Sinkkivalun suunnitteluohjeet tarkkuusosia varten

Sinkkivalu on joustava tuotantomenetelmä, jossa sinkkiseoksesta sulaa ainetta ruiskutetaan erityisesti suunniteltuun muottiin korkealla paineella monimutkaisten ja erittäin tarkkojen osien valmistamiseksi. Tällainen lähestymistapa soveltuu erityisesti tarkkuusosiin, koska sinkki on erittäin juoksevaa, sillä sen sulamispiste on alhainen ja se voidaan työstää tiukkoihin toleransseihin ilman suurta jälkikäsittelyä.

Zamak painevalu käytetään esimerkiksi autoteollisuudessa, elektroniikassa, kulutustavaroissa ja lääkinnällisissä laitteissa osiin, kuten liittimiin, hammaspyöriin, koteloihin ja monimutkaisiin mekanismeihin, jotka edellyttävät mittatoleransseja ja pitkäikäisyyttä.

Useimmat sinkkiseokset käsitellään kuumakammiokoneilla, jotka mahdollistavat nopeat sykliajat ja tasaisen laadun. Tarkat osat hyötyvät sinkin kyvystä tuottaa ohuita seinämiä, monimutkaisia geometrioita ja verkkomuotoisia osia, mikä vähentää materiaalihukkaa ja kokoonpanoaikaa.

Onnistumisprosentti on kuitenkin korkea, kun noudatetaan tiettyjä suunnittelusääntöjä ja otetaan huomioon materiaalin ominaisuudet, muoto, muoto ja käsittelyparametrit. Näiden sääntöjen avulla voidaan vähentää vikoja, parantaa valmistettavuutta ja lisätä tarkkuutta.

Tässä artikkelissa yksilöidään tärkeimmät suuntaviivat, joita tukevat organisaatioiden asettamat teollisuusstandardit, jotka auttavat insinöörejä suunnittelemaan sinkkivalettuja tarkkuusosia.

Tarkkuusosien sinkkivalun edut

Käyttämällä sinkkivalu tarjoaa useita etuja, minkä vuoksi se on yksi parhaista materiaaleista tarkkuuskohteisiin.

• Ensinnäkin se tarjoaa parhaan mittatarkkuuden, sillä toleranssit ovat niinkin lähellä nollapistettä kaksikymmentäviisi (0,025 mm) tai -0,001 tuumaa (0,025 mm), mikä on mahdollista optimoiduissa malleissa.
• Tämä tarkkuus johtuu sinkin alhaisesta kutistumisesta ja suuresta juoksevuudesta, jolloin sula metalli voidaan kaataa monimutkaiseen muottipesään ja täyttää ilman, että se poistuu muotista jähmettymään.
• Toiseksi sinkki mahdollistaa ohutseinäisen valun, jonka vähimmäispaksuus on 0,025 tuumaa (0,635 mm) pienoiskoossa ja yleensä 0,040 tuumaa (1,016 mm) paremman pintakäsittelyn vuoksi.
• Tämä säästää painoa ja materiaalikustannuksia, mutta on silti riittävän vahvaa käytettäväksi kevyissä tarkkuusosissa, kuten elektroniikkakoteloissa ja autojen antureissa.
• Kolmanneksi prosessi suosii monimutkaisia geometrioita sekä alileikkauksia, kierteitä ja integroituja piirteitä, joita ei useinkaan tarvitse työstää uudelleen.
• Sinkin sitkeys ja iskunkestävyys takaavat, että kappaleisiin ei kohdistu mekaanisia rasituksia, ja sen valettavuus vähentää myös huokoisuutta ja pintavikoja.
• Lisäksi sinkkikomponentit voidaan helposti pinnoittaa, maalata tai viimeistellä korroosiolta suojaamiseksi ja edustavan näköisiksi.
• Sinkki sulamispiste on alhaisempi (noin 380-390 °C Zamak-seoksissa) kuin muilla metalleilla, kuten alumiinilla tai magnesiumilla. Tämä vähentää muotin kulumista, mikä mahdollistaa pidemmän työkalun käyttöiän ja alhaisemmat tuotantokustannukset suurissa erissä.
• Tarkkojen osien tapauksessa tämä tarkoittaa laadukasta yhdenmukaisuutta tuhansien syklien ajan. Ympäristöetuihin kuuluu täydellinen kierrätettävyys, joka vastaa ympäristöystävällisiä tuotantokäytäntöjä.

Valinta Materiaali: Materiaali: Sinkkiseokset

Oikean sinkkiseoksen valinta on tärkeää tarkkuusosille, koska se vaikuttaa mekaanisiin ominaisuuksiin, valettavuuteen ja toleransseihin. . Zamak painevalu sarjan (2, 3, 5, 7) ja ZA-sarjan (8, 12, 27) tuotteilla on erityiset koostumukset ja suorituskykyominaisuudet.

• Suosituin on Zamak 3, jossa yhdistyvät lujuus, sitkeys ja mittapysyvyys.
• Zamak 5:llä on suurempi kovuus ja vetolujuus, joten se soveltuu parhaiten kuormitetuille osille.
• ZA-8 tarjoaa paremman virumiskestävyyden ja sitä voidaan käyttää korkeammissa lämpötiloissa.
• ZA-27 on vahvempi, mutta se on valettava kylmäkammiossa sen korkean alumiinipitoisuuden vuoksi.

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto tarkkuusosien valmistuksessa käytettävistä sinkkiseoksista:

Näiden ominaisuuksien avulla voidaan varmistaa, että sinkkiseokset täyttävät tarkkuusvaatimukset ja että monimutkaisten osien juoksevuus on korkea (1-2 asteikolla 1-4; 1 paras). Tarkemmin sanottuna valmistajat haluaisivat valita Zamak 3:n tai ZA-8:n kaltaisia seoksia niiden vakauden ja kyvyn kestää tiukkoja toleransseja vuoksi.

Keskeiset suunnitteluohjeet

Hyvä sinkkivalu on suunniteltu helpottamaan virtausta ja ulosheittoa ja säilyttämään samalla lujuus mahdollisimman pienin kustannuksin.

Seinämän paksuus

Seinämän paksuuden on oltava tasainen huokoisuuden ja vääristymien välttämiseksi. Tarkkuusosien kohdalla se on pidettävä +/-10%:n rajoissa ja käytettävä vähintään 1 mm:n (0,040 tuumaa) paksuutta hyvän pintakäsittelyn saavuttamiseksi ja jopa 0,5 mm:n (0,020 tuumaa) paksuutta pienoismalleissa.

Paksujen ja ohuiden osien suhde olisi pidettävä alle 3:1, jotta huokoisuuden mahdollisuus olisi mahdollisimman pieni; mieluiten pallon halkaisijan suhde ei saisi olla yli 6:1.

Seinämien paksuuntuminen parantaa virtausta, mutta lisää sykliaikaa ja kulutusta. Vähimmäispaksuus muuttuu alle 0,5 mm alle 50 mm:n alueilla ja jopa 2 mm 200 mm:n alueilla.

Suunnitelmien tarkistamiseen voidaan käyttää erilaisia simulaatioita. Sinkkivalussa on määritettävä vähintään 0,025 tuumaa (0,635 mm) valituissa paikoissa, mutta 0,040 tuumaa (1,016 mm) parhaissa paikoissa.

Luonnoskulmat

Vetokulmat auttavat osien ulosheittämisessä ja estävät muotin vaurioitumisen. Sinkin osalta vähimmäissyväys on 0,5 ° -1 ulkopinnoilla, 1- -1 sisäpinnoilla ja 0,1 ° -1 pyöreissä rei'issä. Lyhyet piirteet, joissa käytetään liikkuvia osia (muotin elementit), voidaan tulostaa nollavedolla, mutta se on kalliimpaa.

Kylkiluiden osalta käytetään 5-10 kartiota, kun se ei ole kutistuman suuntainen. Eri standardeissa annetaan luonnoslaskelmat: vakiotoleranssit ovat 50 (luonnoskulma noin 1,9 astetta 1 tuuman syvyydessä) sisäseinille ja 100 ulkoseinille. On olemassa myös tarkkuustoleransseja, jotka mahdollistavat 60 ja 120 vakiovetoisuuden.

Fileet ja säteet

Hylsyt ja säteet on aina lisättävä, koska terävät reunat johtavat jännityskeskittymiin ja muotin eroosioon. Sisäpuolisen viilauksen vähimmäissäde on 0,4 mm (0,016 tuumaa) ja ulkopuolisen 0,8 mm (0,031 tuumaa). Suuremmat säteet (jopa 0,063 tuumaa tai 1,6 mm) parantavat virtausta ja lujuutta.

Vähimmäissäteitä on käytettävä (0,060 tuumaa (1,5 mm) nokissa ja kylkiluissa). Korkean rasituksen kohdalla säteen ei pitäisi olla alle 1 mm; standardit suosittelevat ±0,08/±0,04 tuumaa (±2/±1 mm) fileissä. Tämä parantaa osan käyttöikää ja vähentää halkeilua.

Kylkiluut ja pomot

Kylkiluut lisäävät vahvistusta lisäämättä tilaa. Luo matalia, pyöristettyjä kylkilistoja (korkeus-paksuus-suhde enintään 3:1) ja sijoita ne tasaisesti, jotta ne eivät vääristy. Kiinnitä kylkiluut seiniin fileillä, jotta vältetään huokoisuus risteyskohdassa.

Kiinnitykseen tai kierteittämiseen käytettävien nokien korkeuden on oltava yhtä suuri kuin niiden halkaisija, ja kun halkaisija on suuri, niissä on oltava kylkiluut. Pidä 0,25 tuuman (6,5 mm) etäisyys nastojen välillä. Kriittisten korkeuksien toleranssit voidaan sisällyttää kylkiluihin, kuten ±0,001 tuuman (±0,025 mm) kylkiluiden tarkkuusmalleissa.

Reiät ja kierteet

Ytimeen tehdyt reiät tekevät siitä kevyemmän ja mahdollistavat elementtien, kuten kierteiden, käytön. Enimmäissyvyydet ovat noin 3 mm halkaisijaltaan, 9 mm sokkona tai 24 mm läpivientinä; jopa 12 mm halkaisijaltaan suuremmilla aukoilla. Halkaisija vähintään 6 mm (0,25 tuumaa), L/D-suhde enintään 4:1 pienissä rei'issä.

Erotusviivaa koskevat näkökohdat

Erotusviiva kannattaa sijoittaa mahdollisimman suureen osaan, jotta välähdyksiä syntyy mahdollisimman vähän ja jotta leikkaaminen on helppoa. Pystysuoria tai monimutkaisia linjoja on vältettävä; muotin liikkeen tasoon nähden suorat kulmat ovat parhaita. Erotusviivojen toleranssit ovat lineaaristen toleranssien summa projisoidun alueen mukaan.

Tarkkuusosien toleranssit

Sinkkivalu on vielä suuremmat tarkkuustoleranssit kuin standardissa, ja joskus 65% näistä erikoisohjauksista on tarpeen. Lineaariset toleranssit: ensimmäisen tuuman tarkkuus on ±0,002 tuumaa, ylimääräinen ±0,001 tuumaa.

Geometriset toleranssit koostuvat kohdistusvirheestä (0,1 mm TIR sama puoli), tasaisuudesta (0,005 tuumaa 3 tuumaa ja vähemmän, tarkkuus) ja kulmikkuudesta. Jakolinjan siirtyminen: +0,004 tuumaa jakolinjaan 50 in 2:n sisällä.

Yleisten vikojen välttäminen

Huonosti valitut paksuudet tai väärin sijoitetut portit aiheuttavat huokoisuutta; vähennä sitä yhtenäisillä seinämillä ja CAE-optimoidulla sisäkkeellä. Epäyhtenäinen jäähdytys aiheuttaa vääristymiä, joita ehkäistään kruunatuilla pinnoilla ja kylkiluilla. Oikeanlainen veto ja viilaukset poistavat pintavirheet, kuten kylmähalkeamat. Konsultoi painevalajia simuloinneista.

Toissijaiset viimeistelyt ja toiminnot

Sinkki on työstettävissä ja sitä voidaan helposti jälkikäsitellä; se on kuitenkin suunniteltu siten, että jälkikäsittely on mahdollisimman vähäistä. Lisää 0,010-0,030 tuuman työstövarastoa. Viimeistely on joko pinnoitus (kosmeettinen), maalaus tai anodisointi. Korkeimmat luokat ovat 32 Ra, jotka saadaan valettuna.

Sinkkivalujen sovellukset

Sinkkivalukappaleet ovat olleet erittäin suosittuja teollisuudessa niiden joustavuuden ja laadukkaan työn ansiosta.

Autoteollisuus

Sinkkivalukomponentit ovat hallitsevassa asemassa ajoneuvoissa, mukaan lukien ovilukkokotelot, turvavyökomponentit, jarrujärjestelmät, ohjauskomponentit, anturikotelot ja koristeelliset koristeet. Niillä on suuri iskunkestävyys ja kestävyys verrattuna muihin materiaaleihin.

Televiestintä ja elektroniikka

Sinkkiä käytetään elektroniikassa liittimissä, koteloissa, jäähdytyslevyissä ja EMI/RFI-suojauskomponenteissa. Sen johtavuus ja kyky valmistaa hienoja, ohutseinäisiä komponentteja mahdollistavat pienikokoisten komponenttien valmistuksen tietokoneisiin, älypuhelimiin ja verkkolaitteisiin. kaikki elektroniikkateollisuus käyttää sinkkivalulla valmistettuja tuotteita.

Kulutustavarat ja laitteistot

Käytetään yleensä lukoissa, hanoissa, kahvoissa, LVI-tarvikkeissa, leluissa ja rakennustarvikkeissa. Sinkki voidaan viimeistellä miellyttävällä viimeistelyllä, joka vaatii vain vähän jälkikäsittelyä. Muita käyttökohteita ovat lääkinnälliset laitteet, teollisuuden koneiden hammaspyörät ja kiinnikkeet.

Sinkkivalun haitat

Sinkkivalulla on lukuisia etuja, mutta sillä on myös tiettyjä rajoituksia, jotka valmistajien olisi otettava huomioon ennen menetelmän käyttöönottoa.

Kokorajoitukset

Sinkkivalua voidaan käyttää lähinnä pieniin ja keskikokoisiin osiin. Suurten osien valmistaminen on vaikeaa painevalukoneiden rajoitusten ja muottien koon vuoksi. Suuremmissa osissa vaihtoehtoiset tuotantoprosessit voivat olla toteutuskelpoisempia ja edullisempia.

Korkeat alkukustannukset

Prosessissa tarvitaan tarkkoja työkaluja ja erikoismuotteja. Tämä johtaa kalliisiin alkuvalmisteluihin, joten sinkkivalu ei ole ihanteellinen pienen volyymin tuotantoon. Se on kuitenkin kustannustehokasta massatuotannossa.

Lämmönjohtavuuteen liittyvät ongelmat

Sinkkiseokset johtavat hyvin lämpöä, joten lämpöä on vaikea hallita valuprosessin aikana. Huonon lämmönhallinnan vuoksi voi syntyä vikoja, ja siksi tarvitaan hyvää muotin suunnittelua ja jäähdytysjärjestelmää.

Päätelmä

Sinkkivalu on kehittynyt tehokkaaksi valmistusmenetelmäksi, jolla voidaan valmistaa monimutkaisia muotoja ja kapeita toleransseja sisältäviä tarkkuuskomponentteja. Materiaalin erityisominaisuudet, kuten korkea juoksevuus, matala sulamispiste, suuri mittatarkkuus ja hyvä mekaaninen lujuus, tekevät sinkkivalusta sopivan hyvin teollisuudenaloille, joilla tarkkuus, pitkäikäisyys ja pinnan hienous ovat erittäin tärkeitä.

Sopivien suunnitteluperiaatteiden, kuten yhtä paksun seinämän, riittävän vetokulman, pyöristettyjen viilojen, optimoitujen kylkiluiden ja puskureiden sekä jakolinjan sijainnin käyttö voi auttaa valmistajia suuresti poistamaan huokoisuuden, vääristymien ja leimahduksen kaltaisia vikoja.

Tätä voidaan edelleen parantaa valitsemalla huolellisesti sinkkiseos, kuten esimerkiksi Zamak 3, Zamak 5 tai ZA-8, joka sopii parhaiten sovelluksen mekaanisiin ominaisuuksiin ja vaatimuksiin.

Sinkkivalulla saavutettavat toleranssit ovat tarkkoja toleransseja, jotka yleensä vähentävät jälkityöstöä, mikä nopeuttaa tuotantosykliä ja alentaa kokonaiskustannuksia. Sinkki on myös erinomaisesti viimeisteltävissä, joten osat voidaan helposti pinnoittaa, maalata tai pinnoittaa, mikä parantaa korroosionkestävyyttä ja ulkonäköä.

Kaiken kaikkiaan sinkkivalussa yhdistyvät kaikki nämä tekijät (tarkkuus, lujuus, tehokkuus, kustannustehokkuus). Sopivilla suunnittelumenetelmillä ja ammattitaitoisilla painevalajilla voidaan tuottaa tasalaatuisia ja korkealaatuisia osia autoteollisuuteen, elektroniikkaan, kulutustavaroihin, lääkinnällisiin laitteisiin ja talon sisäiseen teollisuuteen.

UKK

Miksi sinkkiä käytetään tarkkuussinkkivalussa?

Sinkki on pienen kutistuman omaava, hyvin juokseva, tiukkatoleranssinen ja hyvän pintakäsittelyn omaava materiaali, joka soveltuu tarkkuusosiin.

Mikä on sinkkivalun seinämän vähimmäispaksuus?

Yleisesti käytetään 0,020 tuuman (0,5 mm) kokoisia pienoiskomponentteja, mutta suositellaan myös 0,040 tuuman (1,0 mm) kokoisia komponentteja.

Mikä on paras sinkkiseos käytettäväksi korkean tarkkuuden osissa?

Yleisimmin käytetty on Zamak 3, joka on mittapysyvää ja jolla on samat mekaaniset ominaisuudet.

Soveltuvatko sinkkivalukomponentit kierteisiin ja hienoihin yksityiskohtiin?

Kyllä, sinkki hyväksyy helposti reiät, kierteet, alikappaleet ja monimutkaiset rakenteet pienellä työstöllä.

Voiko sinkkivalua tehdä kustannustehokkaasti suuria määriä?

Kyllä, se on erittäin kustannustehokas nopean syklin, pitkän muotin käyttöiän, vähäisen jälkikäsittelyn ja kierrätettävyyden ansiosta.