NINGBO CHIP MACHINERY CO., LTD.
الرئيسية / دليل تصميم الصب بالقالب الألومنيوم

دليل تصميم الصب بالقالب الألومنيوم


يمكن لأسلوب التصميم الصحيح أن يعزز بشكل كبير تجربة التصنيع الخاصة بك. إذا كنت تعمل في صناعة الصب بالقوالب أو ترغب في تحسين معرفتك بتصميم القوالب، فإن دليل تصميم الصب بالقوالب من الألمنيوم هذا هو بالضبط ما تحتاجه. سيجد المهندسون الميكانيكيون ومصممو المنتجات هذا الدليل مفيدًا جدًا. لقد ركزنا على تقديم بعض العوامل والقيود التصميمية الهامة التي يمكن أن تبسّط عملية الصب بالقوالب من الألمنيوم بشكل كبير، مما يؤدي إلى خفض تكاليف الإنتاج.

متطلبات التصميم

عند تصميم المسبوكات الألمنيومية، يجب أخذ تطبيقاتها ومظهرها وأدائها ودقتها والتكلفة الكبيرة في الاعتبار. يتعين عليك تحديد الغرض من الجزء وموازنة متطلباتك بما يتوافق مع الميزانية. وفيما يلي نبرز الأمور الرئيسية التي ينبغي مراعاتها عند تصميم الجزء.

استخدام الوظيفة

عند تصميم منتج ما، يجب أخذ تطبيقاته المحتملة بعين الاعتبار. لا يمكن للأجزاء المصبوبة من الألومنيوم أن تخدم الوظائف الهيكلية فحسب، بل يمكنها أيضًا تعزيز الجماليات. ولذلك، فقد أصبح بديلا شعبيا للمواد الأخرى.

نظرًا لحقيقة أن أجهزة الكمبيوتر الحديثة أصبحت أقوى بكثير من ذي قبل، فقد زاد وقت المعالجة عدة مرات. الأجزاء المضغوطة ليس لها أهمية هيكلية ممتازة فحسب، بل تمتلك أيضًا وظائف جمالية ممتازة.

يجب عليك تحديد الغرض من الجزء الموجود على آلة الصب بوضوح. يمكن أن يساعدك هذا في اختيار المادة المناسبة وتحديد التسامح المناسب لمعلمات التصميم بناءً على متطلباتك. يجب عليك أيضًا مراعاة مقاومة التآكل ونسبة القوة إلى الوزن والموصلية والخصائص الأخرى للجزء.

ومع ذلك، غالبًا ما ينتهي الأمر بالعملاء إلى الدفع مقابل الجودة والقوة التي تتجاوز متطلباتهم بكثير. لذلك، فإن الفهم الكامل للاستخدام الوظيفي للأجزاء سيساعدك على فهم عملية الصب بشكل أفضل.

متطلبات المظهر

بالنسبة لسبائك الألومنيوم الداخلية، المظهر ليس مهما. ولكن بالنسبة للمسبوكات الخارجية مثل الأصداف أو العلب، يصبح المظهر مهمًا جدًا.

يفضل المستخدمون النهائيون دائمًا المنتجات ذات المظهر الجمالي. لذلك، بغض النظر عن أداء المكونات، سيعطي المستهلكون الأولوية للمظهر. وبالتالي، يجب أن تتمتع الأجزاء الخارجية المصبوبة بمظهر جذاب.

ولذلك، عند تصميم الأجزاء، ينبغي النظر في الجانب الجمالي. خطط مسبقًا لتأثير المعالجة السطحية الذي ترغب في تحقيقه. يمكن أن توفر المعالجة السطحية الجيدة حماية إضافية ضد الظروف الجوية القاسية.

طريقة التجميع

يمكن أن تكون عملية تجميع سبائك الألومنيوم بسيطة نسبيًا أو معقدة جدًا، اعتمادًا على مدى تعقيد الأجزاء. معدات الصب التقليدية لها قيود معينة على أنواع الأجزاء التي يمكن صبها. لذلك، كان من الصعب جدًا في السابق إلقاء تفاصيل معقدة.

ومع ذلك، يمكن تقسيم الأجزاء المعقدة إلى أقسام مناسبة ومن ثم ربطها معًا من خلال طرق التجميع المناسبة بعد الصب. تتضمن بعض تقنيات تجميع القوالب الشائعة ما يلي:

  • إبزيم
  • الموضوع
  • لحام
  • مكونات معدنية مصبوبة بالحقن
  • ثقوب الحفر الأساسية، الخ.

قبل البدء في التصميم، يجب عليك تحديد تقنية تجميع محددة للأجزاء المصبوبة. نظرًا لأن طريقة التجميع يمكن أن تؤثر بشكل كبير على التصميم، يرجى اختيار خيار التجميع المناسب الذي يلبي متطلباتك.

ميزانية التكلفة

يجب عليك إجراء تحليل مفصل لميزانية التكلفة للمشروع. لأن مشكلة الميزانية تؤثر بشكل مباشر على كل جانب من جوانب أعمال التصنيع الخاصة بك. يجب أن يعتمد تصميمك على الميزانية لتلبية متطلبات الميزانية.

يمكن للمصممين ذوي الخبرة تقليل تكلفة الصب بشكل كبير دون المساس بجودة الأجزاء. يجب عليك الالتزام بمعايير تصميم معينة لتجنب الإفراط في تصميم الأجزاء وبالتالي تجنب التكاليف غير الضرورية.

على سبيل المثال، تمكنك إضافة الأخاديد من تصميم أجزاء أخف وزنًا دون التضحية بالأداء. ويمكنه أيضًا تقليل تكاليف المواد. علاوة على ذلك، فإن تقليل أو إزالة الشطب والزوايا الحادة يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف وتعقيد القوالب وعمليات الصب.

تصميم هيكل المنتج

يواجه التصميم السليم لأجزاء الصب بالقالب من الألمنيوم تحديات عديدة. فحتى أصغر التفاصيل في التصميم يمكن أن تؤثر بشكل كبير على عملية الصب. لذلك، ينبغي تصميم كل جزء بعناية وفقًا للمبادئ التوجيهية الموصى بها.

اختيار المواد

يمكن أن يختلف تصميم المنتج بشكل كبير اعتمادًا على اختيار المواد. كل سبيكة لها قيود معينة. لتحقيق أفضل سلامة وقوة لسبائك الألومنيوم، يلزم التصميم والتنفيذ الدقيق.

اعتمادًا على تركيبة عناصر السبائك المستخدمة في الألومنيوم، قد يختلف وزنها وسيولتها وقوتها وموصليتها ونقطة الانصهار وخصائص أخرى. ومع ذلك، ليست كل عناصر السبائك مناسبة لمواد الصب.

بعض سبائك الألومنيوم الشائعة التي يمكن استخدامها في الصب تشمل:

  • A380
  • A383 (ADC12)
  • أ413

هناك العديد من الأنواع الأخرى من سبائك الألومنيوم المتاحة. يجب عليك اختيار الخيار المناسب بناءً على احتياجاتك المحددة وقيود الميزانية.

مسودة

تعد زاوية المسودة واحدة من معلمات التصميم المهمة في صب قوالب الألومنيوم. يشير إلى درجة الاستدقاق أو الميل بين قلب وسطح الجزء وخط فراق القالب. نحن نسميها أيضًا زاوية المسودة.

يجب على المصمم توفير زوايا طرد كافية عند الضرورة. لأنه بدون زوايا طرد كافية، سيكون من الصعب إزالة المسبوكات بعد التصلب، ولا يزال هناك احتمال إتلاف الأجزاء أو حتى القالب نفسه.

اعتبارات تصميم المسودة

عند حساب متطلبات زاوية الفراق، يرجى أخذ العوامل التالية بعين الاعتبار:

  • بشكل عام، يتم اعتماد زاوية شطب مشتركة لمعظم المعالم الهندسية.
  • هناك بعض الاستثناءات للجدران والأسطح الداخلية. في مثل هذه الحالات، يكون حجم التهوية عادة ضعف حجم الجدران الخارجية.
  • قد تختلف متطلبات زاوية المسودة اعتمادًا على السبيكة المستخدمة في الصب. قد تحتاج إلى حساب زاوية المسودة بناءً على نوع سبائك الألومنيوم التي اخترتها.

سوف يوضح ما يلي التفاوتات القياسية لزوايا مسودة السطح الداخلي لسبائك الألومنيوم ذات الأعماق المختلفة.


يمكن حساب التفاوتات القياسية لأي سبيكة باستخدام المعادلة التالية.

إذا كنت ترغب في تحقيق زاوية مسودة أصغر، فيمكنك استخدام التفاوتات الدقيقة. ومع ذلك، فإن هذا يتطلب معالجة أكثر دقة ويتسبب في تكاليف أعلى. لذلك، يوصى بتجنب استخدام التفاوتات الدقيقة ما لم يكن ذلك ضروريًا للغاية.

فيما يلي تفاوتات الدقة لمسودة السطح الداخلي لسبائك الألومنيوم ذات الأعماق المختلفة.

هذه هي الصيغة لحساب التسامح مع دقة الجزء.

يرجى ملاحظة أن مسودة الرسم البياني أعلاه قد تم تضخيمها من أجل فهم أفضل للمفهوم. في الواقع، مسودة الرسم البياني صغيرة جدًا، وإذا لم تتم ملاحظتها بعناية، فمن المستحيل عادةً ملاحظتها على الإطلاق.


يموت متحرك ويموت ثابت

إن التصميم المنسق للقالب المتحرك والقالب الثابت له أهمية حيوية. حتى لو كان أحد هذه العناصر غير متناسق، فإنه سوف يعيق عملية صب الألومنيوم. عادةً ما يكون تصميم القالب المتحرك أكثر صعوبة. هيكل القالب الثابت بسيط نسبيًا، لكن القالب المتحرك يحتاج إلى التعامل مع المزيد من المكونات. عندما يتم حقن المادة في القالب، بسبب ضغط المادة الزائدة، قد ينزلق القلب للخارج، مما يؤدي إلى أبعاد كبيرة الحجم.



تعتمد تفاوتات مكونات القالب المتحرك على التسامح الخطي وتحمل منطقة الإسقاط. من بينها، يشير التسامح الخطي إلى طول شريط التمرير الأساسي للقالب، في حين تشير منطقة الإسقاط إلى رأس شريط التمرير الأساسي للقالب الذي يواجه المادة المنصهرة.

يمكن تنفيذ الحركة على طول اتجاه خطي متعامد مع منطقة الإسقاط. ولذلك، فمن الأفضل الحفاظ على التسامح لتحريك مكونات القالب عند الحد الأدنى لقيمة صفر درجة.

نظرًا لهيكل معدات الصب بالقالب، لا يمكن السماح إلا بالتفاوتات الكبيرة أو الإيجابية نسبيًا أثناء عملية الإنتاج. بناءً على بعض متغيرات المنطقة المتوقعة، فإن التفاوتات القياسية وتفاوتات الدقة هي كما يلي. NADCA التوجيهي.

خط الفراق

خط الفصل هو الموضع الذي يجتمع فيه نصفي القالب معًا لتشكيل الهيكل الكامل للمنتج. نظرًا لعملية الصب بالقالب، فإن تشكيل خط الفراق أمر لا مفر منه. لأن التصميم يتضمن دائمًا مكونين على الأقل.

يشير خط الفراق بوضوح إلى التمييز بين القالب المتحرك والقالب الثابت للقالب. يشير تسامح خط الفراق إلى الحد الأقصى لمقدار فصل القالب المسموح به لضمان التنفيذ السليم لعملية صب الألمنيوم.

عندما يحاول ضغط المادة إجبار نصفي القالب على الانفصال، فإن المادة سوف تتدفق من نقطة الفصل على طول خط الفصل. هذا هو عيب الفلاش في صب القالب. يتطلب الصب عمليات تشطيب إضافية لإزالة الفلاش والناهضات والبوابات ومنافذ الفائض. إن تسامح خط الفراق هو دالة للمنطقة المتوقعة للقالب، والتي تمثل سطح الفصل حيث تنتقل المادة المنصهرة من نصف قالب إلى الآخر.

لا تحتوي القوالب المغلقة تمامًا على فجوات بين بعضها البعض، وبالتالي فإن تسامح المنطقة المتوقعة يكون دائمًا إيجابيًا. تعتمد درجة فصل القالب على ضغط غلاف القالب وقوة التثبيت المطبقة لإبقاء نصفي القالب مغلقًا.

سيختلف التسامح مع خط الفراق اعتمادًا على السبيكة وحجم وعمق الجزء. قيم التسامح القياسية الموصى بها وقيم التسامح الدقيقة لخط فراق الصب هي كما يلي.

ومع ذلك، إذا تجاوزت المساحة المتوقعة للجزء المصبوب 300 بوصة مربعة، فيرجى استشارة مصنع الصب (1935.5 سم²).

بدل الآلات

يشير بدل المعالجة إلى كمية المواد الخام التي يمكن إزالتها من الجزء المصبوب من الألومنيوم النهائي. قد تحتوي المسبوكات على خشونة سطحية وأشكال هندسية تنحرف قليلاً عن التصميم الفعلي. ولذلك، بعد الصب، مطلوب معالجة ثانوية لتصحيح هذه الأخطاء.

النقطة الأساسية هي أن أفضل الخواص الميكانيكية وكثافة المسبوكات موجودة على السطح أو بالقرب من السطح. لذلك، ينبغي تحديد بدل المعالجة بعناية لتجنب اختراق الأجزاء الأقل كثافة.

ومع ذلك، خلال مرحلة التصميم، يجب تحديد قدر معين من بدل التشغيل الآلي لمتغيرات التصنيع والصب. إذا كان بدل المعالجة صغيرًا جدًا، فقد يفشل في تلبية متطلبات جودة السطح، ويكون هناك خطر ترك عيوب في الأجزاء.

من ناحية أخرى، فإن بدل المعالجة المفرط للأجزاء سيزيد من وقت الإنتاج وتكاليف العمالة والنفقات الإجمالية. إن التشاور مع مورد قوالب الصب مقدمًا سيساعدك على تحديد بدل المعالجة المناسب.

بشكل عام، يجب أن يكون الحد الأدنى المسموح به للتصنيع 0.010 بوصة (0.25 ملم) لتقليل تآكل الأداة وتقليل مسامية المسبوكات. الحد الأقصى لبدل المعالجة هو مجموع الحد الأدنى لبدل المعالجة وتشوه المسبوكات.

فيما يلي مثال على مقارنة بدلات التشغيل الآلي في موقعين مختلفين للنقطة المرجعية.

ومع ذلك، هناك حاجة إلى بعض الاعتبارات الإضافية للأجزاء المسطحة والكبيرة. يمكنك استشارة العجلات الخاصة بك للتأكد من قيم بدل المعالجة في هذه الحالة.

سمك الجدار

حاول دائمًا الحفاظ على سماكة جدار المكون بأكمله بشكل موحد. السمك الموحد مفيد لتحسين تدفق المعدن وتصلبه. ولذلك، فإن نوعية وسلامة الصب سيكون أفضل.

ومع ذلك، إذا كان يجب عليك توفير سُمك جدار متغير في تصميمك، فيجب عليك إدخال انتقال تدريجي على شكل زوايا/أقطار مستديرة بدلاً من تغيير السُمك بشكل مفاجئ. خلاف ذلك، ستبقى الحواف الحادة في التصميم الخاص بك.

في تصميم المنتج، يجب ألا تكون هناك حواف حادة. وذلك لأنه سيؤثر على تدفق المعدن ويجعل من الصعب إزالة القالب بعد الصب. ومع ذلك، إذا التقت الجدران عند خط الفراق، فيمكن الاحتفاظ بهذه الحواف.

تجنب الجدار السميك والرقيق جدًا

زيادة سمك الجدار ستزيد من صلابة الجزء. ومع ذلك، فإن الجدار السميك بشكل مفرط سوف يؤخر عملية التبريد، وبالتالي يعيق عملية التصلب. ولذلك، ما لم يتم اتخاذ التدابير المناسبة، فإنه سوف يؤدي إلى نوعية رديئة من الصب.

الجدران السميكة ستزيد أيضًا من وزن المنتج. لذلك، يميل مصممو المنتجات الذين يركزون على تقليل وزن المكونات إلى تفضيل استخدام الجدران الرقيقة. ومع ذلك، إذا تجاوز سمك الجدار حدًا معينًا، فستكون الصلابة منخفضة جدًا، وتكون عرضة للتشويه أثناء المعالجة الإضافية.

يمكن حل مشكلة التزييف من خلال المعالجة التدريجية. ومع ذلك، فإن جدران المسبوكات الرقيقة تفتقر إلى الصلابة والقوة. يمكن أن يؤدي تركيب أضلاع التسليح إلى تعزيز صلابة الجدران الرقيقة بشكل كبير، مما يجعلها أكثر استقرارًا.

ومع ذلك، فإن تكنولوجيا الصب بالقالب الحديثة متقدمة بالفعل بما يكفي للتعامل مع معظم معايير التصميم الرئيسية. ولكن لا ينبغي النظر في هذه التقنيات إلا إذا كان بإمكانها ضمان أداء أفضل أو فوائد اقتصادية للأجزاء.

تصميم خفيف الوزن

تعد المثبتات والأخاديد المعدنية من سمات التصميم الشائعة لتصميم المكونات خفيفة الوزن. يمكنها أن تقلل بشكل كبير من كمية المواد المطلوبة لتصنيع المكونات، في حين لا تؤثر على سلامتها وقوتها.

يشير توفير المساحة المعدنية إلى المساحات المجوفة الموجودة عادة داخل أضلاع التسليح، والتي تستخدم لتقليل استخدام المواد وبالتالي تقليل وزن المكون. المقاطع الموجودة بين أضلاع التسليح قليلة الفائدة وبالتالي يمكن إزالتها بأمان من التصميم.

اقتراحات التصميم لحماة المعادن

عند تصميم الواقيات المعدنية للأجزاء، يجب مراعاة النقاط التالية.

  • تجنب الحواف الحادة على الواقيات المعدنية. استخدم الزوايا/الأقطار الدائرية بأكبر نصف قطر ممكن. يجب أن يكون الحد الأدنى لنصف القطر 0.06 بوصة (1.524 ملم).
  • حافظ على سمك جدار موحد حول الواقي المعدني. حاول أن تجعل السُمك قريبًا من القيمة المعتادة الموصى بها.
  • قم بتوفير أكبر زاوية ممكنة قدر الإمكان.

جيوب يمكن أن تقلل الوزن بشكل كبير

الهيكل الشبيه بالحقيبة هو أسلوب آخر لإنقاص الوزن. يمكن استخدام الجزء ذو الجدران الرقيقة لاستبدال الجزء السميك بالثقوب، وبالتالي تقليل كمية المواد المطلوبة للإنتاج. ومع ذلك، فإن الهيكل الذي يشبه الكيس يسبب أحيانًا انكماشًا غير منتظم.


لذلك، عليك أن تقرر بعناية مكان استخدام التجاويف. يمكنك أيضًا استخدام أضلاع التسليح لتعزيز بنية التجاويف. سيؤدي ذلك إلى زيادة صلابة التجاويف وتحسين تدفق المعدن. كما أن تقليل كمية المعدن المستخدم يمكن أن يؤدي أيضًا إلى زيادة سرعة التبريد، وبالتالي تقصير دورة الإنتاج.

الشرائح والأنصاف

على الرغم من الاعتقاد السائد بأن الزوايا المستديرة والأنصاف الأقطار ليستا شيئًا واحدًا، فإنهما في الواقع مختلفان. فبينما يشير كلاهما إلى الحواف المستديرة في تصميم قطع الصب بالقالب من الألمنيوم، يُطلق على الزاوية الداخلية الناعمة اسم الزاوية المستديرة، بينما يُسمّى الحافة الخارجية الناعمة باسم الأنصف القطر.

في أي تصميم للصب بالقالب من الألمنيوم، تُعد الزوايا المستديرة والأنصاف الأقطار ميزات بالغة الأهمية. فهي تساعد بشكل كبير على تقليل الاضطراب الناتج أثناء عملية حقن المعدن، مما يضمن انسيابية أكبر لتدفق المعدن. ونتيجة لذلك، تتمتع القطع بسلامة هيكلية أفضل.

اقتراح لتصميم فيليه/نصف القطر

  • عندما يكون لسطحين متقاطعين زوايا حادة، فإن استخدام زوايا مستديرة أو أنصاف أقطار لتوصيلهما يمكن أن يمنع تركيز الضغط العالي في ذلك الجزء من القالب أو المكون.
  • شريحة/نصف قطر: بالنسبة لأي حواف أو زوايا على طول خط فراق القالب، لا يلزم وجود شريحة/نصف قطر.
  • قم بتوفير زاوية سحب كافية للشرائح المتعامدة مع خط الفراق.

يمكنك تصميم الشرائح/نصف القطر في الأجزاء وفقًا للإرشادات التالية.

الانكماش

الانكماش ظاهرة شائعة جدًا ولا مفر منها. فعندما يمر أي سبيكة معدنية بمرحلة التبريد والتصلب بعد إذابتها، يحدث لها انكماش إلى حدٍّ ما. لذلك، يتعين على المصممين إجراء التعديلات اللازمة على تصميم المنتج لتوفير مساحة كافية لاستيعاب الانكماش.

تُعد الأجزاء السميكة أكثر عرضة للانكماش، مما يؤدي إلى تكوّن مسام داخلية. كما أن ارتفاع درجة الحرارة في مناطق معينة قد يسبب أيضًا الانكماش، وبالتالي نشوء المسام. لذا ينبغي تحسين تصميم القالب لتبريد هذه المناطق بشكل موضعي، إلا أن ذلك قد يؤدي إلى زيادة دورة الصب.

تقنيات للحد من انكماش الصب

يجب على المصممين اتباع اعتبارات التصميم التالية لتقليل انكماش مصبوبات الألومنيوم.

  • في التصميم، ينبغي تجنب المقاطع المفرطة أو السميكة. إذا كان ذلك ممكنًا، يجب مراجعة التصميم لاستخدام أقسام أرق ومواد أساسية توفر المعدن.
  • إن إضافة أضلاع مسطحة أو رأسية إلى الجدار يمكن أن يحسن خصائص التغذية ويقلل من ميل الانكماش.
  • يمكن أن تؤدي إضافة دبابيس الضغط إلى تقليل الانكماش في مناطق معينة.

الرئيس

بالنسبة للأجزاء التي يتعين تركيبها في مواقع أخرى، تُعد البراغي المثبتة ضرورية للغاية؛ فهي تعمل كنقاط دعم وتركيب. ومع ذلك، إذا كان تصميم وموضع هذه البراغي غير مناسبين، فقد يؤدي ذلك إلى صعوبات في التصنيع وبالتالي زيادة التكاليف.

كما أن البراغي تزيد من متطلبات المواد ووزن المسبوكات الألمنيومية. ويمكن إعادة تصميم هذه النتوءات بالشكل التالي للحصول على أجزاء أخف وزناً.

اعتبارات التصميم لتصميم بوس

فيما يلي بعض اعتبارات التصميم التي يجب أخذها بعين الاعتبار عند تصميم الرؤوس في الأجزاء.

  • إذا كانت هناك حاجة إلى فتحة، فحاول إضافة فتحة في منتصف المنصة المرتفعة لتحقيق سمك جدار موحد.
  • قم بتوفير زوايا مستديرة أكبر للنتوءات للسماح بتدفق المعدن المنصهر بشكل مناسب.
  • يوصى بإضافة الأضلاع، لأنها يمكن أن تساعد في ضمان ملء النتوء جيدًا وتوفر أيضًا قوة إضافية للنتوء.
  • توفير تهوية كافية للنتوء بحيث يمكن إخراج المسبوكات بسهولة أكبر.

هذا مقطع فيديو قصير يشرح عملية التطبيق والتصميم للمنصة المرتفعة في عملية الصب بالقالب.

الأضلاع





تصميم المسافة من الثقب إلى الحافة

إذا كان الثقب قريبًا جدًا من حافة الصب الألمنيومي، فستنخفض مقاومة المقطع العرضي. ينبغي الحفاظ على الحد الأدنى للمسافة بين الثقب والحافة لتجنب تركّز الإجهاد المفرط في هذه المنطقة. لذلك، يجب تحديد المسافة المناسبة بين الثقب والحافة بناءً على قطر الثقب. كما ينبغي أيضًا الحفاظ على الحد الأدنى للمسافة الصافية بين ثقبين متجاورين. ولتحقيق ذلك، يجب أخذ أقطار الثقبين ومناطق تركز الإجهاد الخاصة بهما بعين الاعتبار. 

يُعدّ وجود مسافة كافية أمرًا ضروريًا لتفادي ظهور مناطق ضعيفة. وإذا كانت المسافة بين الثقب والحافة غير كافية، يمكن أيضًا النظر في إجراء معالجة ثانوية.

الثقب والنافذة

In terms of design difficulty, holes and windows are usually the easiest to handle. However, even the simplest features in aluminum die-cast parts require careful attention to details during the design process. During the design, it is necessary to ensure manufacturability.

The most common applications of holes and windows are in the casings of various electronic devices, such as laptops and calculators. These devices require many holes to be placed. This layout causes problems for the flow of metal. 

You can better understand this issue intuitively through this video.

Holes and windows can also make it difficult to remove the castings. This is because the solidification shrinkage of the parts can cause the castings to get stuck in the mold. When designing holes and windows, you can follow the following tips to solve these problems.

  • Provide sufficient demolding capacity to solve the ejection problem. From the calculation of demolding capacity, you will notice that: holes and windows require a larger demolding capacity than any other structure. This is because flat and closed walls are set along the inner circumference.
  • To prevent any problems during the metal flow process, you can use a bridge-like structure to ensure that the metal can flow continuously through the holes and windows. Providing lateral feed ports, burr and overflow ports can ensure smooth flow of the metal within the component. You can easily trim these additional structures later.
  • If your design permits, you should remove the large window and replace it with a series of small holes. Because long windows can disrupt the metal flow and compromise the integrity of the casting.

الأُنوية الجانبية / الشرائح

أي ثقوب أو أجزاء مخدومة موازية لخط الفصل في التصميم ستزيد بشكل كبير من تعقيد عملية الصب بالقالب الألمنيوم، وقد تجعل حتى صب الجزء باستخدام الطرق التقليدية أمراً مستحيلاً. كما أن النوى الجانبية/الشرائح يمكنها بسهولة إنتاج أجزاء تحتوي على ثقوب وعناصر مخدومة.


حاول تجنبها قدر الإمكان

يجب على المصممين محاولة محاذاة هذه الميزات الهندسية بالتوازي مع اتجاه إخراج القالب، أو إعادة تصميم الجزء للتخلص من الحاجة إلى القلب/الشريحة. يوضح المثال التالي كيفية إعادة تصميم الجزء للتخلص من الحاجة إلى النوى الجانبية.
ومع ذلك، في بعض الحالات، يجب عليك تقديم النوى/الشرائح لصب الميزات دون الحاجة إلى معالجة لاحقة. يمكنك تصميم شرائح أساسية أو قضبان سحب للتخلص من الحاجة إلى معظم (إن لم يكن جميع) عمليات المعالجة الثانوية.

لذلك، يمكن التخفيف من الصعوبات الناجمة عن زيادة تكلفة القالب الأولية ودورة الصب الطويلة عن طريق تقليل عدد خطوات المعالجة الثانوية. ونتيجة لذلك، تم تحسين تكرار الأجزاء بشكل ملحوظ.

آلية العمل

عادةً ما يتم تشغيل آلية السحب الأساسية الجانبية وحركة المنزلق بواسطة دبابيس مائلة أو أسطوانات هيدروليكية. المسامير المائلة عبارة عن أجهزة ميكانيكية تستخدم لحركة السحب/التمرير الأساسية. يمكن لتسلسل الفتح والإغلاق للقالب الرئيسي تنشيط المسامير المائلة.

ولذلك، يمكن استخدام المسامير المائلة دون مصدر طاقة إضافي. تكلفة الإنتاج أقل أيضًا. ومع ذلك، قد تتداخل المسامير المائلة مع تفكيك المسبوكات، وهي مناسبة فقط للشرائح القصيرة.

يواجه شريط التمرير العلوي أيضًا صعوبة في استخدام وصلات الدبوس ويمكنه استخدام النوابض فقط. استخدام الطريقة الهيدروليكية يمكن أن يحل هذه المشاكل. يمكنك تحديد دورة واستخدام شريط التمرير العلوي. لن تتداخل مع إعادة تدوير المسبوكات.

هناك طرق حركة أخرى يمكن استخدامها للنواة/ذاكرة الوصول العشوائي. يجب على المصمم اختيار طريقة الحركة المناسبة بناءً على عوامل مثل الميزانية، وحجم الإنتاج، وحجم الجزء، وطول سفر النواة/ الكبش في عملية الصب.

يمكنك مناقشة الأمر مع مصنع الصب الخاص بك للحصول على الاقتراحات المناسبة فيما يتعلق بتصميم آلية السحب/الشريحة الجانبية. نحن نرحب أيضًا باستفساراتك وسنبذل قصارى جهدنا لمساعدتك.

تشكيل الخيوط

عند الحديث عن تشكيل الخيوط، نركز بشكل رئيسي على صب الخيوط الخارجية. وعلى الرغم من أنه يمكن من الناحية النظرية صب الخيوط الداخلية، إلا أن تعقيدها وارتفاع تكلفة عملية التصنيع يجعلانها غير مثالية.

يمكن تصنيع الخيط الخارجي بسهولة باستخدام جهاز تقليدي لصب الألمنيوم بالقالب مع ضبط خط الفصل بشكل صحيح، أو باستخدام آلية منزلقة بسيطة. أما الخيط الداخلي، فيتطلب تجميعًا يُستخدم لتدوير القالب الداخلي داخل القالب.

وهذا يؤدي إلى زيادة تكلفة الأدوات والقطع. ولتعزيز سرعة الإنتاج وخفض التكاليف، عادةً ما تُعالج الخيوط الداخلية كعملية ثانوية، مما يلغي الحاجة إلى إزالة القطع المعدنية من الثقب.

التسامح المثالي للخيوط

يمكن تشكيل الخيوط بسهولة بواسطة آلة صب الألمنيوم. عادةً ما تقتصر خيوط الصب على الخيوط الخارجية التي لا تتطلب مستوى دقيقًا من الملاءمة.

إذا كنت بحاجة إلى درجة دقة محددة للجزء الخاص بك، فيمكنك دائمًا استشارة مصنع الصب الخاص بك. المعالجة الثانوية لتحقيق دقة أفضل، قد تكون التعديلات ضرورية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتبع القطر الرئيسي تعريف ملف تعريف الخيط المحدد المتفق عليه بين الطرفين.

الحد الأقصى والحد الأدنى للتفاوتات لبعض عمليات تشكيل الخيط المثالية هي كما يلي:

اعتبارات تصميم الموضوع

ومع ذلك، عند إنشاء المواضيع، يرجى مراعاة النقاط التالية.

  • قد تكون عمليات التشذيب الإضافية ضرورية لإزالة أي نتوءات تتشكل بين الخيوط.
  • حاول تطبيق التفاوتات المباشرة قدر الإمكان بدلاً من تحديد درجة ملائمة الخيط.
  • تتضمن هذه القيم حدود التسامح لمكونات القالب المتحركة وخطوط الفراق والأبعاد الخطية.
  • عندما تكون هناك حاجة إلى تفاوتات أكثر صرامة للخيوط، يرجى استشارة مصنع الصب.
  • يمكن أن يؤدي الحفاظ على سلاسة الخيوط عند خط الفراق إلى تبسيط عملية التصنيع بشكل كبير. نظرًا لأن الخيوط ذات القطر الكامل ليست ضرورية. إن الحفاظ على سلاسة الخيوط يسمح للقالب بالتحرك قليلاً دون التأثير على الجزء.

يوضح الرسم البياني التالي تكوين الخيط الخارجي الموصى به.

إدراج

الإدراج عبارة عن قطعة صلبة من المادة تُدمج في القالب وتتكامل مع الجزء المصبوب بالضغط على الألومنيوم. وعندما لا تلبّي السبيكة المختارة المتطلبات، ويقتضي التصميم دمج مكوّنات مصنوعة من مواد أخرى، تصبح الحاجة إلى الإدراج ضرورية. 





اقتراحات بخصوص الإدراج

  • تحديد جميع المواصفات المطلوبة من قبل مصنع الصب بشكل واضح. نظرًا للفجوة الكبيرة في القالب، تتطلب الإدخالات عادةً تفاوتات أكثر صرامة. يرجى الحصول على موافقة مصنع الصب للتأكد من أن التفاوتات المسموح بها كافية.
  • إذا كان العميل يرغب في توفير الشفرات، يرجى التفاوض مع مصنع الصب للتأكد من أن التفاوتات المسموح بها تتماشى مع اقتراحات مصنع الصب. لأن الشفرات ذات التفاوتات غير المناسبة قد تؤدي إلى تلف القالب بشكل خطير.
  • تحليل الضغط الناجم عن إدراجات. تأكد من أن هذه الضغوطات ليس لها تأثير طويل المدى على أداء المنتج.
  • يمكن تشكيل الملحق بأي طريقة حسب الحاجة للتأكد من أنه يوفر قوة تثبيت كافية لظروف الحمل المتوقعة.
  • تجنب الزوايا الحادة وغيرها من الميزات التي قد تسبب تركيز الضغط في الأجزاء.

تحت القص

يشير مصطلح «التحتية» عادةً إلى الميزات أو الأسطح الهندسية المقعرة الموجودة على الجزء والتي يتعذر الوصول إليها باستخدام سكين مستقيم. وفي عملية الصب بالقالب، تُشير التحتية إلى الميزة التي تمنع إخراج الصب بواسطة آلية سحب واحدة.




  • ناقش مع الشركة المصنعة إمكانية استخدام أدوات قطع متخصصة قادرة على الوصول إلى المناطق الصعبة، مثل الأدوات ذات الشكل T أو الشكل V.

تصميم المزاريب

الشق هو ثقب ضيق، وقد يكون طرفه محدبًا أو غير محدب. يظهر بشكل رئيسي على الأجزاء الألمنيوم المستطيلة المسطحة. وعادةً ما يكون طوله محدودًا. ويكون الشق دائمًا مستمرًا، أي أنه يخترق الجزء بالكامل.

اعتمادًا على طول الشق وشكله، توجد أنواع مختلفة من الشقوق، مثل الشق المحدد الطول من الجانبين، والشق المحدد الطول من جانب واحد، أو الشق شبه الدائري المطول.

يمكن أن تتكون الشقوق من أشكال وأحجام متعددة، مثل الشقوق على شكل حرف T، والشقوق على شكل ذيل الحمامة، والمستطيلات، والقاع المسطح، والشقوق على شكل حرف V، والأقواس، وغيرها. وعادةً ما تُقطع على طول الحافة وتُستخدم كعناصر لتثبيت المكوّنات المصنوعة من مواد أخرى.

يمكن للشقوق والأخاديد في التصميم أن تعمل كعناصر تثبيت للمكوّنات الأخرى. كما توفر فتحات تسمح بمرور المكوّنات الأخرى (مثل المفاتيح، والذراعات، وغيرها).


تصميم الحاقن

بسبب انكماش التصلب، تميل المسبوكات الألمنيومية المتصلبة إلى الالتصاق بالقالب. لذلك، يلزم وجود بعض مكونات الإخراج لتطبيق قوة إضافية من داخل القالب، بما يضمن إمكانية إخراج المسبوكات.

يمكن أن يتكون آلية الإخراج في معدات الصب بالضغط من عدة مكونات. ويتألف قالب الصب بالضغط أساسًا من جزأين: نصف القالب العلوي ونصف القالب السفلي. ويحتوي القالب السفلي على آلية الإخراج.

خط الفصل هو النقطة التي تنفصل عندها نصفا القالب. وبعد اكتمال عملية الصب، ينفصل القالب السفلي عن خط الفصل. ومع ذلك، وبسبب تعقيد المعدات وتعدد تكوينات القوالب، يصبح نظام الإخراج أكثر تعقيدًا.


دبوس القاذف

وظيفة قضيب الدفع هي دفع الصب المتصلب خارج القالب. وظيفة أخرى لقضيب الدفع هي تثبيت المسبوكة لمنعها من الانحناء بسبب الضغط المركز أثناء عملية التصلب. ومع ذلك، فإن عيب قضيب الدفع هو أنه سيترك علامات على الصب.

لذلك، يجب على المصممين اختيار موضع وحجم قضيب الدفع بعناية بناءً على الحجم والهيكل والعوامل الأخرى الخاصة بالصب. عند تصميم قضيب الدفع، ينبغي اتباع الإرشادات التالية.

  • ضع دبوس القاذف في المنطقة غير الوظيفية من الصب، مثل الجزء السفلي من التجويف العميق، أو منفذ الفائض، أو النتوء، أو الجزء السفلي من الضلع.
  • عند إزالة المسبوكات، سيترك قضيب الدفع علامات. ولذلك، يرجى عدم وضع السطح الخارجي للمسبوكات تجاه قضيب الدفع.
  • التسامح الموصى به لعلامة الدبوس البارزة أو الغائرة هو 0.015 بوصة (0.381 مم).
  • يرجى اتباع نصيحة عمال الصب، حيث يمكنهم مساعدتك في اختيار الحجم والموضع والكمية الأكثر ملائمة لدبابيس التثبيت.

يمكن لطريقة تصنيع القالب الصحيحة أن تقلل بشكل كبير من العلامات التي يتركها قضيب الدفع. ومع ذلك، لا تزال هذه العلامات واضحة للعيان. يجب أن تتفق الشركة المصنعة للمعدات الأصلية والشركة المصنعة للصب على موضع تركيب قضيب الدفع.

يرجى أيضًا ملاحظة أن الأهداب ستتشكل حول الدبوس العلوي. عادة، ما لم يعترض العميل، لن تحدث هامش. يمكن تسطيح أطراف الدبوس العلوي لتقليل تأثيرها.

لوحة القاذف

يمكن أن تكون لوحة القاذف بمثابة مكون إضافي لدبوس القاذف، أو يمكن استخدامها بشكل مستقل. عادة، يستخدم مصنع الصب لوحة القاذف كسطح تركيب لدبوس القاذف. نظرًا لأن الضغط يتم تطبيقه فقط على لوحة القاذف، فإن دبوس القاذف سيدفع دبوس القاذف للأمام في نفس الوقت ويسحب الصب.


يمكن أيضًا أن تعمل لوحة القاذف بشكل مستقل دون الحاجة إلى دبوس القاذف. ومع ذلك، فإننا عادةً ما نراها فقط في القوالب الدقيقة. يتم استخدام القوة التي تطبقها لوحة القاذف على الجزء لإخراجه. ميزة ذلك هي أن لوحة القاذف لا تترك أي علامات على الصب كما يفعل دبوس القاذف.

حافة حادة

في تصميم المسبوكات الألمنيومية المصبوبة بالقالب، ينبغي تجنّب وجود الحواف الحادة. إذ تؤدي الحواف الحادة إلى ظهور نقاط ساخنة داخل المسبوك، وبسبب انكماش التصلب، تُحدث هذه النقاط تركّزًا للإجهاد، مما قد يؤدي إلى ظهور عيوب بسهولة عند الزوايا. بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ تطبيق الطلاء على الحواف الحادة أمرًا صعبًا جدًا.



خاصية الختم بالضغط

يُعد أداء إحكام الضغط مؤشراً لتقييم سلامة المسبوكات الألومنيوم المصبوبة بالقالب، حيث يدل على قدرتها على تحمل مستوى معين من ضغط السوائل. وفي بعض الحالات، قد يشترط المشتري أن تتمتع المسبوكات بأداء إحكام ضغط محدد.


يتحدد أداء إحكام الضغط إلى حد كبير بناءً على كثافتها ومسامية مادتها. فحتى نسبة صغيرة من المسامية يمكن أن تؤثر في أداء إحكام الضغط للمكوّن، وقد تؤدي إلى تسرب أثناء الاستخدام. وهناك عوامل متعددة تؤثر في كثافة ومسامية المسبوكات الألومنيومية.


الهواء المحبوس داخل الألومنيوم - يعد هذا مصدر قلق رئيسي لجميع المصنعين. فعند حقن المعدن المصهور تحت ضغط مرتفع، يمكن أن يؤدي المقاومة الناجمة عن الهواء المحبوس إلى تكون مسام. كما أن وجود ثقوب هوائية في المسبوكات قد يقلل من كثافتها، مما يهدد سلامتها الهيكلية.


هناك العديد من العوامل التي تساهم في تشكّل المسام، مما يجعل من المستحيل أن تكون المسبوكات خالية تماماً من المسام. إن تطبيق مبادئ تصميم المنتج للتصنيع (DFM) بفعالية، إلى جانب ضوابط جودة صارمة طوال عملية الإنتاج، سيؤدي إلى تحقيق الكثافة المناسبة والحد الأدنى من المسامية.

العوامل التي تؤخذ في الاعتبار عند تصميم القوالب

يجب على المصممين أخذ المعايير التصميمية التالية بعين الاعتبار لتحقيق أفضل أداء لختم الضغط في قطع الصب بالقالب الألمنيوم.

  • اتبع بعناية الإرشادات الخاصة بالزوايا المستديرة، والألواح التعزيزية، وتصميمات الزوايا. وإلا فلن يكون تدفق المعدن سلسًا، وقد تؤدي الاضطرابات إلى ظهور مسام.
  • حاول الحفاظ على سمك الجدار موحدًا لتسهيل تدفق المعدن بسلاسة. تجنب الأقسام السميكة وأي تغييرات مفاجئة في السمك.
  • بالنسبة للثقوب التي تتطلب ختمًا تحت الضغط، يُفضل استخدام طريقة الحفر بدلاً من المعالجة الميكانيكية لتقليل تأثير المسامية.
  • يجب توفير زوايا انحدار كافية لجميع الثقوب والقنوات غير المعالجة لاحقًا. ومع ذلك، إذا كان سيتم تشغيل الثقوب الأساسية بعد الصب، فيجب توفير الحد الأدنى من زاوية الانحدار.
  • قم بمحاكاة عملية الصب بالقالب الألمنيوم بأكملها لمساعدتك على تحديد المشكلات المحتملة مسبقًا. أجرِ تحليل تدفق القالب لتحديد أي ميزات في القالب يمكن أن تحسن جودة القطع المصبوبة.
  • يمكن لمعدات الصب بالقالب بمساعدة الفراغ أن تقلل بشكل كبير من نسبة المسامية في قطع الصب بالقالب الألمنيوم. ونتيجة لذلك، تقل عدد العيوب في القطع وتتحسن كثافتها.

عملية المعالجة الثانوية

يمكن أن تؤثر عمليات المعالجة الثانوية أيضًا على مقاومة الضغط في المسبوكات الألمنيومية. ينبغي اتباع الإرشادات التالية أثناء المعالجة.


قوة الجزء

تؤثر متطلبات المتانة للأجزاء المصنوعة من الألمنيوم بشكل كبير على التكلفة الزمنية الإجمالية للإنتاج. لذلك، يمكنك مناقشة متطلبات المتانة للأجزاء بوضوح مع مصنع الصب بالقالب لاختيار طريقة تصميم عملية ومجدية لصب الألمنيوم بالقالب.

تعتمد متانة المسبوكات الألومنيوم على عوامل كثيرة. وهنا نقدم بعض النصائح حول كيفية ضمان متانة المسبوكات.

  • أولاً، يجب اختيار نوع مناسب من سبيكة الألمنيوم. إذ إن السبيكة المستخدمة في التصنيع تؤثر بشكل كبير على متانة الأجزاء. ومع ذلك، فإن المتانة الميكانيكية ليست المعيار الوحيد الحاسم؛ إذ ينبغي أن تتمتع السبيكة المختارة بقابلية تشغيل كافية وتلبية متطلبات أخرى أيضاً.
  • يفضل صب أكبر عدد ممكن من التفاصيل في الموقع قدر الإمكان؛ إذ إن أي تفاصيل تُعالج لاحقاً ستؤدي إلى إجهاد أثناء المعالجة في مكونات الألمنيوم.
  • استخدام عملية الصب بالقالب باستخدام الألمنيوم بمساعدة الفراغ لتقليل المسامية في الأجزاء، مما يزيد من كثافتها وبالتالي يعزز السلامة الهيكلية والمتانة.
  • إضافة أضلاع تعزيز إلى الجزء رقيق الجدار والسطح يسهم في تعزيز استقراره.
  • تُعدّ الحواف الحادة نقاط تركّز الإجهاد، ولذلك تكون هذه المناطق عرضة للفشل؛ لذا يُنصح باستخدام زوايا مدورة لزيادة صلابة الجزء.

ميزات ثانوية

يتطلب معالجة التفاصيل الدقيقة أدوات أكثر دقة. كما أن الوقت والتكلفة وصعوبة معالجة هذه التفاصيل تكون أعلى بكثير. أما الميزات ذات التحملات القياسية فيمكن تحقيقها بتكلفة أقل نسبيًا وبدقة كافية لتلبية احتياجات أي مستهلك عادي.


ومع ذلك، إذا كان الجزء الخاص بك يُستخدم في تطبيق شديد التعقيد، فقد تحتاج إلى تحملات دقيقة جدًا. ويُطلق على المعالجة التي تتجاوز مستوى معين اسم المعالجة الدقيقة، ولا تستطيع أدوات المعالجة القياسية تحقيقها.


تتعامل المعالجة الدقيقة مع ميزات التشغيل ذات التحملات التي تقل عن ملليمتر واحد بكثير. وبالمقارنة مع أي عملية تشغيل قياسية، فإن تكلفتها مرتفعة للغاية. ولذلك، ما لم يكن ذلك ضروريًا تمامًا، ينبغي للمصممين تجنّب تحقيق مثل هذه الدقة العالية في تصاميمهم.


إذا ظهرت عيوب في القالب مبكرًا، فسيؤدي ذلك إلى تكاليف صيانة كبيرة. لذا يجب بذل الجهود للحد من العيوب الصغيرة بهدف تقليل تكلفة القالب.

النقش بالصب في القوالب

ستحتوي معظم المسبوكات الألمنيوم على نوع من النصوص أو الزخارف. وقد تكون هذه النصوص أو الزخارف حروفًا، أو شعارات، أو علامات تجارية، أو رموز تواريخ، أو أرقام إنتاج، وهي مفيدة لتتبع سلسلة التوريد، وتعزيز العلامة التجارية، وتحقيق العديد من الأغراض الأخرى.

يمكن تنفيذ النقش أو الزخرفة على الأجزاء باستخدام ثلاث طرق في عملية الصب بالقالب.

  1. كعنصر بارز
  2. كعنصر غائر
  3. الحروف البارزة على اللوحة المقعرة

على العكس من ذلك، تتطلب الأحرف المنقوشة على المسبوكات الألمنيوم وجود ميزات بارزة، والتي يتم إدخالها في فولاذ القالب. ويكون تصميمها أكثر تعقيدًا قليلًا، كما أن تكلفة صيانتها أعلى.

ومع ذلك، إذا رغب المصمم في الحفاظ على سطح مستوٍ، فيمكن تصميم النص كجزء بارز داخل لوحة مقعرة. وهذه الطريقة أكثر عملية، إذ يمكن استخدام الجزء المقعر دون الحاجة إلى القلق بشأن إتلاف القالب.

إرشادات أخرى

  • يجب أن يكون سطح (سمك الخط) لأي حرف أو رمز 0.010 بوصة (0.254 مم) على الأقل أو أكبر.
  • يجب أن يكون ارتفاع الخطوط أو الرموز مساوياً أو أقل من سمك الخطوط.
  • إذا كان أي نص أو زخرفة تحتوي على تفاصيل معقدة أو حروف دقيقة، فقد لا تكون واضحة أثناء عملية الصب. لذلك، يرجى محاولة تبسيطها قدر الإمكان.
  • يجب ألا تقل زاوية المسودة عن 10 درجات.

من المفترض أن يكون اتباع هذه الإرشادات مفيدًا في معظم المواقف. إذا كانت لديك أي متطلبات أخرى، فيمكنك دائمًا استشارة مصنع الصب الخاص بك للحصول على المشورة المناسبة.