Basınçlı döküm, yüksek hacimli, karmaşık şekillerde mükemmeldir ancak daha düşük hassasiyete sahiptir. CNC işleme, prototipler ve düşük hacimler için hassas ve çok yönlüdür. Basınçlı döküm kalıplarda erimiş metal kullanırken, CNC katı bloklardan malzeme çıkarır.  Seri üretim için basınçlı dökümü, doğruluk ve esneklik için CNC'yi seçin.

Her iki prosedürü de temel parametreleriyle birlikte karşılaştırarak daha iyi seçeneği bulabilirsiniz. Bu nedenle, bu makale kalıp döküm ve CNC işleme hakkında derinlemesine ayrıntılar sunmaktadır.

Basınçlı Döküm: Genel Bakış ve Faydaları

Üreticiler seçilen metalleri erime sıcaklıklarına göre eritirler. Örneğin, çinkoyu 385°C'de ve alüminyumu 660°C'de eritirler. Ardından bir sonraki adım olan kalıp döküm gerçekleşir.

Bu yöntem, erimiş metali 10-175 MPa basınç altında kalıcı bir kalıba besler. Yolluklar bu metali akıtır ve yükselticiler kalıntılarını toplar.

Erimiş metal katılaşır, 5-30 saniye sürer ve 200-300°C'de fırlatmayı mümkün kılar. Her döngünün 15-60 saniye içinde tamamlandığını bilmelisiniz.

Hızlı üretim kabiliyetine bakıldığında, CNC işlemeye göre 10-100 kata kadar daha hızlı kalıp döküm ile büyük partileri tamamlayabilirsiniz.

Basınçlı döküm uygulamaları

Basınçlı döküm karmaşık parçaların üretilmesine yardımcı olur. Örneğin, 1,5 mm duvarlarla birlikte alüminyumdan motor blokları yapabilir. Ayrıca, bu yöntem dayanıklılık ve ısı direnci sağlar.

Elektronik parçalar, ince duvarlı muhafazalarını çok daha hafif hale getirmek için çinko dökmektedir. Ayrıca, havacılık ve uzay uygulamalarında 30% civarında ağırlığı azaltmak ve yakıt verimliliğini artırmak amacıyla magnezyum kullanılmaktadır.

Basınçlı Döküm Prosesleri

1. Yüksek basınçlı kalıp döküm (HPDC):

Genel olarak HPDC 10-175 MPa basınç altında çalışır. Metali 10-50 m/s hızında enjekte eder. Bu işlem, elektronik veya otomotiv için belirtilen alüminyum parçaları mükemmel bir şekilde üretir. İnce duvarlar (1,5-5 mm) ekleyebilir.

2. Düşük basınçlı kalıp döküm (LPDC):

Üreticiler LPDC'yi çalıştırırken 0,3-1,5 MPa basınç kullanırlar. Bu işlemde, kusurları önlemek için kalıp doldurma işlemi çok yavaştır. Yaklaşık 5-15 mm derinlikteki parçalar (tekerlek göbekleri) için daha iyi sonuç verir. Ayrıca belirli bir güç ve dayanıklılık sağlarlar.

3. Yerçekimi Kalıp Döküm:

Yöntem, 150-300°C'ye kadar önceden ısıtılmış olan kalıbı doldurmak için yerçekimini kullanır. Uygun fiyatlarla ince yüzeyli çok basit alüminyum parçalar üretebilir.

Alaşım Türleri ve Özellikleri

Basınçlı Döküm Kalıplama Süreci

Üreticiler, 50.000-1.000.000 döngünün etkisine direnmek için çelik (H13 sınıfı) kullanarak 10 kat daha güçlü kalıplar oluştururlar. Tasarım, alaşım veya diğer faktörlere bağlı olarak 10.000-200.000'e mal olabilirler. Ayrıca, temel özellikleri şunlardır:

• Yaklaşık 100-5.000 tonluk bir sıkıştırma kuvveti kullanırlar (parça boyutuna göre).
• Döngü başına 15-60 saniye sürer (parça soğutmasına bağlı olarak).
• Fırlatma kuvvetleri, sıkıştırma kuvvetinin 5-20%'si civarında olabilir.

Basınçlı dökümün sınırlamaları

• Gözenekliliği kontrol etmek için X-ray incelemesi gereklidir çünkü 1-2 mm derinliğe kadar hava cepleri oluşabilir.
• Parça çıkarmak için 1-3° çekme açıları kullanın.
• Kalıp maliyetleri nedeniyle maksimum parça boyutu 600 mm'ye kadar çıkabilir.

CNC İşleme: Genel Bakış ve Faydaları

CNC (Bilgisayarlı Sayısal Kontrol) işleme kullanımları bilgisayar destekli teknikler. Bu teknoloji, şekilleri kesmek ve ham metali keskin bir şekilde tanımlanmış parçalara dönüştürmek için bilgisayarlardan rehberlik alır.

Bilirsiniz, kalıp dökümde sıcak metal içeri girer ve katı bir şekil çıkar. Buna karşılık CNC işleme, malzemeyi (metaller, plastikler ve kompozitler) katman katman kaldırmak için kesici aletler kullanır.

Bununla birlikte, bu prosedür daha az sayıda özel parça, prototip ve düşük ila orta tür siparişler (1-1.000 adet) için uygundur

CNC Programlama Süreci

CNC işleme, bir iş mili tarafından tutulan bir takım kullanır. Bu takım ham maddeyi çalışma tezgahı üzerinde keser. Tahrik motoru MCU sinyallerini alır ve iş milini buna göre hareket ettirir. Bu arada, geri besleme cihazı doğruluğu onaylar.

CNC İşleme Operasyonları

CNC makineleri üç ortak görevi yerine getirir:

• Frezeleme
• Dönüş
• Sondaj

Frezeleme

Üreticiler frezelemede dönen takımlar (500-15.000 RPM) kullanırlar. Düz ve kavisli şekilleri keserler. Örneğin, 10 mm karbür parmak freze kullanıyorlar. Bu, motor braketleri yapmak için alüminyum alaşımlarını 2.000 RPM'de kesmeye yardımcı olur.

Dönüş

Dönen bir iş mili, iş parçasını 3.000 RPM'ye kadar döndüğü yere sabitler). Bu sırada, kesici takımlar veya sabit mil ekseni boyunca döner ve malzemeye silindirik (vida veya boru) bir şekil verir.

Sondaj

Delme işleminin parçalarda delik açması gerekir. Genellikle üreticiler şunları kullanır matkap uçları (1-25 mm çapında) 500-1.500 RPM hızlarında. Örneğin, 5 mm'lik uçlar kullanarak plastik muhafazada delikler açarlar.

CNC İşlenmiş Parça Örnekleri

CNC işleme ile 100 mm alüminyum robot eklemi için bir prototip üretmek 3 saat sürüyor. Bu parça 0,02 mm'ye kadar hassasiyet sağlayabilir.

Tıbbi implantlarda, üreticiler kobalt-krom diz protezlerini Ra 0,4 µm'ye kadar parlatırlar. Bu da sorunsuz hareket etmesini sağlar.

Havacılık ve uzay titanyum türbin kanatları 800°C'ye dayanır. Bu parçalar 0,01 mm hassasiyetle 5 eksenli CNC frezeler kullanılarak üretilmektedir.

CNC Makine Çeşitleri ve Yetenekleri

3 eksenli CNC frezeler

Üç ana eksen (X, Y, Z) içerir. Sola-sağa, öne-arkaya ve yukarı-aşağı hareket eder. Sınırlı hareket kabiliyetine rağmen, yaklaşık 600 mm uzunluğundaki parçaları yönetebilir. 3 eksen, dişli kutuları gibi parçalar için ±0,05 mm hassasiyetle 3D şekiller oluşturur.

5 eksenli CNC frezeler

Bu makine takımları yatırır ve döndürür. Bu takımlar tek bir kurulumda çok zor şekilleri (örneğin türbin kanatları) kesebilir. 0,02 mm belirtilen parçalar elde edebilirsiniz.

CNC torna tezgahları

Bu tür CNC makinesi yuvarlak parçalar konusunda uzmanlaşmıştır. Genişliği 300 mm'ye kadar olan malzemeleri kavrayabilir. Bunu kullanarak, 0,5 mm aralık kadar ince dişler kesebilirsiniz.

CNC İşlemede Takımlama

Üreticiler, genellikle karbürlü (200-400 dakika dayanır) CNC kesme takımları yaparlar. Diğer takımın malzemesi yüksek hız çeliği (HSS, 100-200 dakika) veya seramik (yüksek ısı için) olabilir.

Ayrıca, aşağıdaki gibi çeşitli kaplamalar kullanarak bu aletlerin kullanım ömrünü artırabilirsiniz titanyum nitrür (TiN). Kaplama katmanları 50% takımını daha hızlı hale getirir ve aşınmasına izin vermez. Örneğin, kaplamalı matkap uçları paslanmaz çelikte dönüş başına 0,2 mm'de 500 delik açabilir.

Takım tutucular hidrolik kuvvet kullanır (200 bar'a kadar). Bu kuvvet takımları sıkıca sıkıştırarak kesme sırasındaki titreşimleri en aza indirir.

CNC İşleme için Malzemeler

CNC İşlemenin Sınırlamaları:

• CNC işleme malzemeyi yavaşça kaldırır.
• İlerleme hızları tipik olarak 0,1 ila 0,5 mm/diş arasında değişir, bu nedenle büyük siparişler için verimsizdir.
• Malzemelerin yüksek hızda kesilmesi takım aşınmasına neden olur.
• CNC'nin derin özelliklere sahip karmaşık geometriler elde etmesi zor olabilir (örn. derinlik/genişlik oranları >5:1).

Basınçlı Döküm ve CNC İşleme Karşılaştırması

1. Malzeme Özellikleri Karşılaştırması

Keşfettiğimiz gibi, hem kalıp döküm tekniği hem de CNC farklı malzemeler kullanır. Bu, benzersiz özelliklere sahip oldukları anlamına gelir. Örneğin, yaygın bir kalıp döküm alaşımı alüminyum A380'dir. Bu alaşım yaklaşık 310 MPa gerilme mukavemetine ve 159 MPa'ya kadar akma mukavemetine sahiptir.

Aynı şekilde, CNC makineleri Alüminyum 6061 kullanır. Bu, 310 MPa gerilme mukavemeti ve 276 MPa akma mukavemeti sunar.

2. Tolerans Karşılaştırması

Basınçlı döküm yoluyla küçük parçalar için 0,004 inç (0,1 mm) civarında toleranslar elde edebilirsiniz. Ancak, malzeme büzülmesi ve soğutma etkileri parça boyutuyla birlikte toleransları artırır.

Buna karşılık CNC işleme, genellikle 0,001 inç'in (0,025 mm) altında çok sıkı toleranslar verir. Bu, bir desene sıkı sıkıya uyulduğunda iyi çalışabileceği anlamına gelir.

Ancak, doğru çıktılar elde etmek daha yüksek maliyetler gerektirir. Eğer 0,003 inçlik (0,075 mm) bir tolerans elde etmek istiyorsanız, bu 100 birime mal olabilir. Bu arada, 0,0005 inçlik (0,012 mm) bir tolerans bunu üçe katlayabilir. Bunun nedeni artan işleme süresi, takım aşınması ve kalite kontrol önlemleridir.

3. Maliyet Analizi

Basınçlı döküm ilk kurulumları ve takımları içerir. Bu nedenle maliyeti $5,000-$50,000 civarındadır. Ancak, büyük bir sipariş için her bir birim maliyetini (parça başına $1-$5) düşürür.

CNC işleme, takım maliyetlerini talep etmez. Üretim maliyeti malzeme seçimine ve tasarım karmaşıklık seviyesine bağlıdır.

4. Teslim Süresi Karşılaştırması

Basınçlı dökümün takım kurulumu, süreci başlatmadan önce 4-8 hafta sürer. Ancak bu takımlar hazır olduktan sonra hızlı bir şekilde büyük partiler üretebilirler.

CNC işlemede takımlama gecikmesi yoktur. Bu işlem 1-3 gün içinde prototip yapabilir. Ayrıca, seri üretim tasarım karmaşıklığına göre 5-10 gün sürer.

5. Parça Karmaşıklıkları

kalıp döküm, basit ve orta karmaşıklık seviyesindeki tasarımların üstesinden gelebilir. İnce duvarları ve kaburgalar gibi entegre özellikleri destekler. Bu süreç derin kesikler, keskin iç köşeler ve uzun parçalar üretirken zorlanır.

CNC makineleri daha derin tasarımlar ve karmaşık geometriler üzerinde çalışabilir. Bu süreç daha yavaştır, bu nedenle büyük partilerin maliyetini artırır.

6. Çevresel Etki Karşılaştırması

Döküm işlemleri sırasında daha az malzeme atığı olur, ancak artık malzeme her zaman 100% geri dönüştürülebilir değildir. Bunun nedeni oksidasyon ve safsızlıklardır. Ayrıca, kalıp imalatı önemli ölçüde enerji kullanır.

CNC işleme süreci daha fazla hurda üretir. Özellikle metal talaşları yeniden kullanabilirsiniz. Ancak, soğutma maddesi çevreyi etkiler. Bu, modern filtreleme sistemleri kullanılarak 50%'ye kadar azaltılabilir.

Doğru Süreci Seçmek için Karar Matrisi

Basınçlı Döküm ve CNC İşleme için Tasarım Hususları

Basınçlı döküm için Tasarım Kuralları

kalıp dökümün çekim açılarına ihtiyacı vardır. Bu açılar fırlatma işlemini daha pürüzsüz hale getirir. Çekim açısını formüller kullanarak hesaplayabilirsiniz.

Formüller, tipik olarak her bir taraf için 1°-3° olmak üzere alaşıma özgü sabitleri içerir. Hesaplanması malzeme ve parça karmaşıklığından da etkilenir.

Ek olarak, duvar kalınlığı da değişebilir. Örneğin, alüminyum 1-1,5 mm ve çinko 0,5-1 mm kullanılabilir. Kalınlık düzgün akışı teyit eder ve kusurları uzaklaştırır.

Ayrıca, filetoların ve radyüslerin ana görevi stres konsantrasyonunu azaltmak ve kalıp ömrünü uzatmaktır.

CNC İşleme için Tasarım Hususları

Genel olarak, CNC işleme tasarımları taslak açılara ihtiyaç duymaz. Keskin iç köşeler ve dikey duvarlar yapabilirler. Tasarım seçenekleri T yuvaları, kırlangıç kuyrukları ve derin cepler içerebilir. Bunlar daha yüksek derinlik-genişlik oranları içerir.

Takım erişimini göz önünde bulundurun çünkü derin boşluklar daha uzun takımlara ihtiyaç duyar. Bu da titreşimi artırabilir ve doğru sonuçlar vermeyebilir. Ayrıca fikstürleme, işleme sırasında dengeyi destekler.

Simülasyon Yazılımı Kullanımı

Tasarımın performansını daha da iyileştirmek için simülasyon araçlarını kullanabilirsiniz. Bu araçlar, döküm kalıp akışını ve CNC takım yollarını olabildiğince işlevsel hale getirir. Ayrıca kalıp dökümde gözeneklilik ve işlemede gevezelik gibi kusurların belirlenmesine de yardımcı olur.

Tasarımcılar ve Mühendisler Arasında İşbirliği

Tasarımcılarla erken iletişim kurmaya çalışın. Uygun maliyetli ve üretilebilir parçalar üretmek için gereksinimlerinizi onaylayın. Bu adım aynı zamanda çeşitli modifikasyonları ve üretim sorunlarını da önler.

Sonuç:

Basınçlı döküm seçeneği büyük üretim için iyidir. Parçaları düşük bir hızda daha hızlı üretir ancak hassas sonuçlar için verimli değildir. Buna karşılık, CNC işleme birden fazla malzeme kullanır ve yüksek doğruluk sağlar. Ancak bu teknik yavaş ve maliyetlidir.

Her iki sürecin de farklı artıları ve eksileri vardır. Seçim tamamen ne tür malzeme veya ürün ürettiğinize bağlıdır.