وقتی صحبت از کیفیت کالای تمام شده به میان میآید، انتخابهایی که در مورد طراحی در اوایل پروژه انجام میشوند، تأثیر بسیار قویتری نسبت به تنظیماتی که بعداً در سطح مغازه انجام میشوند، دارند. به منظور درک اینکه چگونه ضخامت دیوار، زوایای پیشکشی، خطوط جداکننده و محدودیتهای جمع شدگی بر قابلیت ساخت و عملکرد بلندمدت تأثیر میگذارند-قطعات ریخته گریمهندسان و خریدارانی که با این قطعات سروکار دارند باید این دانش را داشته باشند. این مقاله یک مرور کلی از معیارهای اساسی طراحی ارائه می دهد که به تیم ها در اجتناب از اشتباهات گران قیمت و تولید ریخته گری هایی که از نظر ابعاد قابل اعتماد و دقیق هستند کمک می کند.
چه عواملی در طراحی بیشتر بر کیفیت قطعات ریخته گری تأثیر می گذارد؟
هندسه سادگی و یکنواختی
ایجاد غلظت تنش و غیرمنتظره کردن پر شدن قالب هر دو نتایجی هستند که ممکن است به هندسه های پیچیده ای نسبت داده شوند که شامل انتقال ناگهانی یا گوشه های داخلی تیز است. طراحانی که روی قطعات ریختهگری کار میکنند باید تلاش کنند تا هر زمان که انجام این کار عملی باشد، به انتقالهایی بین قطعات صاف و پیشرونده دست یابند. با سادهسازی هندسه، نه تنها میتوان جریان فلز را در حین ریختن بهینه کرد، بلکه احتمال تخلخل، ترکخوردگی و پر شدن جزئی را نیز به حداقل میرساند، که همه اینها شکایات معمولی در مورد اجزای طراحی ضعیف هستند.
سازگاری انتخاب مواد
با توجه به این واقعیت که فلزات مختلف با سرعت های مختلف جمع می شوند، جریان می یابند و جامد می شوند، آلیاژی که انتخاب می شود تأثیر قابل توجهی بر روشی دارد که در آن یکطراحی ریخته گریباید رسیدگی شود. قبل از نهایی کردن شکل، طراحان باید سیالیت، محدوده انجماد و خواص انبساط حرارتی ماده ای را که به طور خاص انتخاب شده است، در نظر بگیرند. برای دستیابی به نتایج ثابت و بدون نقص- در تولید، اجزای ریخته گری تولید شده از آهن، فولاد یا آلومینیوم هر کدام به ملاحظات طراحی متفاوتی نیاز دارند.
تعامل هسته و حفره
زمانی که نیاز به داشتن قطعات توخالی یا حفره های داخلی باشد، قرار دادن هسته و پشتیبانی به مسائل طراحی بسیار مهم تبدیل می شود. در طول فرآیند ریختن، هسته هایی که به اندازه کافی پشتیبانی نمی شوند ممکن است حرکت کنند، که می تواند منجر به تغییر در ضخامت دیوار و عدم دقت ابعاد شود. قبل از متعهد شدن به طراحی نهایی، مهندسانی که در حال ایجاد هستندقطعات ریخته گریباید در مراحل اولیه فرآیند با تیم های ریخته گری همکاری نزدیک داشته باشد تا پایداری هسته، مسیرهای تخلیه و معماری کلی قالب را تأیید کند.
چگونه ضخامت دیوار و زوایای کششی، قابلیت ریخته گری را بهبود می بخشد؟
حفظ ضخامت دیوار یکنواخت
وقتی صحبت از آن می شودقطعات ریخته گرییکی از شایع ترین دلایل انقباض، تخلخل و تاب برداشتن ضخامت ناهموار دیوار است. در فرآیند انجماد فلز، قسمتهای ضخیمتر کندتر از قسمتهای نازک سرد میشوند که منجر به ایجاد کششهای داخلی میشود. برای کاهش احتمال بروز نقاط داغ و مشکلات ساختاری، طراحانی که مسئولیت تولید اجزای ریخته گری را بر عهده دارند باید برای دستیابی به ضخامت دیواره یکنواخت در کل قطعه تلاش کنند. این باید از طریق انتقال تدریجی به جای تغییرات ناگهانی انجام شود.
اعمال زوایای پیش نویس مناسب
زوایای کششی این امکان را فراهم می کند که هسته ها و الگوها از قالب به روشی تمیز استخراج شود بدون اینکه آسیبی به سطح ریخته گری یا خود اجزای ابزار وارد شود. کشش ناکافی ممکن است منجر به پارگی سطح، تغییر شکل ابعادی یا سایش بیشتر ابزار در طول چندین چرخه تولید شود. ریخته گری اکثر اجزا با زوایای پیش نویس از یک تا سه درجه مفید است. با این حال، رقم دقیق بستگی به ارتفاع قطعه، مواد و تکنیک قالبگیری خاصی دارد که استفاده میشود.
ملاحظات طراحی دنده و رئیس
دنده ها و باس ها یک راه عالی برای ایجاد استحکام ساختاری بدون افزایش قابل توجه ضخامت کلی دیوار هستند. با این حال، برای جلوگیری از ایجاد مناطق آسیبپذیر جدید، باید برنامهریزی مناسبی انجام شود. علائم سینک یا حفره های داخلی ممکن است ناشی از دنده هایی باشد که در مقایسه با دیواری که در کنار آنها قرار دارد بسیار ضخیم هستند. به منظور حفظ سرمایش یکنواخت و یکپارچگی ساختاری،قطعات ریخته گریکه به طور متفکرانه توسعه یافته اند اغلب ضخامت دنده را در حدود شصت درصد دیواره همسایه حفظ می کنند.
طراحی خط جدایی چگونه بر دقت قطعات ریخته گری تأثیر می گذارد؟
انتخاب محل بهینه خط جدایی
تأثیر مستقیم بر دقت ابعاد، شکلگیری فلاش و پیچیدگی کلی ابزار، با قرارگیری خط جداکننده، که مسئول تعیین نقطهای است که در آن قالب به نصف تقسیم میشود، اعمال میشود. این امکان وجود دارد که خطوط جداکننده ای که به درستی قرار ندارند، درزهای قابل مشاهده را در مناطق مهم ایجاد کنند یا ماشینکاری پایین دست را دشوارتر کنند. مهندسانی که در حال ایجاد اجزای ریختهگری هستند باید موقعیتهای خط جدایی را انتخاب کنند که بین سادگی آزادسازی قالب و نیازهای قطعه تکمیلشده در مورد عملکرد و ظاهر آن مصالحه ایجاد کند.
به حداقل رساندن فلش و عدم تطابق
فلاش زمانی اتفاق میافتد که فلز مذاب در امتداد خط جداکننده خارج میشود، که نیاز به اصلاح و تکمیل کار اضافی پس از اتمام کار دارد.فرآیند ریخته گریتکمیل شده است. وجود فلاش بیش از حد یا عدم تطابق قالب ممکن است به طور بالقوه نشانه ای از سایش ابزار یا مشکلات ناهماهنگی باشد. اجزای ریخته گری ممکن است با کمک طراحی دقیق خط جداکننده و نگهداری مناسب قالب در تلورانس های ابعادی محکم نگه داشته شوند. این به کاهش میزان کار ثانویه مورد نیاز برای پاک کردن مواد اضافی کمک می کند.
تاثیر روی پیش نویس و پایان سطح
محل قرارگیری خط جداکننده نیز بر نحوه اعمال زوایای پیش نویس در سراسر سطح قطعه تأثیر دارد. این به این دلیل است که جهت پیش نویس معمولاً از جهتی پیروی می کند که در آن قالب از آن خط باز می شود. آندرکات یا مکان هایی که تکمیل آنها دشوار است ممکن است نتیجه هماهنگی ضعیف بین خط جداکننده و طرح پیش نویس باشد. ریخته گری قطعات تضمین می کند که هم هندسه صحیح و هم کیفیت سطح مناسب را از قالب خارج می کنند. این از طریق آماده سازی دقیق انجام می شود.
چگونه می توان انقباض و کمک هزینه ماشینکاری عیوب ریخته گری را کاهش داد؟
محاسبه کمک هزینه انقباض دقیق
هنگامی که فلز مذاب سرد و جامد می شود، درصد معینی از انقباض را متحمل می شود که بسته به آلیاژ مورد استفاده متفاوت است. اگر این انقباض در طول فرآیند طراحی الگو در نظر گرفته نشود، قطعات تمام شده اندازه کوچکتری از حد انتظار خواهند داشت. استفاده از کمک هزینه انقباض که برای هر ماده خاص است، کاری است که طراحان با تجربه هنگام طراحی اجزای ریخته گری انجام می دهند. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که بعد از خنک شدن کامل قطعه، ابعاد تکمیل شده با پارامترهای طراحی مطابقت دارند.
برنامه ریزی سهام ماشینکاری به درستی
به منظور دستیابی به سطوحی که نیاز به تلرانس های محکم یا پرداخت های ظریف دارند، به طور کلی لازم است که مواد اضافی، که به عنوان انبار ماشینکاری نامیده می شود، در سراسر فرآیند تولید ریخته گری در محل باقی بماند. در صورت کمبود انبار، خطر باقی ماندن پوست سخت ریخته گری روی سطح نهایی وجود دارد، در حالی که مقدار بیش از حد استوک هم مواد و هم زمان ماشینکاری را هدر می دهد. به منظور تسهیل انتقال آرام ازقطعات ریخته گریاز ریخته گری تا فرآیندهای ماشینکاری نهایی، مهم است که به درستی این کمک هزینه را متعادل کنید.
پرداختن به انقباض-نقایص مرتبط زودهنگام
مشکلات موجود در خود کف ریخته گری همیشه دلیل تخلخل انقباض، حفره ها و رانش ابعادی نیستند. در عوض، این مسائل اغلب به برنامه ریزی کمک هزینه ناکافی بازمی گردد. متخصصان مهندسی می توانند با استفاده از نرم افزار شبیه سازی در طول فرآیند طراحی، پیش بینی های دقیقی در مورد رفتار انقباض در مناطق مختلف یک قطعه انجام دهند. به لطف این استراتژی پیشگیرانه، که همچنین خروجی های تولیدی قابل پیش بینی و تکرارپذیرتر را تضمین می کند، ممکن است قطعات ریخته گری از نیاز به دوباره کاری گران قیمت جلوگیری کنند.
نتیجه گیری
قطعات ریخته گریکه قابل اعتماد هستند و قطعاتی که دچار عیب و نقص هستند را می توان با توجه دقیق به ویژگی هایی مانند ضخامت دیوار، زوایای کشش، خطوط جداکننده و میزان انقباض از یکدیگر متمایز کرد. مشتریان در بخشهای خودرو، هوافضا و صنعتی در سراسر جهان ممکن است از مزایای آن بهرهمند شوندچین ولونگبیست سال تخصص مهندسی و کنترل کیفیت. China Welong در سال 2001 تأسیس شد و دارای اعتبار بین المللی استاندارد ISO 9001:2015 است. آیا برای بهبود طراحی ریخته گری خود آماده اید؟ اجازه دهید در پروژه بعدی که در نظر دارید همکاری کنیم.
سوالات متداول
چه چیزی باعث تخلخل در قطعات ریخته گری می شود؟
تخلخل معمولاً ناشی از ضخامت ناهموار دیوار، برنامه ریزی ضعیف انقباض یا تهویه ناکافی در طول فرآیند پر کردن قالب است.
معمولاً برای ریخته گری چقدر زاویه پیش نویس لازم است؟
اکثر طرح ها از یک تا سه درجه پیش نویس استفاده می کنند، اگرچه رقم دقیق به ارتفاع قطعه، مواد و فرآیند قالب گیری بستگی دارد.
چرا یکنواختی ضخامت دیوار اینقدر اهمیت دارد؟
ضخامت ناهموار باعث نرخ سرد شدن متناقض می شود که منجر به تنش های داخلی، تاب خوردگی و تخلخل انقباض در قسمت نهایی می شود.
آیا می توان طراحی ریخته گری را قبل از شروع تولید شبیه سازی کرد؟
بله، نرم افزار شبیه سازی به پیش بینی انقباض، نقاط داغ و الگوهای پر شدن کمک می کند و به مهندسان این امکان را می دهد که طرح ها را قبل از ساخت ابزار اصلاح کنند.
نحوه قرار دادن خط جدایی چگونه بر هزینه های تکمیل تأثیر می گذارد؟
محل نامناسب خط جداسازی فلاش و عدم تطابق را افزایش میدهد و پس از حذف ریختهگری نیاز به اصلاح بیشتر و کار تکمیل ثانویه دارد.
اجزای ریخته گری خود را با پشتیبانی طراحی متخصص بهینه کنید
اگر در حال توسعه اجزای ریخته گری جدید هستید و می خواهید از اشتباهات طراحی پرهزینه جلوگیری کنید،چین ولونگتیم مهندسی می تواند کمک کند. با استفاده از AutoCAD، Pro{1}}Engineering، و SolidWorks، ما از مشتریان از طراحی اولیه تا تولید نهایی پشتیبانی می کنیم که با پشتوانه 20 سال تجربه در خدمت به تولیدکنندگان خودرو و صنعتی در سراسر جهان پشتیبانی می شود. تماس با ما امروز در metal@welongpost.comبرای بحث در مورد پروژه خود و دریافت راهنمایی های تخصصی طراحی.
مراجع
1. انجمن ریخته گری آمریکا (AFS)، کتابچه راهنمای طراحی ریخته گری، انتشارات فنی AFS.
2. ASM International، ASM Handbook، جلد 15: ریخته گری، انتشارات بین المللی ASM.
3. Beeley, P., Foundry Technology, Butterworth{2}Heinemann.
4. Campbell, J., Complete Casting Handbook: Metal Casting Processes, Techniques and Design, Butterworth-Heinemann.
5. سازمان بین المللی استاندارد، الزامات سیستم های مدیریت کیفیت ISO 9001:2015.
6. انجمن مهندسین خودرو (SAE International)، طراحی ریخته گری و دستورالعمل های کاربردی برای قطعات خودرو.
