Spuitgieten is een essentieel productieproces dat bestaat uit het creëren van gecompliceerde metalen onderdelen met een hoge precisie, sterkte en herhaalbaarheid. Een veelgebruikt onderdeel dat met dit proces wordt geproduceerd is de gegoten aluminium hoekbeugel, die bekend staat om zijn duurzaamheid, corrosiebestendigheid en lichtgewicht eigenschappen. De beugels hebben talrijke structurele toepassingen in industrieën zoals auto-industrie, luchtvaart, bouw en elektronica. Het spuitgietproces is gebaseerd op het onder hoge druk inspuiten van gesmolten aluminium in een stalen mal, waardoor snelle productiecycli en weinig nabewerking mogelijk zijn. In een typische fabriek waar aluminium beugels worden gegoten, worden procesparameters zoals smelttemperatuur, injectiedruk en cyclustijd zorgvuldig gecontroleerd om een productie van hoge kwaliteit te garanderen. Het duurt minder dan een minuut om een enkele beugel te maken, dus spuitgieten is zeer geschikt voor massaproductie.

In de afgelopen jaren is de vraag naar bevoorrading van groothandelsgietconsole aanzienlijk gegroeid, gedreven door de toegenomen wereldwijde productiebehoeften. Fabrikanten hebben hun toevlucht genomen tot het verstrekken van schaalbare productie-oplossingen met strakke tolerantie en betrouwbare kwaliteitsnormen. Dit artikel geeft een gedetailleerd inzicht in de technische aspecten van aluminium spuitgietwerk van beugels op het gebied van materiaal, tooling, procesoptimalisatie en supply chain management. Het is op maat gemaakt voor ingenieurs, technische inkopers en spelers die geïnteresseerd zijn in nauwkeurige en prestatiegerichte metalen componenten.

Gegoten beugels - Wat is het?

Een beugel van spuitgietwerk is een metalen onderdeel dat geproduceerd wordt via het spuitgietproces en gebruikt wordt om onderdelen in een assemblage mechanisch te ondersteunen, te verbinden of te monteren. Dergelijke beugels, Non-ferrometalen, meestal aluminiumlegeringen zoals A380, ADC12 of AlSi10Mg, worden meestal gebruikt vanwege hun goede sterkte-gewichtsverhouding, corrosiebestendigheid en thermische stabiliteit.

Overzicht van het spuitgietproces

Spuitgieten is een metaalgietproces (een hogedrukproces) waarbij gesmolten metaal onder druk in een stalen matrijs (mal) wordt geperst bij drukken tussen 1.500 psi en 20.000 psi (10-140 MPa). De mal heeft een holte die wordt bewerkt tot de vorm van de beugel. Na het inspuiten stolt het metaal zeer snel, meestal in 5 tot 20 seconden, en wordt de beugel uitgeworpen, bijgesneden en afgewerkt.

Injectietemperatuur: ~660 o C in het geval van aluminiumlegeringen.

Gedeeltelijke cyclustijd: \~30-60 sec.

Gereedschapsmateriaal: H13 gereedschapsstaal gehard tot 48 - 52 HRC

Gewicht beugel: 50 g tot 3,5 kg (afhankelijk van ontwerp)

Doel en functie

Gegoten beugels zijn voornamelijk structurele of montagebeugels. Ze zijn ontworpen om mechanische spanningen te weerstaan (spanning, compressie of torsie), zijn licht van gewicht en vormvast. De populaire zijn:

• Hoekbeugels (in de vorm van een L).
• T-beugels (dwarsondersteuning)
• U-beugels (kanaalklemmen)
• Z-beugels (offset bevestigingen)
• Toepassingsspecifieke geometrieën (aangepaste beugels)

Waarom spuitgieten voor beugels?

• Maatnauwkeurigheid -De tolerantie is normaal +/- 0,05 mm.
• Hoog productievolume Geschikt voor oplagen van 10.000 of meer eenheden.
• Minimale nabewerking-vereisten Bijna-netvorm minimaliseert secundaire bewerkingen
• Afwerking oppervlak- Gebruikelijke 1,6- 3,2 μm Ra, kan worden geverfd of gepoedercoat
• Kostenefficiëntie- De kosten per eenheid dalen aanzienlijk wanneer schaal

Toepassingen

• Automobiel: Montage van motordeksels, accubakken, kabelgeleiders
• Elektronica: PCB-steun, koellichaamsteun, voedingseenheidbehuizing
• Bouw: Gevelankers, verbindingsstukken van raamkozijnen
• Ruimtevaart: Structurele bevestigingen voor lichte belasting, apparatuursteunen
• Meubilair en inrichting: Metalen framesystemen, modulaire rekken

Binnen een fabrieksinstelling

Een spuitgietfabriek voor aluminium beugels kan meerdere machines hebben (1351300 ton sluitkracht), een geautomatiseerd toevoersysteem voor gesmolten metaal en mechanische of robotarmen om de onderdelen te verwijderen en bij te snijden. Individuele gegoten aluminium hoekbeugels kunnen gecontroleerd worden op afmetingen, inwendig (door röntgeninspectie) en op het oppervlak voordat ze in bulkhoeveelheden worden verpakt.

1. Overzicht gietproces beugels

Spuitgieten is het onder hoge druk inspuiten van gesmolten metaal in een geharde stalen matrijs. Het proces is vooral geschikt voor het maken van beugels waarbij maatnauwkeurigheid belangrijk is en de verhouding sterkte/gewicht hoog.

Hogedruk spuitgieten (HPDC) is het populairste proces dat wordt gebruikt voor gegoten aluminium hoekbeugels. Met deze techniek kunnen vultijden van 0,05 tot 0,15 seconden worden verkregen in typische beugelholtes, bij een injectiedruk van 100 tot 120 MPa (14500 tot 17400 psi). Gesmolten aluminiumlegeringen, zoals A380 of ADC12, genieten de voorkeur vanwege hun goede gietbaarheid en mechanische eigenschappen.

2. Materiaalvoorbereiding en -keuze

De gemeenschappelijke aluminiumlegering in de beugels van het matrijzenafgietsel is A380, die met hoge weerstand, goede thermische geleidbaarheid, evenals bestand tegen corrosie is. Het is samengesteld uit ongeveer:

• Aluminium (Al): 80-83 procent.
• Silicium (Si): 7,5-9,5 procent.
• Koper (Cu): 3,0 - 4,0 procent
• IJzer (Fe): 1,0-1,3 procent
• Zink (Zn): 2,0-3,0 procent

De legering wordt gesmolten in een galmoven of kroes bij 660 -690 °C voor het gieten. Stikstof of argon ontgassen is nodig om porositeit te beperken. Dit gesmolten aluminium wordt nu in 30 tot 60 seconden in de giethuls van de spuitgietmachine gegoten om temperatuurdaling te voorkomen en de integriteit van het gietstuk te behouden.

Elke gegoten aluminium hoekbeugel weegt meestal tussen 0,5 kg en 1,2 kg, afhankelijk van het ontwerp en de wanddikte (meestal 2,5 mm tot 4,0 mm).

3. Matrijslevensduur en ontwerp van gereedschappen

Matrijsgietbeugels bestaan uit de vaste helft (dekmatrijs), de beweegbare helft (uitwerpmatrijs), kernpennen en schuiven (ondersnijdingen). Het gietstaal (meestal H13 of SKD61) moet bestand zijn tegen temperaturen tot 700 o C en drukken van meer dan 100 MPa tijdens de cyclus.

De overwegingen met betrekking tot het gereedschap zijn:

• Aantal caviteiten (matrijzen met één caviteit vs. matrijzen met meerdere caviteiten)
• Matrijstemperatuur (koelkanalen en thermische pennen)
• Betrouwbaarheid van het uitwerpsysteem
• Anti-solderen en thermische vermoeidheid, matrijscoating

In een standaard spuitgietfabriek voor aluminium metalen beugels is de verwachte levensduur van de matrijs ongeveer 100.000-150.000 shots voor aluminiumlegeringen, op voorwaarde dat de matrijs goed wordt onderhouden en de temperatuur onder controle wordt gehouden.

4. Procesbesturing en machineparameters

Belangrijke machine-instellingen:

• Injectiedruk: 100-120 MPa
• Plunjersnelheid: 1,0 -2,5 m/s (langzaam schot), 3,0-6,0 m/s (snel schot)
• Temperatuur: 200-250 o C
• Vultijd: 0,1s (gemiddeld)
• Stollingstijd: 5- 15 sec, afhankelijk van de dikte van de beugel.
• Cyclustijd: 25-45 sec. opname-1

Procesbeheersing is belangrijk bij massaproductie. Bij elk schot worden druk- en snelheidsprofielen geregistreerd met dataloggers en druksensoren. Met behulp van SPC-tools (Statistical Process Control) kunnen trends in de maatafwijking of oppervlaktedefecten worden geïdentificeerd.

5. Secundaire bewerkingen: Oppervlakteafwerking

Gegoten aluminium hoekbeugels ondergaan (na het gieten) de volgende secundaire bewerkingen:

• Snoeien: Hydraulische persen worden gebruikt om loopwagens, poorten en uitlopers te trimmen.
• Ontbramen: Triltrommelen of afwerking met de hand
• Bewerking: Precisie-interfaces kunnen geboord, getapt of CNC gefreesd worden.
• Oppervlaktebehandeling: Het kan poedercoating, anodiseren, chromaatomzetting zijn

De tolerantie op de vlakheid van de meeste beugels is 0,1 mm en de nauwkeurigheid van de positie van de gaten is 0,05 mm, wat een zorgvuldige CNC-bewerking op basis van opspanningen vereist.

6. Controle op kwaliteitsnormen

Beugels ondergaan uitgebreide kwaliteitscontroles, waaronder:

• Dimensionale inspectie, CMM's of optische vergelijkers
• Inspectie van interne porositeit met röntgenstralen (conform ASTM E505).
• (waar drukdichtheidstests worden uitgevoerd) tot 2,0 bar
• Corrosiebestendigheid - na coating Zoutneveltest (ASTM B117)

De hoge standaarden in een professionele aluminium spuitgietfabriek garanderen dat de onderdelen voldoen aan internationale specificaties zoals ISO 8062 (geometrische toleranties) en ISO 9001 (kwaliteitssystemen).

7. Supply Chain en logistieke overwegingen

De stijging van de wereldwijde vraag naar gegoten aluminium hoeksteunen in sectoren zoals de auto-industrie, industriële automatisering en ruimtevaart heeft de behoefte aan een consistente groothandel in gegoten beugels gestimuleerd.

De belangrijke aanvoerlogistieke factoren zijn:

• Partijgrootte: De reguliere productieserie ligt tussen 5.000 en 50.000 stuks/maand
• Doorlooptijd: Tooling goedkeuring tot massaproductie 8 -12 weken
• Verpakking: Exportdozen, die stapelbaar zijn en voorzien van antikras schuiminzetstukken
• MOQ: Groothandelsprijzen gelden normaal voor 500-1000 stuks

Een betrouwbaar toeleveringsnetwerk van gietvormbeugels in het groot garandeert just-in-time levering aan wereldwijde OEM's en Tier 1-leveranciers.

8. Recycling van schroot en duurzaamheid

Het spuitgieten van aluminium is een van de meest recyclebare processen voor metalen. Meer dan 80 procent van het aluminiumschroot kan opnieuw worden gebruikt zonder groot prestatieverlies. In een moderne metaalbeugelfabriek voor het gieten van aluminium worden runners en overloopkoeken (ca. 20-25% van het gewicht van elk schot) automatisch verzameld en omgesmolten. Met energie-efficiënte smeltovens kan het energieverbruik worden verlaagd tot 500-600 kWh/ton gesmolten aluminium. Een juiste schrootverwerking zorgt ervoor dat zelfs bij de levering van grote volumes beugels uit gietstukken in de groothandel, de impact op het milieu minimaal is.

Spuitgietmaterialen van aluminium beugels

1. A380 aluminiumlegering

De meeste structureel gegoten legeringen worden gekozen vanwege de goede combinatie van gietbaarheid, mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid.

Chemische samenstelling:

• Aluminium (Al): 80-83 %
• Silicium (Si): 7,5-9,5%
• Koper (Cu): 3,0 -4,0 procent
• Zink (Zn): 2,0- 3,0 procent
• IJzer (Fe): 1,0 -1,3 %
• Magnesium (Mg): < 0,10%

Belangrijkste eigenschappen:

• De treksterkte: 310 MPa, de vloeigrens: 160 MM Brinell: 80
• Dichtheid: 2,72 g/cm 3
• Smelttraject: 555 -595 o C
• Gebruikscasus: Het is superb met gegoten aluminium hoekbeugels die een gemiddelde tot hoge sterkte, goede oppervlakteafwerking en dimensionale stabiliteit nodig hebben.

2. ADC12 aluminiumlegering (JIS-equivalent van A383)

Aziatische markten: zeer gebruikelijk; grote vloeibaarheid en thermische weerstand.

Chemische samenstelling:

• Zoals A380 maar met wat meer ijzer en zink
• Minder koper = grotere weerstand tegen corrosie

Belangrijkste eigenschappen:

• AA heeft een goede slijtvastheid: Toepasbaar op dunwandige beugels
• Complexe vorm, gietbaarheid en hoge gietbaarheid
• Gebruikscasus: Gebruikt in fabrieksomgevingen waar hoge volumes van dunwandige producten moeten worden geproduceerd.

3. AlSi10Mg (hoogwaardige legering)

Toepassingen zijn onder andere precisietoepassingen met hoge spanningen (auto- of luchtvaartindustrie).

Chemische samenstelling:

• Silicium (Si): 9,0 -11,0 %
• Magnesium (Mg): 0,2- 0,5 procent
• Laag ijzergehalte, laag kopergehalte

Belangrijkste eigenschappen:

• Het verhoogt de vermoeiingssterkte
• Het heeft een betere corrosie- en hittebestendigheid
• Hoge lasbaarheid
• Gebruikscasus: hoge temperaturen of herhaalde belastingen op bakkenrekken

4. Zink-Aluminium (ZA) Legeringen het is (Facultatief Materiaal)

Soms wordt het gebruikt in de groothandel die gieten beugel leveren, waar er een vereiste voor fijne details of lage volume gieten.

• Legeringen zoals ZA-8 of ZA-12 komen vaak voor.
• Grotere dichtheid (~5,05 g/cm 3 tot 6,05 g/cm 3 ) dan aluminium
• Kleine beugels of ingewikkelde ontwerpen zijn beter met dit

Hier is een tabel met materiaalselectie:

Gegoten aluminium beugels

1. Hoekbeugels (L-beugels)

Tot de populairste soorten hoekbeugels behoren de gegoten aluminium hoekbeugels die worden gekenmerkt door een zeer eenvoudige geometrie en goede belastbare eigenschappen. Ze hebben de vorm van een L en verbinden twee oppervlakken in een rechte hoek, vaak binnen frames of andere ondersteunende constructies. Deze beugels worden veel gebruikt in behuizingen, machinevoeten, industriële rekken en architecturale structuren. Ze hebben meestal twee tot vier montagegaten, met schroefdraad of doorlopende gaten, en kunnen voorzien zijn van hoekprofielen om stevigheid toe te voegen met een bescheiden gewichtstoename. Gangbare productiematen zijn 20 mm tot 150 mm pootlengte en 0,3 kg tot 1,5 kg gewicht. In een fabriek waar aluminium beugels worden gegoten, worden deze vaak gemaakt met een A380 aluminiumlegering vanwege de sterkte en gietbaarheid.

2. T-beugels

T-beugels worden toegepast wanneer drie elementen elkaar in een rechte hoek kruisen en een T-vorm vormen. De beugels zijn nodig in structurele en modulaire systemen waar dwarsondersteuning nodig is tussen verticale en horizontale elementen. Ze worden vaak gebruikt in aluminium framesystemen, industrieel meubilair en bevestigingen voor bedieningspanelen. T-beugels worden vervaardigd met behulp van hogedrukgieten, maar T-beugels hebben iets gecompliceerdere matrijsgereedschappen nodig vanwege de kruisarmgeometrie. De montagegaten zijn normaal gecentreerd aan alle drie de uiteinden, wat zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de belasting. De wanddikte is 2,5 mm tot 5,0 mm, afhankelijk van de gewenste toepassing. Deze beugels zijn gemakkelijk verkrijgbaar via de groothandel in spuitgietbeugels voor bulkproductieprojecten.

3. U-beugels / kanaalbeugels

U-beugels (ook wel kanaalbeugels genoemd) zijn beugels die cilindrische voorwerpen, rails of behuizingen op hun plaats houden of ondersteunen. Ze hebben een vorm die bestaat uit een basis en twee parallelle verticale armen en zijn dus geschikt voor klemmen of geleide railtoepassingen. U-beugels zijn belangrijke mechanische en uitlijningshulpmiddelen in de robotica-industrie, HVAC en bedradingsbeheer in de auto-industrie. Door de vorm van deze beugels zijn tijdens het gieten verschuifbare of inklapbare kernen nodig om interne holtes te creëren, wat de matrijs bemoeilijkt. De aluminiumlegering ADC12 wordt vaak gebruikt omdat deze een grotere vloeibaarheid heeft en het dus mogelijk is om wanddiktes te hebben zo dun als 2,0 mm. De basis en (optioneel) de zijarmen hebben bevestigingsgaten om de meeste modellen beter te kunnen verankeren.

4. Z-beugels

Z-beugels worden gebruikt wanneer een offset-bevestiging moet worden gemaakt tussen 2 oppervlakken. Zijdelings gezien heeft de beugel de vorm van een Z, waardoor het ene oppervlak een bepaalde hoeveelheid voor of achter het andere geplaatst kan worden. De toepassingen van deze beugels zijn onder andere het monteren van zonnepanelen, het monteren van borden, het ondersteunen van ventilatiekanalen en het aanpassen van modulaire frames. Ze hebben een speciaal profiel waarvoor een perfect matrijsontwerp en uitwerpmechanismen nodig zijn vanwege hun meervoudige bochten. Gangbare afmetingen variëren van 50 mm tot 200 mm in lengte, met diktes van 3-5 mm. Z-beugels die geproduceerd worden in een spuitgietfabriek voor aluminium metalen beugels worden vaak gepoedercoat of geanodiseerd voor duurzaamheid buitenshuis. Wanneer ze op schaal worden geproduceerd, worden ze vaak opgenomen in groothandelspakketten voor spuitgietbeugels.

5. Functionele beugels op maat

Gegoten beugels worden op maat ontworpen om bepaalde mechanische, structurele of esthetische functies in industrieën te vervullen. Dit kunnen ingewikkelde montagebeugels zijn met ingebouwde schroefdraad, koellichamen, scharniermechanismen of beugels die elektronische behuizingskenmerken bevatten. Waar hoge prestaties vereist zijn, zoals bij chassisonderdelen voor elektrische voertuigen, onderdelen voor de ruimtevaart en aangepaste beugels, kunnen deze worden ontwikkeld met simulatiesoftware zoals MAGMASoft om metaalstroom- en koelpatronen vast te stellen. Er kunnen speciale aluminiumlegeringen worden gebruikt, zoals AlSi10Mg, voor meer sterkte of thermische weerstand. Deze onderdelen zijn complexer om te bewerken en kunnen inklapbare kernen, meerdere schuivers en thermische pennen bevatten. OEM's die werken met een aluminium spuitgietbeugelfabriek ondergaan meestal een ontwerpvalidatie- en prototypefase voordat de levering van grootschalige spuitgietbeugels begint.

Toekomstige trends en geavanceerde technieken

De spuitgietindustrie is getuige van de opkomst van trends, waaronder:

• Vacuüm spuitgieten is om de porositeit te verminderen en de sterkte te verbeteren.
• Simulatiecode (bijv. MAGMASoft) om gating en koeling te optimaliseren.
• Onderdelen hanteren en ontbramen geautomatiseerde robotcellen
• 100 onderdelen/min defectdetectie inline vision-systemen
• Voor hoogwaardige toepassingen worden momenteel gegoten aluminium hoekbeugels ontwikkeld door middel van thixomolding en semi-solid metal (SSM) verwerking om sterker en minder poreus te zijn.

Conclusie

De productie van aluminium gietbeugels is technisch gezien een goed gechoreografeerde mix van materialen, machines, gereedschappen en procestechniek. Alle factoren, inclusief het type legering en de injectiedruk, matrijstemperatuur en cyclustijd, moeten geperfectioneerd worden om consistent hoogwaardige beugels te maken.

In het huidige industriële landschap zorgt het betrekken van een betrouwbare fabriek voor het spuitgieten van aluminium metalen beugels niet alleen voor kwaliteit, maar ook voor schaalbaarheid. Met de toenemende wereldwijde vraag vertrouwen bedrijven bovendien meer op gestroomlijnde groothandel spuitgieten beugel aanbod kettingen om nauwkeurig en snel productiedoelen te halen. De sterkte, gewichtsbesparing en geometrische veelzijdigheid van gegoten aluminium hoeksteunen kunnen niet genegeerd worden in de hedendaagse engineering. Naarmate innovaties op het gebied van materiaalkunde en automatisering voortschrijden, zal spuitgieten het summum blijven voor de productie van nauwkeurige componenten.

FAQs

1. Van welke materialen worden spuitgietbeugels gemaakt?

Het spuitgietwerk wordt normaal geproduceerd in aluminiumlegeringen, A380 of ADC12. Ze hebben een hoge sterkte-gewichtsverhouding, zijn uitstekend bestand tegen corrosie en hebben een goed warmtegeleidingsvermogen, waardoor deze materialen goed zijn voor structureel en mechanisch gebruik.

2. Wat is de sterkte van gegoten aluminium hoekbeugels?

Deze beugels hebben een verbazingwekkende verhouding tussen sterkte en gewicht. Als ze goed ontworpen en geproduceerd zijn, kunnen ze een statisch gewicht van meer dan 100 kg en dynamische krachten in de industriële omgeving aan. De exacte sterkte is afhankelijk van de legering en de dikte.

3. Hoe lang duurt het gemiddeld om een gegoten beugel te produceren?

De totale tijdcyclus voor de productie van één stuk aluminium beugel is tussen de 25 en 45 seconden. Dit zijn injectie, koeling, uitwerpen en het smeren van de matrijs. Spuitgietmachines maken een efficiënte productie in grote volumes mogelijk.

4. Kunnen gegoten beugels buiten worden gebruikt?

Ja. Aluminium beugels zijn al bestand tegen corrosie, maar kunnen verder worden gecoat om extra bescherming te bieden, zoals poedercoaten, anodiseren of chromateren. Deze reinigingen versnellen het gebruik buitenshuis en op zee.

5. Mag ik van een groothandelsleverancier beugels op maat bestellen?

Absoluut. De meeste bedrijven die zich bezighouden met de groothandel in beugels van spuitgietwerk bieden ook aangepaste tooling en ontwerp. Zodra de mal is gemaakt, kunnen aangepaste beugels in grote volumes, effectief en tegen een redelijke prijs worden gemaakt.