Scule turnate sub presiune: Piatra de temelie a producției de precizie

Deoarece lumea modernă a producției este înconjurată de scule turnate sub presiune, nu este de mirare că sculele turnate sub presiune au devenit un pas esențial în fabricarea componentelor metalice precise și fiabile. Fie că este vorba de piese auto sau de produse electronice de larg consum, scopul este ca produsele să respecte cele mai înalte standarde de calitate în ceea ce privește durabilitatea, funcționarea și aspectul. Acest ghid cuprinzător al fiecărei părți a sculelor turnate sub presiune, de la tipuri la avantajele și dezavantajele acestora și până la aplicații, vă va fi extrem de util dacă vă ocupați pe deplin de producție.
Deși costul de producție al pieselor din matrițe turnate sub presiune este mai mare inițial, pe de altă parte, acesta vă oferă o reducere a risipei de materiale, un ciclu de producție mai rapid și posibilitatea de a realiza modele complexe cu foarte puține prelucrări ulterioare, dacă este cazul. Nu numai că progresele în domeniul sistemelor de răcire și al pieselor de schimb mai eficiente, cum ar fi inserțiile de înlocuire, acoperirea suprafețelor și altele asemenea au crescut eficiența și durabilitatea, dar au contribuit și grilele mai puțin uzate și purjarea mai bună a sistemului electric.

Ce sunt sculele turnate sub presiune?

Uneltele de turnare sub presiune înseamnă uneltele și procesele pentru uneltele de turnare sub presiune. Aceste matrițe (matrițe) modelează, de asemenea, metalul topit în componente complexe și precise sub presiune ridicată. Ingineria sculelor avansate de turnare sub presiune necesită materiale și practici meticuloase de proiectare, precum și competențe avansate de inginerie pentru a facilita producția de piese fără defecte produse în mod constant.
Mai întâi, metalul (de obicei aluminiu, zinc sau magneziu) este topit și trecut sub presiune ridicată în matriță. Calitatea produsului final depinde de precizia sculei și de aceea sculele turnate sub presiune sunt vitale pentru producția industrială.

Componente ale uneltelor turnate sub presiune

Procesul de turnare sub presiune este un proces de fabricație de precizie care se bazează în mare măsură pe gama de instrumente necesare pentru a produce piese metalice de înaltă calitate. Combinația acestor instrumente este astfel încât acestea să fie precise, durabile și eficiente. Cele mai comune instrumente utilizate în turnarea sub presiune sunt enumerate mai jos.

1. Matrițe (matrițe)

Instrumentul cel mai important în acest proces este matrița, numită și matriță. Se compune din două jumătăți:

- Matrița de acoperire; rămâne staționară și aliniată la sistemul de injecție.

- Dacă este o matriță ejectoare, aceasta se mișcă pentru a elibera turnarea solidificată. Pentru fabricarea matrițelor se utilizează oțel călit pentru a rezista la presiuni extreme și temperaturi ridicate. Acestea stabilesc dimensiunile pe care le vor construi, complexitatea pe care o va avea produsul final și cât de precis va fi acesta. 

2. Inserții pentru cavități

Forma internă a matriței este formată de inserții cu cavități pentru a crea cele mai complexe. Din acest motiv, aceste inserții sunt înlocuibile, facilitând schimbarea matriței pentru diferite componente fără a fi necesară fabricarea unui nou instrument.

3. Pini de bază

Pentru fabricarea găurilor interne, a fantelor sau a adânciturilor complicate, se creează o caracteristică internă cu ajutorul unui știft central. Pentru a obține produsul finit sau produsul de cea mai bună calitate posibilă, acestea sunt necesare.

4. Pini de ejecție

Piesa turnată completă este scoasă din cavitatea matriței fără a fi deteriorată cu ajutorul știfturilor de ejecție. Acești pini sunt utilizați pentru sistemul de ejecție, dat pentru îndepărtarea lină și ușoară a piesei.

5. Canale de răcire

Matrița include canale de răcire pentru a permite reglarea temperaturii respective în timpul turnării. Deoarece răcirea uniformă evită defectele precum deformarea, crăparea sau contracția, aceasta asigură, de asemenea, o calitate constantă.

6. Ventilații și puțuri de revărsare

Aerul reținut este eliberat prin orificii atunci când metalul topit este injectat în matriță, iar puțurile de revărsare sunt utilizate pentru a colecta materialul în exces. Produsul final este lipsit de goluri sau pungi de aer, iar ambele instrumente contribuie la acest lucru.

7. Trim Dies

Matrițele de finisare sunt unelte specializate pentru a îndepărta excesul de material, de exemplu scamele, din piesele turnate. Marginile curate și dimensiunile exacte ale produsului final sunt asigurate pentru că ele promit acest lucru.

8. Sisteme de lubrifiere

Matrița este lubrifiată cu anumiți lubrifianți apoși pentru a minimiza uzura, a reduce frecarea și, de asemenea, a facilita îndepărtarea piesei. Lubrifierea în forma sa adecvată îmbunătățește durata de viață a matriței, previne oprirea matriței și asigură operațiuni de turnare fără probleme.

9. Manșoane de injecție 

Ghidajele sistemului de injecție sunt manșoane de injecție care conduc metalul topit către cavitatea matriței. Modul în care sunt proiectate pentru a face față căldurii și presiunii extreme înseamnă că acestea contribuie la fluidizarea fluxului de metal.

10. Pulverizatoare

Agenții de eliberare sunt acoperiți în matriță cu ajutorul unor pulverizatoare pentru a împiedica metalul topit să se lipească de matriță și pentru a facilita îndepărtarea piesei.

Cu alte cuvinte, aceste instrumente lucrează împreună pentru a furniza piese consistente, de înaltă calitate și fără defecte - indispensabile pentru industrii precum cea auto, aerospațială, electronică etc.

Tipuri de scule turnate sub presiune

În cazul sculelor turnate sub presiune, nu există o singură mărime care să se potrivească tuturor. În funcție de cerințele de producție, sunt proiectate diferite tipuri de scule.

Unelte cu o singură cavitate: Acest tip de scule produce o piesă pe ciclu. Se potrivește unui sistem de producție de volum redus sau de prototipare.

Unelte cu cavități multiple: Sculele cu cavități multiple permit producția simultană a mai multor piese identice, îmbunătățind eficiența producției. Pentru producția de volum mare, este foarte frecvent utilizată.

Scule de familie: Întreaga metodă de scule este inovatoare, produce mai multe piese diferite într-un singur ciclu. Este deosebit de adecvată în cazul asamblării componentelor care urmează să fie fabricate împreună.

Unit Die Tooling: Matrițele modulare unitare pot înlocui tipuri de inserții sau părți ale matrițelor fără a redesena întreaga matriță. Acest lucru reduce costurile și timpii morți.

Trim Dies: Acestea sunt utilizate pentru a scăpa de materialul în exces (flash) din piesa finită, asigurându-se că piesa finită îndeplinește specificațiile exacte.

Beneficiile sculelor turnate sub presiune

În zilele noastre, sculele turnate sub presiune sunt indispensabile datorită numeroaselor sale avantaje:

Precizie și acuratețe: Precizia dimensională ridicată este obținută, bineînțeles, prin turnare sub presiune, producția de piese cu toleranțe relativ strânse și modele complicate.

Durabilitate: Aceste unelte sunt din oțel dur și sunt capabile să reziste rigorilor turnării la presiune ridicată și utilizării crescute.

Eficiență: Procesul oferă o modalitate rapidă și economică de a produce piese identice fără prea multe deșeuri și este, prin urmare, economic pentru producția pe scară largă.

Flexibilitate de proiectare: În cazul sculelor turnate sub presiune, există forme complexe, pereți subțiri și detalii complicate care nu sunt posibile prin alte metode de fabricație.

Economii de materiale: Uneltele sunt de neegalat, permițând reducerea la minimum a deșeurilor și a resturilor, ceea ce duce la un proces de fabricație mai durabil.

Finisarea suprafeței: Cel mai adesea, piesele turnate sub presiune au suprafețe relativ netede, care necesită puțin sau deloc procesare ulterioară și economisesc timp și timp.

Provocări în domeniul sculelor turnate sub presiune

Provocările legate de sculele turnate sub presiune sunt numeroase, deși sculele turnate sub presiune prezintă avantaje:

1. Costuri inițiale ridicate

Fabricarea și proiectarea matrițelor pot fi costisitoare (deși acest lucru poate depinde de scară), iar producătorii mici au nevoie de investiții mari de capital pentru matrițe.

2. Cerințe de întreținere

Întreținerea uneltelor și menținerea calității produsului este necesară în mod regulat. Neîntreținerea va produce defecte și întârzieri în producție.

3. Limitări de proiectare

Designul de urgență este important, chiar critic, în unele cazuri. Proiectele extrem de complicate pot necesita, de asemenea, tehnici avansate sau procese în mai multe etape, care sporesc complexitatea costurilor de producție.

4. Oboseala termică

Temperaturile ridicate repetate pot uza matrița, iar matrița uzată va dezvolta fisuri sau deformări în timp.

Factori de luat în considerare în proiectarea sculelor turnate sub presiune

Următoarele sunt specifice pentru a oferi o planificare detaliată și luarea în considerare a factorilor implicați în crearea de scule de turnare sub presiune eficiente și fiabile.

1. Selectarea materialului

Proiectarea uneltelor se bazează pe alegerea metalului. Cele mai utilizate sunt aluminiul, zincul și magneziul, cu proprietăți de greutate redusă, rezistență și rezistență la coroziune.

2. Managementul termic

Pe de altă parte, sistemele de răcire adecvate sunt necesare pentru a preveni supraîncălzirea, care ar putea duce la defecte în turnare.

3. Longevitatea sculei

Alegerea unor materiale de calitate mai bună la crearea matriței va prelungi durata de viață a acesteia și va reduce frecvența înlocuirii.

4. Eficiența costurilor

Costurile inițiale de scule sunt ridicate, dar sunt, cu toate acestea, foarte scăzute pe unitate pentru producțiile de volum mare.

5. Complexitatea produsului

Cu cât designul piesei este mai complex, cu atât sculele sunt mai complicate. Un al doilea impact poate fi asupra timpului de execuție și a costurilor.

Aplicații ale sculelor turnate sub presiune

Cu toate acestea, sculele turnate sub presiune reprezintă o practică esențială pentru producția de piese metalice complexe și de înaltă calitate în multe industrii. Aceasta este indispensabilă pentru o mare varietate de aplicații datorită capacității sale de a produce piese durabile, ușoare și precise. Unele dintre principalele industrii care utilizează pe scară largă sculele turnate sub presiune sunt următoarele:

1. Automobile

În sectorul auto, sculele turnate sub presiune sunt foarte importante. Se utilizează componente turnate sub presiune, cum ar fi blocuri motor, carcase de transmisie, suporturi, componente de direcție etc., care trebuie să fie turnate la standarde foarte stricte de precizie, duritate și rezistență. Bineînțeles, procesul este util și pentru producerea de piese ușoare, importante pentru creșterea eficienței consumului de combustibil în vehiculele moderne.

2. Electronice de consum

În producția de electronice, turnarea sub presiune este utilizată pe scară largă pentru producerea de rame pentru smartphone-uri, carcase de laptopuri, conectori, precum și radiatoare. Capacitatea procesului de a realiza modele complicate, piesele fiind, de asemenea, ușoare și rezistente, aduce beneficii și acestor piese.

3. Industria aerospațială

Aplicațiile pentru sculele turnate sub presiune există în industria aerospațială, unde componentele, cum ar fi carcasele, suporturile și piesele structurale sunt utilizate pentru a realiza componente ușoare, dar robuste. Pentru această industrie modernă, aceste componente trebuie să îndeplinească cerințe stricte de performanță și siguranță, iar aici turnarea sub presiune oferă ceea ce are nevoie.

4. Echipamente industriale

Livrarea Die pompe turnate sub presiune, Gears, supape și carcasă pentru piese de mașini industriale. Turnarea sub presiune garantează că astfel de componente îndeplinesc standarde operaționale stricte.

5. Dispozitive medicale

În domeniul medical, piesele turnate sub presiune sunt foarte importante pentru realizarea de piese fiabile și precise pentru dispozitive precum dispozitivele de imagistică, instrumentele de diagnostic și instrumentele chirurgicale. Este extrem de important ca aceste dispozitive să poată fi fabricate pentru a avea toleranțe strânse, deoarece acestea sunt foarte importante pentru siguranța și eficiența piesei în sine.

6. Energie regenerabilă

Pe măsură ce energia regenerabilă se extinde, matrițarea devine o metodă de creare a componentelor pentru turbine eoliene, suporturi pentru panouri solare sau vehicule electrice pentru a obține atât durabilitate, cât și eficiență.

Sculele turnate sub presiune sprijină inovarea și producția în mai multe sectoare diferite, după cum se arată în aceste aplicații.

Inovații în domeniul sculelor turnate sub presiune

Progresele tehnologice transformă sculele turnate sub presiune: procesul devine mai mult decât posibil, eficient și precis. Acest lucru a transformat industria prin reducerea deșeurilor, îmbunătățirea calității și prelungirea duratei de viață a sculelor. UNELE DINTRE PROGRESELE NOTABILE AU FOST PREZENTATE MAI JOS:

Fabricarea aditivă: Sculele de turnare sub presiune au multe de făcut datorită fabricării aditive, sau imprimării 3D. Directoarele sunt utilizate pentru a construi scule prototip pe care producătorii le folosesc pentru a testa și perfecționa rapid și la un cost redus proiectele. Aceasta accelerează ciclul de dezvoltare și reduce riscul de erori care apar în producția mare. Imprimarea 3D permite, de asemenea, fabricarea unor geometrii complexe care nu pot fi realizate cu ajutorul tehnicilor tradiționale de fabricație.

Acoperiri avansate: Die-cast de exemplu, prin depunere fizică în stare de vapori (PVD) și nitrurare, datorită necesității de a îmbunătăți rezistența la uzură, stabilitatea termică și duritatea suprafeței produselor turnate sub presiune. Adăugarea acestor acoperiri ajută la protejarea matrițelor de condițiile dificile ale turnării la presiune înaltă, prelungind astfel durata de viață a fiecărei matrițe și reducând costurile de întreținere. Acoperirile îmbunătățesc, de asemenea, calitatea produsului final prin reducerea frecării și prevenirea lipirii metalului topit de matriță.

Software de simulare: Inginerii utilizează instrumente avansate de simulare pentru a proiecta în mod optim matrițele înainte de începerea producției. Rezultatul este reprezentat de aceste instrumente care simulează fluxul de metal topit, ratele de răcire și eventualele defecte, astfel încât producătorii să poată găsi și remedia defectele înainte ca acestea să apară în timpul fazei de proiectare. Acest lucru se realizează: Încercarea și eroarea sunt reduse, timpii de execuție scurtați, iar succesul în producție este, de fapt, mai mare.

Sisteme automatizate: Procesul de turnare sub presiune trece printr-o schimbare generată de automatizare și de îmbunătățirea eficienței și consecvenței. Pe măsură ce metalul topit este injectat, piesele sunt manipulate și componentele finite sunt inspectate, sunt utilizate sisteme robotizate. Sistemele automatizate elimină erorile umane, asigură o viteză de producție mai mare și produc toate loturile cu o calitate uniformă.

Monitorizare inteligentă și integrare IoT: Integrarea tehnologiei Internet of Things (IoT) va permite monitorizarea în timp real a sculelor turnate sub presiune. Senzorii de temperatură, presiune și uzură încorporați în scule introduc datele în întreținerea predictivă și cresc eficiența generală a întreținerii.

Acestea ajută industria de turnare sub presiune să devină din ce în ce mai precisă, durabilă și flexibilă, o industrie care continuă să fie una care nu poate fi ignorată pentru mult timp.

Tendințe viitoare în domeniul sculelor turnate sub presiune

Sculele de turnare sub presiune se schimbă pentru a răspunde cerințelor de produse noi mai ușoare, mai puternice și mai durabile, pe măsură ce industriile devin mai competitive. Unele tendințe viitoare includ:

1. Accentul pe durabilitate

Adoptarea de practici ecologice este încurajată prin eforturi de reducere a deșeurilor și a consumului de energie în turnarea sub presiune.

2. Materiale ușoare

Magneziul, precum și alte aliaje ușoare, sunt din ce în ce mai utilizate în industria auto și aerospațială.

3. Tehnologia Digital Twin

Monitorizarea în timp real și întreținerea predictivă pot fi realizate prin intermediul gemenilor digitali ai sistemelor de scule, precum și prin creșterea eficienței sistemelor de scule și reducerea timpilor morți.

Concluzie

În mediul modern de producție, scule turnate sub presiune este un element imperativ care este utilizat pentru producția de piese metalice de înaltă calitate, cu acuratețe și consecvență. Dar este un lanț foarte complex de lucruri care utilizează matrițe, inserții de cavități, știfturi centrale și sisteme de ejecție, toate combinându-se pentru a produce piese cu toleranțe foarte strânse și geometrii complexe. Este utilizat pe scară largă în industria auto, aerospațială și electronică, deoarece permite producția de componente durabile și ușoare. Uneltele maturate, de înaltă calitate, turnate sub presiune, realizate din materialul de oțel călit menționat anterior, înseamnă că puteți obține o performanță bună și de lungă durată la temperaturi extreme, și presiuni. Uneltele de inserții înlocuibile, sistemele avansate de răcire, acoperiri PVD, precum și inovațiile care aduc cele de mai sus au îmbunătățit eficiența sculelor, minimizând în același timp deșeurile și sporind durabilitatea acestora. Deși necesită o investiție inițială mare în scule, aceasta permite cicluri de producție mai rapide, mai puține defecte și costuri mai mici de producție în volum mare.
Deși sculele turnate sub presiune nu sunt pentru cei slabi de inimă, acestea sunt totuși o parte integrantă a producției de precizie, având costuri de întreținere și costuri ridicate asociate cu acestea. Datorită prezenței tot mai mari a tehnologiei, prototipurile imprimate 3D și sistemele digitale twin vor face cu siguranță procesul și mai eficient și mai flexibil. Pe scurt, sculele turnate sub presiune sunt esențiale pentru construirea de componente durabile și elaborate, pentru a menține industriile în pas cu cerințele actuale de producție cu precizie și viteză.

Întrebări frecvente: Despre scule turnate sub presiune

1. Ce sunt sculele turnate sub presiune?

Procesul de turnare sub presiune include unelte specializate care se numesc matrițe, matriță (matrițe) și diverse inserții de cavitate, pini de miez și sisteme de ejecție pentru a modela metalul topit în componentele dorite; uneltele de turnare sub presiune sunt denumite aceste unelte specializate. Acestea sunt o parte esențială a obținerii unor rezultate de înaltă calitate și consecvente în procesul de fabricație.

2. Ce oțeluri sunt utilizate în sculele de turnare sub presiune?

 Deoarece sculele turnate sub presiune sunt supuse unor presiuni atât de mari și unor temperaturi extreme, sculele turnate sub presiune sunt de obicei fabricate din oțel călit, cum ar fi oțelul pentru scule H13, 8407, H13, DIN 1.2344 etc. În general, PVD și nitrurarea sunt adăugate la acoperiri de suprafață pentru a crește durabilitatea și rezistența la uzură.

3. Care este costul sculelor turnate sub presiune?

Costul uneltelor depinde de mai multe aspecte de proiectare, de dimensiunea matriței și de materialul utilizat. Costul pe piesă este mult mai scăzut, însă investiția inițială este ridicată în prima etapă de producție (de exemplu, de la mii la zeci de mii de dolari).

4. Ce durată de viață au sculele turnate sub presiune?

Durata de viață a sculelor turnate sub presiune este dictată în mare măsură de factori precum materialul turnat sub presiune, procedurile de întreținere și procesul de turnare. Uneltele de înaltă calitate realizate din oțel călit vor rezista la sute de mii de cicluri dacă sunt îngrijite și întreținute corespunzător.