Wytyczne projektowe dla precyzyjnych części odlewanych ciśnieniowo z cynku
zamak 5, Odlew cynkowyOdlewanie ciśnieniowe cynku to elastyczna metoda produkcji, która obejmuje wtryskiwanie stopionego cynku do specjalnie zaprojektowanej formy pod wysokim ciśnieniem w celu stworzenia złożonych i precyzyjnych części. Takie podejście jest szczególnie odpowiednie dla części precyzyjnych, ponieważ cynk ma wysoką płynność, niską temperaturę topnienia i może być obrabiany do wąskich tolerancji bez konieczności obróbki końcowej. Odlewanie ciśnieniowe Zamak jest stosowane w branżach takich jak motoryzacja, elektronika, towary konsumpcyjne i urządzenia medyczne do produkcji części, w tym złączy, kół zębatych, obudów i złożonych mechanizmów, które wymagają tolerancji wymiarowych i długowieczności. Większość stopów cynku jest przetwarzana przy użyciu maszyn z gorącą komorą, które umożliwiają szybki czas cyklu i stałą jakość. Dokładne części korzystają ze zdolności cynku do wytwarzania cienkich ścianek, złożonych geometrii i części o kształcie siatki, zmniejszając straty materiału i czas montażu. Niemniej jednak, wysokie wskaźniki sukcesu są osiągane, gdy przestrzegane są określone zasady projektowania, a właściwości materiału, kształt, forma i parametry przetwarzania są brane pod uwagę. Zasady te pomagają zmniejszyć liczbę wad, poprawić możliwości produkcyjne i zwiększyć precyzję. Niniejszy artykuł identyfikuje główne wytyczne wspierane przez standardy branżowe ustanowione przez organizacje, aby pomóc inżynierom w projektowaniu precyzyjnych części odlewanych ciśnieniowo z cynku. Zalety precyzyjnych części odlewanych ciśnieniowo z cynku Zastosowanie odlewów ciśnieniowych z cynku oferuje szereg korzyści, czyniąc go jednym z najlepszych materiałów do zastosowań precyzyjnych. Wybór materiału: Stopy cynku Wybór odpowiedniego stopu cynku jest ważny dla części precyzyjnych, ponieważ wpływa na właściwości mechaniczne, odlewalność i tolerancje. Seria odlewów ciśnieniowych Zamak (2, 3, 5, 7) i seria ZA (8, 12, 27) mają określony skład i właściwości użytkowe. Poniższa tabela podsumowuje rodzaje stopów cynku stosowanych w produkcji części precyzyjnych: Rodzaje stopów cynku Wytrzymałość na rozciąganie (ksi/MPa) Wydłużenie % Twardość (BHN) Gęstość g/cm³ Granica plastyczności (MPa) Temperatura topnienia °C Zamak 2 52/359 7 100 6,6 283 379-390 Zamak 3 41/283 10 82 6,6 269 381-387 Zamak 5 48/328 7 91 6,6 283-269 380-386 Zamak 7 41/283 13 80 6.6 310-331 381-387 ZA 8 54/372 6-10 100-106 6.3 359-379 375-404 ZA-12 59/400 4-7 95-105 6.03 145 377-432 ZA-27 62/426 2.0-3.5 116-122 5.3 N/A 372-484 Właściwości te mogą być wykorzystane do zapewnienia, że stopy cynku spełniają precyzyjne specyfikacje, a złożone części mają wysoką płynność (1-2 w skali 1-4; 1 najlepsza). Mówiąc dokładniej, producenci chcieliby wybrać stopy takie jak Zamak 3 lub ZA-8 ze względu na ich stabilność i zdolność do wytrzymywania wąskich tolerancji. Kluczowe wytyczne projektowe Dobry odlew cynkowy jest zaprojektowany tak, aby ułatwić przepływ i wyrzucanie przy zachowaniu wytrzymałości przy minimalnych kosztach. Grubość ścianki Grubość ścianki powinna być jednolita, aby uniknąć porowatości i zniekształceń. W przypadku części precyzyjnych należy utrzymywać ją w granicach +/-10% i stosować minimalną grubość 0,040 cala (1 mm) dla dobrego wykończenia powierzchni, a nawet 0,020 cala (0,5 mm) w modelach miniaturowych. Stosunek grubych do cienkich sekcji powinien być mniejszy niż 3:1, aby zminimalizować ryzyko porowatości; najlepiej, aby stosunek średnicy wpisanej kuli nie przekraczał 6:1. Pogrubienie ścianek zwiększa przepływ, ale wydłuża czas cyklu i zwiększa zużycie. W odległościach od wlewu minimalna grubość zmienia się: poniżej 0,5 mm w obszarach mniejszych niż 50 mm, do 2 mm przy 200 mm. Do sprawdzenia projektów można wykorzystać różne symulacje. W przypadku odlewów cynkowych należy określić minimalną grubość 0,025 cala (0,635 mm) w wybranych miejscach, ale 0,040 cala (1,016 mm) w najlepszych miejscach. Kąty zanurzenia Kąty zanurzenia pomagają w wyrzucaniu części i zapobiegają uszkodzeniom matrycy. W przypadku cynku minimalne zanurzenie wynosi 0,5 ° -1 na powierzchniach zewnętrznych, 1- -1 na powierzchniach wewnętrznych i 0,1 ° -1 na okrągłych otworach. Krótkie elementy wykorzystujące ruchome części (elementy matrycy) mogą być drukowane w zera, ale jest to droższe. W przypadku żeber stosuje się stożek 5-10, gdy nie jest on równoległy do skurczu. Różne standardy podają obliczenia zanurzenia: standardowe tolerancje wynoszą 50 (kąt zanurzenia około 1,9 stopnia na głębokości 1 cala) dla ścian wewnętrznych i 100 dla ścian zewnętrznych. Istnieją również tolerancje precyzyjne, które pozwalają na stałe przeciągi 60 i 120. Zaokrąglenia i promienie Zaokrąglenia i promienie powinny być zawsze dodawane, ponieważ ostre krawędzie prowadzą do koncentracji naprężeń i erozji matrycy. Minimalny promień wewnętrznego zaokrąglenia wynosi 0,016 cala (0,4 mm), a zewnętrznego 0,031 cala (0,8 mm). Promienie o większym rozmiarze (do 0,063 cala lub 1,6 mm) zwiększają płynność i wytrzymałość. Należy stosować minimalne promienie (0,060 cala (1,5 mm) dla występów i żeber). Promień przy dużych naprężeniach nie powinien być mniejszy niż 1 mm; normy sugerują ±0,08/±0,04 cala (±2/±1 mm) w zaokrągleniach. Poprawia to żywotność części i ogranicza pękanie. Żebra i występy Żebra zwiększają wzmocnienie bez zwiększania objętości. Twórz płytkie, zaokrąglone żebra (stosunek wysokości do grubości nie większy niż 3:1) i równomiernie je rozmieszczaj, aby nie były zniekształcone. Przyklej żebra do ścian za pomocą zaokrągleń, aby uniknąć porowatości w miejscu przecięcia. Wysokość występów używanych do montażu lub gwintowania musi być równa ich średnicy, a gdy średnica jest duża, muszą one mieć żebra. Między występami należy zachować odległość 6,5 mm (0,25 cala). Tolerancje krytycznych wysokości mogą być zawarte w żebrach, takich jak w precyzyjnych projektach żeber ±0,001 cala (±0,025 mm). Otwory rdzeniowe i gwinty Otwory wykonane w rdzeniu sprawiają, że jest on lżejszy i pozwala na zastosowanie elementów takich jak gwinty. Maksymalna głębokość to około 3 mm średnicy, 9 mm otwór nieprzelotowy lub 24 mm otwór przelotowy; do 12 mm średnicy przy większych otworach. Średnica co najmniej 0,25 cala (6 mm), stosunek L/D nie większy niż 4:1 w małych otworach. Rozważania dotyczące linii podziału Najlepiej jest umieścić linię podziału w największym możliwym przekroju, aby uzyskać jak najmniejszą ilość błysku i umożliwić łatwe przycinanie. Należy unikać pionowych lub skomplikowanych linii; najlepsze są kąty proste płaszczyzny ruchu matrycy. Tolerancje na liniach podziału są sumą tolerancji liniowych, według przewidywanego obszaru. Tolerancja (+w) Do 10 +0,0045 11-20 +0,005 21-50 +0,006 51-100 +0,009 Tolerancje części precyzyjnych Odlewanie ciśnieniowe cynku ma jeszcze wyższe tolerancje precyzji niż standardowe, a czasami 65% tych specjalnych kontroli są










