Turnarea sub presiune este un proces de producție esențial, care constă în crearea unor componente metalice complicate cu o precizie, rezistență și repetabilitate ridicate. O componentă utilizată pe scară largă produsă prin acest proces este suportul de colț din aluminiu turnat sub presiune, cunoscut pentru durabilitatea, rezistența la coroziune și proprietățile sale ușoare. Suporturile au numeroase utilizări structurale în industrii precum cea auto, aerospațială, a construcțiilor și electronică. Procesul de turnare sub presiune se bazează pe injectarea aluminiului topit într-o matriță de oțel la presiune ridicată, ceea ce face posibile cicluri de producție rapide și obținerea unei postprocesări reduse. Într-o fabrică tipică de turnare sub presiune a suporturilor metalice din aluminiu, parametrii de proces precum temperatura de topire, presiunea de injecție și durata ciclului sunt controlați cu atenție pentru a asigura o producție de înaltă calitate. Este nevoie de mai puțin de un minut pentru a realiza un singur suport, astfel încât turnarea sub presiune este potrivită pentru producția în masă.
În ultimii ani, cererea pentru aprovizionarea cu ridicata cu suporturi de turnare sub presiune a crescut semnificativ, determinată de creșterea nevoilor de producție la nivel mondial. Producătorii au recurs la furnizarea de soluții de producție scalabile cu toleranță strânsă și standarde de calitate fiabile. Acest articol oferă o perspectivă detaliată asupra aspectelor tehnice ale aluminiu turnat sub presiune de paranteze în ceea ce privește materialele, sculele, optimizarea proceselor și gestionarea lanțului de aprovizionare. Acesta este personalizat pentru ingineri, cumpărători tehnici și jucători care sunt interesați de componente metalice precise și orientate spre performanță.
Suporturi de turnare sub presiune - Ce este?
Un suport turnat sub presiune este o piesă metalică care este produsă prin procesul de turnare sub presiune și este utilizată pentru a susține, conecta sau monta mecanic componentele unui ansamblu. Astfel de suporturi, Metalele neferoase, cel mai adesea aliaje de aluminiu, cum ar fi A380, ADC12 sau AlSi10Mg, sunt de obicei utilizate datorită raportului lor bun rezistență/greutate, rezistenței la coroziune și stabilității termice.
Prezentare generală a procesului de turnare sub presiune
Turnarea sub presiune este un proces de turnare a metalelor (un proces de înaltă presiune) în care metalul topit este forțat sub presiune într-o matriță de oțel (matriță) la presiuni cuprinse între 1.500 psi și 20.000 psi (10-140 MPa). Matrița are o cavitate care este prelucrată la forma suportului. După injectare, metalul se solidifică foarte repede, de obicei în 5 până la 20 de secunde, iar suportul este ejectat, tăiat și finisat.
Temperatura de injecție: \~660 o C în cazul aliajelor de aluminiu.
Durata ciclului parțial: \~30 -60 sec.
Material pentru scule: H13 tool steel hardened to \~48 – 52 HRC
Greutatea suportului: 50 g până la 3,5 kg (în funcție de model)
Scop și funcție
Suporturile turnate sub presiune sunt în principal suporturi structurale sau de montare. Acestea sunt concepute pentru a rezista solicitărilor mecanice (tensiune, compresie sau torsiune), pentru a fi ușoare și stabile din punct de vedere dimensional. Cele mai populare sunt:
- Suporturi de colț (în formă de L).
- Suporturi în T (suport transversal)
- Suporturi în U (cleme pentru canale)
- Suporturi Z (suporturi decalate)
- Geometrii specifice aplicației (suporturi personalizate)
De ce să folosiți turnarea sub presiune pentru suporturi?
- Dimensional Accuracy –În mod normal, toleranța este de +/- 0,05 mm
- Volum mare de producție- Potrivite pentru tiraje de 10.000 sau mai multe unități.
- Cerințe minime de prelucrare ulterioară - Forma aproape de rețea minimizează operațiile secundare
- Finisaj de suprafață- Obișnuit 1,6- 3,2 μm Ra, poate fi vopsit sau acoperit cu pulbere
- Eficiența costurilor- Costul unitar se reduce substanțial atunci când se ia scara
Aplicații
- Automobile: Montarea capacelor motorului, a suporturilor pentru baterii, a ghidajelor pentru cabluri
- Electronică: Suport PCB, suport radiator, carcasă unitate de alimentare
- Construcție: Ancore de fațadă, conectori de rame de ferestre
- Aerospațial: Accesorii structurale pentru sarcini ușoare, suporturi pentru echipamente
- Mobilier și instalații: Sisteme de cadre metalice, rafturi modulare
În cadrul unei setări din fabrică
O fabrică de console din aluminiu turnat sub presiune poate avea mai multe utilaje (1351300 tone forță de strângere), un sistem automatizat de livrare a metalului topit și brațe mecanice sau robotizate pentru a îndepărta piesele și a le tăia. Suporturile de colț individuale din aluminiu turnat sub presiune pot fi verificate dimensional, intern (prin inspecție cu raze X) și la suprafață înainte de a fi ambalate în cantități mari.
1. Procesul de turnare sub presiune Prezentare generală a suporturilor
Turnarea sub presiune este injectarea metalului topit într-o matriță (matriță) din oțel întărit, la presiune ridicată. Procesul este deosebit de potrivit pentru fabricarea suporturilor în cazul în care precizia dimensională este importantă și raportul rezistență/greutate este ridicat.
Turnarea sub presiune înaltă (HPDC) este cel mai popular proces utilizat în cazul consolelor de colț din aluminiu turnat sub presiune. Cu această tehnică, se pot obține timpi de umplere de 0,05 până la 0,15 secunde în cavitățile tipice ale consolelor, folosind o presiune de injecție de 100 până la 120 MPa (14500 până la 17400 psi). Aliajele de aluminiu topit, precum A380 sau ADC12, sunt preferate datorită bunei lor turnabilități și proprietăți mecanice.
2. Pregătirea și alegerea materialului
Aliajul de aluminiu comun în suporturile de turnare sub presiune este A380, care este de înaltă rezistență, conductivitate termică bună, precum și rezistent la coroziune. Acesta este compus din aproximativ:
- Aluminiu (Al): 80-83 la sută.
- Siliciu (Si): 7,5-9,5 procente.
- Cupru (Cu): 3.0 – 4.0 percent
- Fier (Fe): 1,0-1,3 la sută
- Zinc (Zn): 2,0-3,0 procente
Aliajul este topit într-un cuptor cu reverberație sau creuzet la 660 - 690 °C înainte de turnare. Degazarea cu azot sau argon este necesară pentru a limita porozitatea. Acest aluminiu topit este turnat în manșonul de injecție al mașinii de turnare sub presiune în 30 până la 60 de secunde, astfel încât să se evite scăderea temperaturii și să se mențină integritatea piesei turnate.
Fiecare suport de colț din aluminiu turnat sub presiune cântărește de obicei între 0,5 kg și 1,2 kg, în funcție de design și de grosimea peretelui (de obicei între 2,5 mm și 4,0 mm).
3. Durata de viață a matrițelor și proiectarea sculelor
Suporturile de scule pentru turnare sub presiune constau din jumătatea fixă (matrița de acoperire), jumătatea mobilă (matrița de ejecție), știfturile de bază și glisierele (sub tăieturi). Oțelul pentru scule ( de obicei H13 sau SKD61 ) trebuie să reziste la temperaturi de până la 700 o C și la presiuni de peste 100 MPa în timpul ciclului.
Considerațiile referitoare la scule sunt:
- Numărul de cavități (matrițe cu o singură cavitate vs. matrițe cu mai multe cavități)
- Temperatura matriței (canale de răcire și pini termici)
- Fiabilitatea sistemului de ejecție
- Anti-sudură și oboseală termică, acoperire matriță
Într-o fabrică standard de turnare sub presiune a suporturilor metalice din aluminiu, speranța de viață a matriței este de aproximativ 100.000-150.000 de fotografii pentru aliajele de aluminiu, cu condiția să se respecte întreținerea corespunzătoare a matriței și controlul termic.
4. Controlul procesului și parametrii mașinii
Setări importante ale mașinii:
- Presiunea de injecție: 100- 120 MPa
- Viteza pistonului: 1,0 -2,5 m/s (lovitură lentă), 3,0-6,0 m/s (lovitură rapidă)
- Temperatura: 200-250 o C
- Timp de umplere: 0,1s (medie)
- Timp de solidificare: 5- 15 secunde în funcție de grosimea suportului.
- Durata ciclului: 25-45 sec. shot-1
Controlul procesului este important în producția de masă. Profilurile de presiune și viteză ale umpluturilor fiecărei lovituri sunt înregistrate cu înregistratoare de date și senzori de presiune. Instrumentele de control statistic al proceselor (SPC) ajută la identificarea tendințelor în derivă dimensională sau a defectelor de suprafață.
5. Operațiuni secundare: Finisarea suprafețelor
Suporturile de colț din aluminiu turnat sub presiune (după turnare) trec prin următoarele operațiuni secundare:
- Tundere: Presele hidraulice sunt utilizate pentru tăierea glisierelor, porților și blițului
- Debavurare: Șlefuire vibratorie sau finisare manuală
- Prelucrare: Interfețele de precizie pot fi găurite, filetate sau frezate CNC.
- Tratarea suprafeței: Poate fi acoperire cu pulbere, anodizare, conversie cromată
Toleranța privind planeitatea majorității suporturilor este de 0,1 mm, iar precizia poziției găurilor este de 0,05 mm, ceea ce necesită o prelucrare CNC atentă pe bază de dispozitiv.
6. Controlul standardelor de calitate
Suporturile trec prin verificări extensive ale calității, inclusiv:
- Inspecție dimensională, CMM-uri sau comparatoare optice
- Inspecție cu raze X a porozității interne (conform ASTM E505).
- (unde se efectuează teste de etanșeitate la presiune) la 2,0 bar
- Corrosion resistance – post coating Salt spray testing (ASTM B117)
Standardele ridicate menținute într-o fabrică profesională de suporturi metalice din aluminiu turnat sub presiune asigură conformitatea pieselor cu specificațiile internaționale, cum ar fi ISO 8062 (toleranțe geometrice) și ISO 9001 (sisteme de calitate).
7. Considerații privind lanțul de aprovizionare și logistica
Creșterea cererii globale de suporturi de colț din aluminiu turnat sub presiune în sectoare precum industria auto, automatizarea industrială și industria aerospațială a împins nevoia de aprovizionare consistentă cu ridicata a suporturilor de turnare sub presiune.
Factorii importanți ai logisticii aprovizionării sunt:
- Dimensiunea lotului: Seria de producție obișnuită este între 5.000 și 50.000 buc/lună
- Timp de execuție: Aprobarea uneltelor pentru producția în serie 8 -12 săptămâni
- Ambalare: Cutii de export, care sunt stivuibile și au inserții din spumă anti-zgârieturi
- MOQ: Prețurile cu ridicata se aplică în mod normal la 500-1000 buc
O rețea fiabilă de aprovizionare cu ridicata a suportului de turnare sub presiune asigură livrarea la timp către OEM-uri globale și furnizori Tier 1.
8. Reciclarea deșeurilor și durabilitatea
Turnarea sub presiune a aluminiului este unul dintre cele mai reciclabile procese pentru metale. Mai mult de 80% din deșeurile de aluminiu pot fi reutilizate fără pierderi mari de performanță. Într-o fabrică modernă de suporturi metalice din aluminiu turnat sub presiune, biscuiții de alunecare și de revărsare (aprox. 20-25% din greutatea fiecărei lovituri) sunt colectați automat și refundați. Cu ajutorul cuptoarelor de topire eficiente energetic, consumul de energie poate fi redus la 500-600 kWh/tonă de aluminiu topit. Manipularea corespunzătoare a deșeurilor asigură că, chiar și în timpul furnizării de suporturi de turnare sub presiune în cantități mari, impactul asupra mediului este minimizat.
Materiale de turnare sub presiune a suporturilor din aluminiu
1. Aliaj de aluminiu A380
Majoritatea aliajelor turnate sub presiune din punct de vedere structural sunt selectate datorită combinației bune de turnabilitate, proprietăți mecanice și rezistență la coroziune.
Compoziție chimică:
- Aluminiu (Al): 80-83 %
- Siliciu (Si): 7,5-9,5%
- Cupru (Cu): 3.0 -4.0 la sută
- Zinc (Zn): 2.0- 3.0 procente
- Fier (Fe): 1.0 -1.3 %
- Magneziu (Mg): < 0,10%
Proprietăți cheie:
- Rezistența sa la tracțiune: 310 MPa, rezistența sa la curgere: 160 MM Brinell: 80
- Densitate: 2,72 g/cm 3
- Interval de topire: 555 -595 o C
- Caz de utilizare: Este superb cu suporturi de colț din aluminiu turnat sub presiune care au nevoie de rezistență moderată până la ridicată, finisare bună a suprafeței și stabilitate dimensională.
2. Aliaj de aluminiu ADC12 (JIS Echivalent cu A383)
Piețe asiatice: foarte frecvente; fluiditate și rezistență termică deosebite.
Compoziție chimică:
- Ca A380, dar cu ceva mai mult fier și zinc
- Mai puțin cupru = rezistență mai mare la coroziune
Proprietăți cheie:
- AA are o bună rezistență la uzură: Aplicabil pentru suporturi cu pereți subțiri
- Formă complexă, turnabilitate și turnabilitate ridicată
- Caz de utilizare: Utilizat în turnarea sub presiune a aluminiului metalic în medii de fabrică, atunci când este necesar un volum mare de producție de produse cu pereți subțiri
3. AlSi10Mg (aliaj de înaltă performanță)
Aplicațiile includ aplicații de precizie cu stres ridicat (auto sau aerospațiale).
Compoziție chimică:
- Siliciu (Si): 9.0 -11.0 %
- Magneziu (Mg): 0,2- 0,5 procente
- Fier scăzut, cupru scăzut
Proprietăți cheie:
- A crescut rezistența la oboseală
- Are o rezistență mai bună la coroziune și căldură
- Sudabilitate ridicată
- Caz de utilizare: Temperatură ridicată sau sarcini repetate pe rafturile de depozitare
4. Zinc-aluminiu (ZA) Aliaje este (Material opțional)
Uneori este utilizată în furnizarea cu ridicata a suportului de turnare sub presiune, în cazul în care există o cerință pentru detalii fine sau turnare în volum redus.
- Astfel de aliaje ca ZA-8 sau ZA-12 sunt comune
- Densitate mai mare (~5,05 g/cm 3 până la 6,05 g/cm 3 ) decât aluminiul
- Suporturile mici sau modelele complicate sunt mai bune cu acest sistem
Iată un tabel de selecție a materialelor:
| Aliaj | Castabilitate | Putere | Rezistența la coroziune | Utilizare comună |
| A380 | Excelentă | Înaltă | Moderat | Suporturi structurale standard |
| ADC12 | Excelentă | Moderat | Bun | Suporturi cu pereți subțiri, volum mare |
| AlSi10Mg | Bun | Foarte ridicat | Foarte bun | Aplicații cu sarcină mare sau temperatură ridicată |
| Aliaje ZA | Excelentă | Moderat | Moderat | Piese mici, decorative sau cu sarcină redusă |
Tipuri de suporturi din aluminiu turnat sub presiune
1. Suporturi de colț (L-Bracket)
Printre cele mai populare tipuri de suporturi de colț se numără suporturile de colț din aluminiu turnat sub presiune, care se caracterizează printr-o geometrie foarte simplă și proprietăți portante bune. Acestea au forma unui L și unesc două suprafețe în unghi drept, frecvent în cadre sau alte construcții de susținere. Aceste suporturi sunt disponibile pe scară largă în incinte, baze de mașini, rafturi industriale și structuri arhitecturale. Ele au, de obicei, două până la patru găuri de montare, găuri filetate sau găuri de trecere, și pot avea burdufuri pentru a adăuga rigiditate cu o creștere modestă în greutate. Dimensiunile comune de producție sunt de 20 mm până la 150 mm lungime picior și 0,3 kg până la 1,5 kg greutate. Într-o fabrică de suporturi metalice din aluminiu turnat sub presiune, acestea sunt adesea realizate folosind aliajul de aluminiu A380 pentru rezistența și turnabilitatea sa.
2. Suporturi în T
Consolele în T se aplică în cazurile în care trei elemente se întâlnesc la o intersecție în unghi drept și formează o formă de T. Consolele sunt necesare în sistemele structurale și modulare în care este necesară susținerea transversală între elementele verticale și orizontale. Ele sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele de încadrare din aluminiu, mobilier industrial și suporturi pentru panouri de comandă. Suporturile în T sunt fabricate prin turnare sub presiune înaltă, dar suporturile în T necesită o matriță puțin mai complicată din cauza geometriei brațului transversal. Orificiile de montare sunt în mod normal centrate la toate cele trei capete, ceea ce asigură o distribuție uniformă a sarcinii. Grosimea peretelui este de 2,5 mm până la 5,0 mm, în funcție de aplicația dorită. Aceste suporturi sunt ușor disponibile prin intermediul canalelor de furnizare cu ridicata a suporturilor turnate sub presiune pentru proiectele de producție în vrac.
3. Suporturi în U / Suporturi pentru canale
Suporturile în U (cunoscute și sub denumirea de suporturi cu canal) sunt suporturi care sprijină sau susțin obiecte cilindrice, șine sau incinte. Ele au o formă care cuprinde o bază și două brațe verticale paralele și, astfel, sunt potrivite pentru aplicații de prindere sau ghidare pe șine. Suporturile în U sunt dispozitive mecanice și de aliniere importante în industriile de robotică, HVAC și de gestionare a cablajelor auto. Forma acestor suporturi face ca în timpul degustării să fie necesare miezuri glisante sau pliabile pentru a crea cavități interne, care complică matrița. Aliajul de aluminiu ADC12 este utilizat în mod obișnuit deoarece are o fluiditate mai mare și astfel este posibil să se obțină grosimi ale pereților subțiri de până la 2,0 mm. Baza și ( opțional ) brațele laterale au găuri de montare pentru a permite o ancorare mai sigură a majorității modelelor.
4. Z-Brackets
Consolele Z sunt utilizate atunci când trebuie să se realizeze un montaj decalat între 2 suprafețe. Suportul este în formă de Z atunci când este privit din lateral, iar acest lucru permite deplasarea unei suprafețe în fața sau în spatele celeilalte cu o anumită valoare. Aplicațiile acestor suporturi includ montarea panourilor solare, montarea semnelor, suporturile pentru conductele de ventilație și ajustările cadrelor modulare. Acestea au un profil special care necesită un design perfect al matriței și mecanisme de ejecție din cauza curbelor lor multiple. Dimensiunile uzuale variază de la 50 mm la 200 mm lungime, cu grosimi de 3-5 mm. Suporturile Z produse într-o fabrică de suporturi metalice din aluminiu turnat sub presiune sunt adesea acoperite cu pulbere sau anodizate pentru durabilitate în exterior. Atunci când sunt produse la scară, acestea sunt adesea incluse în pachetele de aprovizionare cu ridicata pentru suporturi turnate sub presiune.
5. Suporturi funcționale personalizate
Suporturile turnate sub presiune sunt proiectate la comandă pentru a îndeplini funcții mecanice, structurale sau estetice definite în industrie. Acestea pot fi suporturi de montare complicate, cu filete încorporate, radiatoare, mecanisme de balamale sau suporturi care încorporează caracteristici ale carcasei electronice. Atunci când sunt necesare performanțe ridicate, cum ar fi în cazul ansamblurilor de șasiu pentru vehicule electrice, al componentelor aerospațiale și al suporturilor personalizate, acestea pot fi dezvoltate cu ajutorul unui software de simulare, cum ar fi MAGMASoft, pentru a stabili fluxurile de metal și modelele de răcire. Se pot utiliza aliaje speciale de aluminiu, cum ar fi AlSi10Mg, pentru a oferi o mai mare rezistență sau rezistență termică. Aceste piese sunt mai complexe de prelucrat și ar putea include miezuri pliabile, glisoare multiple și pini termici. OEM-urile care lucrează cu o fabrică de suporturi metalice din aluminiu turnat sub presiune trec de obicei printr-o fază de validare a designului și de prototipare înainte de începerea furnizării la scară largă a suporturilor turnate sub presiune.
Tendințe viitoare și tehnici avansate
Industria turnării sub presiune este martora apariției unor tendințe, care includ:
- Turnarea în vid sub presiune este menită să reducă porozitatea și să sporească rezistența.
- Cod de simulare (de exemplu, MAGMASoft) pentru optimizarea gatingului și a răcirii.
- Celule robotizate automate de manipulare și debavurare a pieselor
- 100 piese/min sisteme de viziune în linie pentru detectarea defectelor
- În utilizările high-end, suporturile de colț din aluminiu turnat sub presiune sunt în prezent dezvoltate prin turnare tixomodelată și prelucrarea metalului semisolid (SSM) pentru a fi mai puternice și mai puțin poroase.
Concluzie
Producția de suporturi din aluminiu turnat sub presiune este, din punct de vedere tehnic, un amestec bine coregrafiat de materiale, utilaje, scule și inginerie de proces. Toți factorii, inclusiv tipul de aliaj și presiunea de injecție, temperatura matriței și durata ciclului, trebuie să fie perfecționați pentru a produce în mod constant suporturi de înaltă performanță.
În peisajul industrial de astăzi, aprovizionarea de la o fabrică fiabilă de aluminiu turnat sub presiune suport metalic asigură nu numai calitatea, ci și scalabilitatea. În plus, odată cu creșterea cererii globale, întreprinderile se bazează mai mult pe raționalizarea furnizare cu ridicata a suportului de turnare sub presiune pentru a îndeplini obiectivele de producție cu precizie și rapiditate. Rezistența, reducerea greutății și versatilitatea geometrică a consolelor de colț din aluminiu turnat sub presiune nu pot fi ignorate în ingineria actuală. Pe măsură ce inovațiile continuă să progreseze în domeniul științei materialelor și al automatizării, turnarea sub presiune va fi la apogeul producției de componente precise.
Întrebări frecvente
1. Din ce materiale sunt fabricate suporții de turnare sub presiune?
Turnarea sub presiune este produsă în mod normal din aliaje de aluminiu, A380 sau ADC12. Acestea au un raport rezistență-greutate ridicat, sunt excelente în ceea ce privește rezistența la coroziune, precum și o bună conductivitate termică, ceea ce face ca aceste materiale să fie bune în utilizarea structurală și mecanică.
2. Care este rezistența suporturilor de colț din aluminiu turnat sub presiune?
Aceste suporturi au un raport rezistență/greutate uimitor. Ele sunt capabile să suporte greutăți statice de peste 100 kg și forțe dinamice în mediul industrial atunci când sunt bine proiectate și produse. Rezistența exactă depinde de aliaj și de grosime.
3. Cât timp durează, în medie, producția unui suport turnat sub presiune?
Durata totală a ciclului de fabricație a unei bucăți de suport din aluminiu este cuprinsă între 25 și 45 de secunde. Acestea sunt injecția, răcirea, ejecția și lubrifierea matriței. Mașinile de turnare sub presiune permit o producție eficientă, de volum mare.
4. Suporturile turnate sub presiune pot fi utilizate în exterior?
Da. Suporturile din aluminiu sunt deja rezistente la coroziune, dar pot fi acoperite suplimentar pentru a oferi protecție suplimentară, cum ar fi acoperirea cu pulbere, anodizarea sau conversia cromată. Această curățare le accelerează utilizarea în exterior și în mediul marin.
5. Mi-ar permite un furnizor cu ridicata să comand suporturi personalizate?
Absolut. Cele mai multe companii care sunt angajate în activitatea de vânzare cu ridicata a suporturilor turnate sub presiune oferă, de asemenea, scule personalizate și design. De îndată ce matrița este făcută, suporturile personalizate pot fi realizate în volume mari, în mod eficient și la un preț rezonabil.