Cink nyomásos öntés tervezési útmutató precíziós alkatrészekhez

A cinknyomásos öntés egy rugalmas gyártási módszer, amelynek során a cinkötvözet olvadékát egy speciálisan erre a célra kialakított formába nagy nyomással fecskendezik be, hogy összetett és nagy pontosságú alkatrészeket hozzanak létre. Ez a módszer különösen alkalmas precíziós alkatrészekhez, mivel a cink nagy folyékonysággal és alacsony olvadásponttal rendelkezik, és különösebb utómunka nélkül, szűk tűrésekkel megmunkálható.

Zamak öntvény az olyan iparágakban használják, mint az autóipar, az elektronika, a fogyasztási cikkek és az orvostechnikai eszközök, olyan alkatrészek, például csatlakozók, fogaskerekek, házak és összetett mechanizmusok esetében, amelyek méretbeli tűréseket és hosszú élettartamot igényelnek.

A legtöbb cinkötvözetet melegkamrás gépekkel dolgozzák fel, amelyek gyors ciklusidőt és egyenletes minőséget tesznek lehetővé. A pontos alkatrészek előnyére válik, hogy a cink vékony falú, összetett geometriájú és nettó alakú alkatrészek előállítására alkalmas, ami csökkenti az anyagpazarlást és az összeszerelési időt.

Mindazonáltal nagy sikerarányt lehet elérni, ha meghatározott tervezési szabályokat követnek, és figyelembe veszik az anyagtulajdonságokat, az alakot, a formát és a feldolgozási paramétereket. Ezek a szabályok segítenek a hibák csökkentésében, a gyárthatóság javításában és a pontosság növelésében.

Ez a cikk a szervezetek által meghatározott ipari szabványok által támogatott főbb irányelveket határozza meg, amelyek segítik a mérnököket a cinknyomással öntött precíziós alkatrészek tervezésében.

A precíziós alkatrészek cink öntésének előnyei

A cink öntvény számos előnnyel jár, így az egyik legjobb anyag a precíziós alkalmazásokhoz.

• Először is, a legjobb méretpontosságot kínálja, az optimalizált konstrukciókban lehetséges 0,025 mm (0,025 mm) vagy -0,001 hüvelyk (0,025 mm) tűréshatárokkal.
• Ez a pontosság a cink alacsony zsugorodásának és nagy folyékonyságának köszönhető, így az olvadt fém egy összetett formaüregbe önthető és kitölthető anélkül, hogy a szerszámot elhagyva megszilárdulna.
• Másodszor, a cink lehetővé teszi a vékonyfalú öntést, amelynek minimális vastagsága 0,025 hüvelyk (0,635 mm) miniatűr és általában 0,040 hüvelyk (1,016 mm) a jobb felületkezelés érdekében.
• Ezáltal súlyt és anyagköltséget takarít meg, ugyanakkor elég erős ahhoz, hogy könnyű, precíziós alkatrészekben, például elektronikai burkolatokban és autóipari érzékelőkben is felhasználható legyen.
• Harmadszor, az eljárás előnyös a bonyolult geometriák, valamint az alulvágások, menetek és integrált jellemzők számára, amelyeket gyakran nem kell újra megmunkálni.
• A cink alakíthatósága és ütésállósága biztosítja, hogy az alkatrészek ne legyenek kitéve mechanikai feszültségeknek, és az önthetősége csökkenti a porozitást és a felületi hibákat.
• Ezenkívül a cink alkatrészek könnyen bevonhatóak, festhetőek, vagy befejezhetőek a korrózió elleni védelem és a szalonképes megjelenés érdekében.
• Cink olvadáspontja alacsonyabb (kb. 380-390 °C a Zamak ötvözeteknél), mint más fémeknek, például az alumíniumnak vagy a magnéziumnak. Ezáltal csökkenti a szerszámok kopását, hosszabb szerszámélettartamot és alacsonyabb gyártási költségeket tesz lehetővé a nagy volumenű tételek esetében.
• A precíz alkatrészek esetében ez több ezer cikluson át tartó, kiváló minőségű konzisztenciát jelent. A környezetvédelmi előnyök közé tartozik a teljes újrahasznosíthatóság, ami összhangban van a környezetbarát gyártási gyakorlatokkal.

Kiválasztás Anyag: Cink ötvözetek

A megfelelő cinkötvözet kiválasztása fontos a precíziós alkatrészek esetében, mivel befolyásolja a mechanikai tulajdonságokat, az önthetőséget és a tűréseket. A Zamak öntvény sorozat (2, 3, 5, 7) és a ZA sorozat (8, 12, 27) különleges összetételű és teljesítményű.

• A legnépszerűbb a Zamak 3, amely a szilárdság, a képlékenység és a méretstabilitás kombinációját kínálja.
• A Zamak 5 nagyobb keménységgel és szakítószilárdsággal rendelkezik, így a legjobban alkalmas terhelt alkatrészekhez.
• A ZA-8 jobb kúszásállóságot biztosít, és magasabb hőmérsékletű alkalmazásokban is használható.
• Míg a ZA-27 erősebb, de magas alumíniumtartalma miatt hidegkamrában kell önteni.

Az alábbi táblázat összefoglalja a precíziós alkatrészek gyártásához használt cinkötvözetek fajtáit:

Ezek a tulajdonságok felhasználhatók annak biztosítására, hogy a cinkötvözetek megfeleljenek a precíziós előírásoknak, és hogy az összetett alkatrészek magas folyékonysági pontszámot érjenek el (1-2 az 1-4 skálán; 1 a legjobb). Pontosabban, a gyártók olyan ötvözeteket szeretnének választani, mint a Zamak 3 vagy a ZA-8, stabilitásuk és szoros tűréshatárokat elviselő képességük miatt.

Főbb tervezési iránymutatások

Jó cink öntvény úgy tervezték, hogy megkönnyítse az áramlást és a kidobást, miközben minimális költséggel fenntartja a szilárdságot.

Falvastagság

A falvastagságnak egyenletesnek kell lennie a porozitás és a torzulás elkerülése érdekében. Precíziós alkatrészek esetén tartsa +/-10% értéken belül, és a jó felületi felület érdekében használjon legalább 0,040 hüvelyk (1 mm) vastagságot, miniatűr modellek esetén pedig akár 0,020 hüvelyk (0,5 mm) vastagságot.

A vastag és vékony szelvények arányát 3:1-nél kisebbre kell csökkenteni a porozitás esélyének minimalizálása érdekében; lehetőleg a beírt gömbök átmérőjének aránya ne haladja meg a 6:1 arányt.

A falak megvastagítása javítja az áramlást, de növeli a ciklusidőt és a fogyasztást. A bemeneti nyílástól távolabbra a minimális vastagság változik: 0,5 mm alatt az 50 mm-nél kisebb területeken, 200 mm-nél 2 mm-ig.

A tervek ellenőrzésére különböző szimulációkat lehet használni. A cinköntésnél a kiválasztott helyeken legalább 0,025 hüvelyk (0,635 mm), de a legjobb esetben 0,040 hüvelyk (1,016 mm) legyen.

Tervezési szögek

A huzatszögek segítik az alkatrészek kidobását és megakadályozzák a szerszám sérülését. A cink esetében a minimális merülési szögek külső felületeken 0,5 ° -1, belső felületeken 1- -1, kerek lyukakon pedig 0,1 ° -1 . A mozgó alkatrészeket (szerszámelemeket) használó rövid vonások nullával is nyomtathatók, de ez drágább.

A bordák esetében 5-10-es kúposságot használnak, ha az nem párhuzamos a zsugorodással. Különböző szabványok adnak meg huzatszámításokat: a szabványos tűréshatárok 50 (kb. 1,9 fokos huzatszög 1 hüvelykes mélységnél) a belső falaknál és 100 a külső falaknál. Vannak olyan precíziós tűrések is, amelyek 60 és 120 állandó huzatot tesznek lehetővé.

Filék és sugarak

A filéket és sugarakat mindig hozzá kell adni, mivel az éles élek feszültségkoncentrációkhoz és szerszámerózióhoz vezetnek. A belső filé minimális sugara 0,4 mm (0,016 hüvelyk), a külső 0,8 mm (0,031 hüvelyk). A nagyobb sugarak (akár 0,063 hüvelyk vagy 1,6 mm) javítják az áramlást és a szilárdságot.

Minimális sugarakat kell alkalmazni (0,060 hüvelyk (1,5 mm) a bordák és bordák esetében). A nagy igénybevétel esetén a sugár nem lehet kisebb 1 mm-nél; a szabványok ±0,08/±0,04 hüvelyk (±2/±1 mm) értéket javasolnak a bordáknál. Ez javítja az alkatrész élettartamát és csökkenti a repedéseket.

Bordák és főnökök

A bordák növelik a megerősítést anélkül, hogy nagyobb tömegűvé tennék. Készítsen sekély, lekerekített bordákat (magasság/vastagság arány legfeljebb 3:1), és egyenletesen helyezze el őket, hogy ne torzuljanak. Ragassza a bordákat a falakhoz filézettel, hogy elkerülje a porozitást a kereszteződésben.

A rögzítésre vagy menetre használt dudorok magasságának meg kell egyeznie az átmérőjükkel, és ha az átmérő nagy, akkor bordákkal kell rendelkezniük. Tartson 0,25 hüvelyk (6,5 mm) távolságot a fődarabok között. A kritikus magasságok tűréshatárait bordák tartalmazhatják, mint például a ±0,001 hüvelyk (±0,025 mm) bordák precíziós kialakításánál.

Magozott lyukak és menetek

A magban kialakított lyukak könnyebbé teszik a magot, és lehetővé teszik az olyan elemek használatát, mint például a szálak. A maximális mélység körülbelül 3 mm átmérőjű, 9 mm vak vagy 24 mm átmérőjű; nagyobb nyílások esetén akár 12 mm átmérőjű is lehet. Legalább 0,25 hüvelyk (6 mm) átmérőjű, L/D arány legfeljebb 4:1 a kis lyukaknál.

Búcsúvonal megfontolások

A legjobb, ha a választóvonalat a lehető legnagyobb részre helyezzük, hogy a lehető legkevesebb villanás keletkezzen, és hogy a vágás könnyen elvégezhető legyen. Kerülni kell a függőleges vagy bonyolult vonalakat; a legjobb a szerszámmozgás síkjában derékszögben. A választóvonalak tűrései a lineárisak összege, a vetített terület szerint.

A precíziós alkatrészek tűrései

Cink öntés még a szabványosnál is nagyobb pontosságú tűréshatárokkal rendelkezik, és néha 65% ilyen speciális ellenőrzésekre van szükség. Lineáris tűrések: az első hüvelykes pontosság ±0,002 hüvelyk, az extra ±0,001.

A geometriai tűréshatárok a következőkből állnak: elhajlás (0,1 mm TIR azonos fele), síkosság (0,005 hüvelyk 3 hüvelyk és annál kisebb pontosság) és szögellenállás. A választóvonal eltolódása: +0,004 hüvelyk a választóvonalhoz képest 50 in 2 -en belül.

A közös hibák elkerülése

A rosszul megválasztott vastagságok vagy a rosszul elhelyezett kapuk porozitást okoznak; csökkentse azt egyenletes falakkal és CAE-optimalizált bemetszésekkel. A nem egyenletes hűtés torzulást okoz, amit koronázott felületekkel és bordákkal lehet megelőzni. A megfelelő huzat és a filézések kiküszöbölik a felületi hibákat, például a hideg záródásokat. Konzultáljon a szerszámöntőkkel a szimulációkról.

Másodlagos befejezések és műveletek

A cink megmunkálható és könnyen utómegmunkálható, azonban úgy tervezték, hogy az utómegmunkálás minimálisra csökkenjen. Adjon hozzá 0,010-0,030 hüvelyk megmunkálási alapanyagot. A felületkezelés vagy galvanizálás (kozmetikai), festés vagy eloxálás. A kiváló osztályok az öntvényként kapott 32 Ra értékűek.

A cink nyomásos öntvények alkalmazásai

A cink nyomásos öntvények rugalmasságuk és kiváló minőségű munkájuk miatt nagyon népszerűek az iparban.

Autóipar

A cink nyomásos öntésből készült alkatrészek dominálnak a járművekben, beleértve az ajtózárházakat, a biztonsági övek alkatrészeit, a fékrendszereket, a kormánymű alkatrészeit, az érzékelőházakat és a díszítő díszítőelemeket. Ezek más anyagokhoz képest nagy ütésállósággal és tartóssággal rendelkeznek.

Távközlés és elektronika

A cinket az elektronikában csatlakozókban, házakban, hűtőbordákban és EMI/RFI árnyékoló alkatrészekben használják. Vezetőképessége és a finom, vékony falú alkatrészek gyártásának képessége lehetővé teszi a számítógépek, okostelefonok és hálózati berendezések kis méretű alkatrészeinek gyártását. minden elektronikai iparág cink nyomóöntéssel készült termékeket használ.

Fogyasztási cikkek és hardver

Általában zárakban, csaptelepekben, fogantyúkban, vízvezeték-szerelvényekben, játékokban és építési hardverekben használják. A cinket tetszetős felületkezeléssel lehet kikészíteni, minimális másodlagos kikészítést igényel. Egyéb felhasználási területei közé tartoznak az orvosi berendezések, ipari gépi fogaskerekek és konzolok.

A cink öntés hátrányai

A cinknyomásos öntés számos előnnyel jár, azonban vannak bizonyos korlátai is, amelyeket a gyártóknak figyelembe kell venniük, mielőtt ezt a módszert alkalmaznák.

Méretbeli korlátozások

A cinknyomásos öntés főként kis és közepes méretű alkatrészekhez használható. A nagyméretű alkatrészek előállítása a nyomóöntőgépek és a szerszámok mérete miatt nehézkes. A nagyobb részeknél alternatív gyártási eljárások megvalósíthatóbbak és olcsóbbak lehetnek.

Magas kezdeti költségek

A folyamathoz precíz szerszámokra és speciális formákra van szükség. Ez drága kezdeti beállításokat eredményez; ezért a cinknyomásos öntés nem ideális kisszériás gyártáshoz. Tömeggyártás esetén azonban költséghatékony.

Problémák a hővezetéssel

A cinkötvözetek erősen hővezetőek, ezért az öntési folyamat során nehéz a hőt szabályozni. A rossz hőkezelés miatt hibák keletkezhetnek, ezért jó szerszámtervezésre és hűtőrendszerre van szükség.

Következtetés

Cink öntés hatékony gyártási eljárásként jelent meg a nagy pontosságú, összetett formájú és szűk tűréshatárokkal rendelkező alkatrészek előállítására. Különleges anyagjellemzői, köztük a nagy folyékonyság, az alacsony olvadáspont, a nagy méretstabilitás és a jó mechanikai szilárdság miatt a cink nyomásos öntése jól alkalmazható olyan iparágakban, ahol a pontosság, a hosszú élettartam és a felületi finomság nagy jelentőséggel bír.

A megfelelő tervezési elvek - mint például az egyenlő falvastagság, a megfelelő merülési szög, a lekerekített filézések, az optimalizált bordák és dudorok, valamint a választóvonal helyzete - alkalmazása nagyban segítheti a gyártókat az olyan hibák kiküszöbölésében, mint a porozitás, a torzulás és a peregés.

Ez tovább javítható a cinkötvözet gondos kiválasztásával, mint pl. Zamak 3, Zamak 5 vagy ZA-8, amely a legjobban megfelel a mechanikai tulajdonságoknak és az alkalmazás követelményeinek.

A cinknyomásos öntéssel elérhető tűrések olyan precíziós tűrések, amelyek általában csökkentik a másodlagos megmunkálást, ami gyorsabb gyártási ciklusokat és alacsonyabb összköltséget eredményez. A cink kiválóan kikészíthető, így az alkatrészek könnyen bevonhatóak, festhetőek vagy bevonhatóak, ami növeli a korrózióállóságot és a megjelenést.

Összességében a cinknyomásos öntés egyesíti mindezen tényezőket (pontosság, szilárdság, hatékonyság, költséghatékonyság). Megfelelő tervezési módszerekkel és szakképzett öntőkkel egyenletes, kiváló minőségű alkatrészeket biztosíthat az autóipar, az elektronika, a fogyasztási cikkek, az orvosi berendezések és a házon belüli iparágak számára.

GYIK

Miért használják a cinket a precíziós cink nyomásos öntéshez?

A cink egy alacsony zsugorodást mutató, nagy folyékonyságú, szoros tűrésű és jó felületű, precíziós alkatrészekhez alkalmas anyag.

Mekkora a minimális falvastagsága a cink nyomásos öntvénynek?

Általában 0,020 hüvelyk (0,5 mm) méretű miniatűr alkatrészeket használnak, bár a 0,040 hüvelyk (1,0 mm) is ajánlott.

Melyik a legjobb cinkötvözet a nagy pontosságú alkatrészekhez?

A legelterjedtebb a Zamak 3, amely méretstabilitással és azonos mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik.

Alkalmazhatók-e a cinköntvény alkatrészek menetekre és finom részletekre?

Igen, a cink könnyen elfogadja a magvas lyukakat, meneteket, alulvágásokat és összetett kialakításokat, kevés megmunkálással.

Költséghatékony lehet-e a cink nyomásos öntése nagy mennyiségben?

Igen, nagyon költséghatékony a gyors ciklusidő, a hosszú szerszám élettartam, a csökkentett utófeldolgozás és az újrahasznosíthatóság miatt.