés súlyából) automatikusan összegyűjtik és újraolvasztják. Energiahatékony olvasztókemencékkel az energiafelhasználás 500-600 kWh/tonna olvadt alumíniumra csökkenthető. A megfelelő törmelékkezelés biztosítja, hogy még a nagy volumenű nagykereskedői öntvény konzolok szállítása során is minimálisra csökkenjen a környezeti hatás.
Az alumínium konzolok öntött anyagai
1. A380 alumínium ötvözet
A legtöbb szerkezeti öntött ötvözetet az önthetőség, a mechanikai tulajdonságok és a korrózióállóság jó kombinációja miatt választják.
Kémiai összetétel:
- Alumínium (Al): %
- Szilícium (Si): 7.5-9.5%
- Réz (Cu): 4,0 -4,0 százalék
- Cink (Zn): 2,0- 3,0 százalék
- Vas (Fe): 1.0 -1.3 %
- Magnézium (Mg): MG: < 0.10%
Kulcsfontosságú tulajdonságok:
- Szakítószilárdsága: 310 MPa, folyáshatára: 160 MM Brinell: 80
- Sűrűség: 2,72 g/cm 3
- Olvadási tartomány: 555 -595 o C
- Felhasználási eset: Kiváló az öntött alumínium sarokkonzolokkal, amelyeknek mérsékelt vagy nagy szilárdságra, jó felületi kivitelre és méretstabilitásra van szükségük.
2. ADC12 alumínium ötvözet (A383 JIS egyenértékű)
Ázsiai piacok: nagyon gyakori; nagy folyékonyság és hőállóság.
Kémiai összetétel:
- Mint az A380, csak több vas és cink van benne.
- Kevesebb réz = nagyobb korrózióállóság
Kulcsfontosságú tulajdonságok:
- Az AA jó kopásállósággal rendelkezik: Vékony falú konzolokra alkalmazható
- Összetett forma, önthetőség és magas önthetőség
- Felhasználási eset: Használják az öntvény alumínium fémtartók gyári környezetében, amikor vékonyfalú termékek nagy volumenű gyártására van szükség.
3. AlSi10Mg (nagy teljesítményű ötvözet)
Alkalmazásai közé tartoznak a nagy igénybevételnek kitett precíziós (autóipari vagy űrhajózási) alkalmazások.
Kémiai összetétel:
- Szilícium (Si): 9,0-11,0 %
- Magnézium (Mg): 0,2- 0,5 százalék
- Alacsony vas- és réztartalom
Kulcsfontosságú tulajdonságok:
- Növelte a fáradási szilárdságot
- Jobb korrózió- és hőállósággal rendelkezik
- Magas hegeszthetőség
- Felhasználási eset: Magas hőmérséklet vagy ismételt terhelés a tárolóállványokon
4. Cink-alumínium (ZA) ötvözetek (választható anyag)
Néha alkalmazzák a nagykereskedelemben, ahol finom részletességre vagy kis mennyiségű öntésre van szükség.
- Az olyan ötvözetek, mint a ZA-8 vagy ZA-12 gyakoriak.
- Nagyobb sűrűség (~5,05 g/cm 3 - 6,05 g/cm 3 ), mint az alumíniumé.
- A kis zárójelek vagy bonyolult minták jobbak ezzel a módszerrel
Itt van egy táblázat az anyagválasztásról:
| Ötvözet | Önthetőség | Erősség | Korrózióállóság | Közös használat |
| A380 | Kiváló | Magas | Mérsékelt | Szabványos szerkezeti konzolok |
| ADC12 | Kiváló | Mérsékelt | Jó | Vékonyfalú, nagy térfogatú konzolok |
| AlSi10Mg | Jó | Nagyon magas | Nagyon jó | Nagy terhelésű vagy magas hőmérsékletű alkalmazások |
| ZA ötvözetek | Kiváló | Mérsékelt | Mérsékelt | Kisméretű, dekoratív vagy kis terhelésű alkatrészek |
Öntött alumínium konzolok típusai
1. Sarokkonzolok (L-konzolok)
A sarokkonzolok legnépszerűbb típusai közé tartoznak az öntött alumínium sarokkonzolok, amelyeket nagyon egyszerű geometria és jó teherbíró tulajdonságok jellemeznek. L alakúak, és két felületet derékszögben kötnek össze, gyakran kereteken vagy más tartószerkezeteken belül. Ezek a konzolok széles körben megtalálhatók a burkolatokban, gépalapokban, ipari állványokban és építészeti szerkezetekben. Általában kettő-négy rögzítőfurattal rendelkeznek, csapfuratokkal vagy átmenő furatokkal, és merevséget növelő, a súlyt szerény mértékben növelő rácsokkal is rendelkezhetnek. A gyártás szokásos méretei 20 mm és 150 mm közötti lábhosszúság és 0,3 kg és 1,5 kg közötti tömeg. Egy nyomásos alumíniumöntésű fémkonzolgyárban ezeket gyakran A380-as alumíniumötvözetből készítik, annak szilárdsága és önthetősége miatt.
2. T-konzolok
A T zárójeleket olyan esetekben alkalmazzák, amikor három elem találkozik egy derékszögű metszéspontban, és T alakot alkot. A konzolokra olyan szerkezeti és moduláris rendszerekben van szükség, ahol a függőleges és vízszintes elemek között kereszttartásra van szükség. Általában alumínium keretrendszerekben, ipari bútorokban és vezérlőpanelek rögzítésében találnak alkalmazást. A T-konzolokat nagynyomású öntéssel gyártják, de a T-konzolok a keresztkarok geometriája miatt kissé bonyolultabb szerszámozást igényelnek. A rögzítőfuratok általában mindhárom végén középen vannak, ami egyenletes tehereloszlást biztosít. A falvastagság a kívánt alkalmazástól függően 2,5 mm és 5,0 mm között van. Ezek a tartókonzolok könnyen elérhetők a nagykereskedelemben a nyomott öntvénytartókonzol-ellátási csatornákon keresztül a tömeggyártási projektekhez.
3. U-konzolok / csatornakonzolok
Az U-konzolok (más néven csatornakonzolok) olyan konzolok, amelyek hengeres tárgyakat, síneket vagy burkolatokat tartanak vagy támasztanak alá. Alakjuk egy alapból és két párhuzamos függőleges karból áll, így alkalmasak szorító vagy vezetősínes alkalmazásokhoz. Az U-konzolok fontos mechanikai és igazító rögzítőelemek a robotikai iparban, a HVAC és az autóipari vezetékkezelő iparágakban. Ezeknek a konzoloknak az alakja teszi lehetővé, hogy az ízesítés során csúszó vagy összecsukható magokra van szükség a belső üregek kialakításához, amelyek bonyolítják a szerszámot. Az ADC12 alumíniumötvözetet általában azért használják, mert nagyobb folyékonysággal rendelkezik, és így akár 2,0 mm-es falvastagság is lehetséges. Az alap és ( opcionálisan ) az oldalsó karok rögzítőfuratokkal rendelkeznek, amelyek a legtöbb modell biztonságosabb rögzítését teszik lehetővé.
4. Z-konzolok
A Z-konzolokat akkor használják, ha 2 felület között eltolt rögzítést kell végezni. A konzol oldalról nézve Z alakú, és ez lehetővé teszi, hogy az egyik felületet adott mértékben a másik elé vagy mögé lehessen tolni. E konzolok alkalmazási területei közé tartozik a napelemek rögzítése, táblák rögzítése, szellőzőcsatorna-tartók és moduláris keretbeállítások. Speciális profillal rendelkeznek, amely a többszörös kanyarodásuk miatt tökéletes szerszámkialakítást és kidobómechanizmust igényel. A szokásos méretek 50 mm és 200 mm közötti hosszúságúak, 3-5 mm-es vastagsággal. A nyomott alumíniumból készült fémkonzolgyárban gyártott Z-konzolokat a kültéri tartósság érdekében gyakran porszórtan bevonják vagy eloxálják. Ha méretarányosan gyártják őket, gyakran szerepelnek a nagykereskedelmi nyomásos öntvény konzolellátási csomagokban.
5. Testre szabott funkcionális konzolok
Az öntött konzolok egyedi tervezésűek, hogy meghatározott mechanikai, szerkezeti vagy esztétikai funkciókat töltsenek be az iparágakban. Ezek lehetnek bonyolult rögzítő konzolok, amelyek beépített menetekkel, hűtőbordákkal, csuklómechanizmusokkal vagy elektronikus házfunkciókat tartalmazó konzolokkal rendelkeznek. Ahol nagy teljesítményre van szükség, mint például az elektromos járművek alvázszerkezeteinél, a repülőgép-ipari alkatrészeknél és az egyedi konzoloknál, ott a fémáramlási és hűtési mintázatok kialakításához olyan szimulációs szoftverrel, mint például a MAGMASoft, lehet kidolgozni. A nagyobb szilárdság vagy hőállóság érdekében speciális alumíniumötvözeteket, például AlSi10Mg-t lehet használni. Ezeket az alkatrészeket bonyolultabb szerszámozni, és tartalmazhatnak összecsukható magokat, több csúszkát és hőszigetelő csapokat. Az OEM-ek, akik egy fémtartókonzol-gyárral dolgoznak, általában egy tervhitelesítési és prototípus-előkészítési fázison mennek keresztül, mielőtt a teljes körű nagykereskedelemben történő fémtartókonzol-ellátás megkezdődne.
Jövőbeni trendek és fejlett technikák
Az öntvényiparban olyan trendek kialakulásának lehetünk tanúi, mint például:
- A porozitás csökkentése és a szilárdság növelése érdekében a vákuumöntés.
- Szimulációs kód (pl. MAGMASoft) a kapuzás és a hűtés optimalizálására.
- Darabkezelő és sorjázó automatizált robotcellák
- 100 alkatrész/perc hibaérzékelő inline látórendszerek
- A csúcskategóriás felhasználásokban az öntött alumínium sarokkonzolokat jelenleg thixomolding és félig szilárd fém (SSM) feldolgozással fejlesztik, hogy erősebbek és kevésbé porózusak legyenek.
Következtetés
Az alumínium öntvény konzolok gyártása technikailag az anyagok, a gépek, a szerszámok és a folyamattechnika jól megtervezett keveréke. Minden tényezőt, beleértve az ötvözet típusát és a fröccsöntési nyomást, a szerszám hőmérsékletét és a ciklusidőt, tökéletesíteni kell a nagy teljesítményű konzolok következetes gyártásához.
A mai ipari környezetben a megbízható alumíniumöntvény fémtartókonzol gyárból történő beszerzés nemcsak a minőséget, hanem a skálázhatóságot is biztosítja. Továbbá, a növekvő globális kereslet, a vállalkozások egyre inkább támaszkodnak az áramvonalas nagykereskedelmi öntvény konzol kínálat láncok a termelési célok pontos és gyors teljesítése érdekében. Az öntött alumínium sarokkonzolok szilárdsága, súlycsökkentése és geometriai sokoldalúsága nem hagyható figyelmen kívül a mai gépészetben. Ahogy az innovációk tovább fejlődnek az anyagtudomány és az automatizálás területén, a nyomásos öntés a precíz alkatrészek gyártásának csúcsán lesz.
GYIK
1. Milyen anyagokból készülnek a nyomásos öntéssel készült konzolok?
Az öntvényt általában alumíniumötvözetből, A380 vagy ADC12 ötvözetből gyártják. Ezek nagy szilárdság/tömeg aránnyal rendelkeznek, kiváló a korrózióállóságuk, valamint jó a hővezető képességük, így ezek az anyagok jól használhatók szerkezeti és mechanikai célokra.
2. Mekkora az öntött alumínium sarokkonzolok szilárdsága?
Ezek a konzolok elképesztő szilárdság-tömeg aránnyal rendelkeznek. Megfelelő tervezés és gyártás esetén 100 kg feletti statikus súlyt és ipari környezetben fellépő dinamikus erőket is képesek elviselni. A pontos szilárdság ötvözet- és vastagságfüggő.
3. Mennyi ideig tart átlagosan egy öntött konzol előállítása?
Egy darab alumínium konzol gyártásának teljes időciklusa 25-45 másodperc között van. Ezek a befecskendezés, a hűtés, a kidobás és a szerszám kenése. A fröccsöntőgépek hatékony, nagy volumenű gyártást tesznek lehetővé.
4. Használhatók-e az öntött konzolok kültéren?
Igen. Az alumínium konzolok már eleve ellenállnak a korróziónak, de további védelem érdekében további bevonattal, például porszórással, eloxálással vagy krómozással is bevonhatók. Ezek a tisztítások felgyorsítják kültéri és tengeri felhasználásukat.
5. Egy nagykereskedő lehetővé tenné számomra, hogy egyedi konzolokat rendeljek?
Abszolút. A legtöbb vállalat, amely a nagykereskedelmi öntvény konzolok üzletágában tevékenykedik, egyedi szerszámozást és tervezést is kínál. Amint elkészül a szerszám, az egyedi konzolok nagy mennyiségben, hatékonyan és kedvező áron készíthetők el.