Leitfaden zur Konstruktion von Aluminium-Druckgusswerkzeugen

Werkzeuge können die Bearbeitung von Gesenken, Werkzeugen oder Formen umfassen. Die Formen können dann zum Gießen anderer Metalle/Legierungen verwendet werden, deren Temperatur im Vergleich zum Formmaterial relativ niedrig ist. Die Konstruktion dieser Geräte hat große Bedeutung für Produktqualität, Leistung und Kosten. Für ein optimiertes Design sind besondere Überlegungen erforderlich. Der Blog bietet einen einfachen, aber aufschlussreichen Leitfaden zur Konstruktion von Aluminium-Druckgusswerkzeugen zur Erstellung praktikabler, effizienter und leistungsfähiger Formen.

Aluminium-Druckguss-Werkzeugmaterialien

Stahl ist das wichtigste Druckgussform Material. Allerdings finden auch einige hochfeste Aluminiumlegierungen Anwendung als Formmaterial. Beide Legierungen haben je nach mechanischen Eigenschaften ihre jeweiligen Vorteile und Nachteile.

Stahl

H13 und P20 gehören zu den am häufigsten verwendeten Werkzeugstählen in der Aluminium-Druckgussproduktion. Sie zeichnen sich durch hervorragende Härte, Stabilität und Politur sowie Korrosions-, Rost- und Verschleißfestigkeit aus. Je nach Spezifikation können sie enorme Produktionsraten ermöglichen. PAS940, Maraging 300 und Berliner Kupfer sind einige teure Alternativen.

Aluminium

Aluminiumformen eignen sich für die Produktion kleiner Stückzahlen. Sie bieten eine gute Wärmeübertragung, Wärmebehandlung, einen guten Produktionszyklus und sind kosteneffizient. Aluminium 7000 Serie Legierungen (7075) und 6061-T651 eignen sich für den Formenbau. Ihre Anwendung im Druckguss ist jedoch begrenzt und sie werden üblicherweise für Blasformen, Spritzgussformen und Strukturschaumformen verwendet.

DFM für Druckgusswerkzeuge

DFM (Design for Manufacturability) ist eine zentrale Strategie für die Konstruktion von Aluminium-Druckgusswerkzeugen. Sie steht für Produktions- und Fertigungsoptimierung. Der Schwerpunkt liegt auf der Sicherstellung der Leistung von Aluminium-Druckgussformen gemäß ihren Spezifikationen.

Diese vermeidbaren Operationen können bis zu 80% der Kosten abdecken. DFM bietet einen effektiven Ansatz zur Kostenminimierung ohne Ineffizienzen vor der Produktion. Einige wichtige Parameter für DFM von Druckgusswerkzeuge sind unten aufgeführt –

• Gewicht -Mehr Material erfordert eine längere Füll- und Verfestigungszeit, was die Werkzeugkosten erhöht. Durch die Einbeziehung von Hohl- und Taschenprofilen kann das Gewicht reduziert werden.
• Wandstärke –Eine gleichmäßige Wandstärke verbessert die Integrität, den Fluss und die Verfestigung und sorgt so für eine höhere Qualität. Sorgen Sie für einen allmählichen Übergang, falls sich die Wandstärke ändert.
• Entformungsschrägen –Es handelt sich um die Verjüngung der Gussoberflächen senkrecht zur Trennlinie. Ein unzureichender Entformungswinkel erschwert das Auswerfen von Aluminium-Druckgussteilen und macht sie anfällig.
• Trennlinien –Der Treffpunkt einer beweglichen und einer festen Hälfte bildet eine Trennlinie. Der Konstrukteur muss die Position dieser Linie kennen und darf keine Metalle verwenden, um die Werkzeugkosten zu senken.
• Oberflächenbeschaffenheit –Eine glatte Außenstruktur ist beim Aluminiumdruckguss immer wünschenswert. Durch die Angabe der Rauheit oder des Oberflächengrads kann eine glänzende, polierte und helle Oberfläche erzielt werden.
• Auswerferstifte –Diese Stifte sind entscheidend für die Verfestigung, Schrumpfung und Entnahme von Teilen aus der Matrize. Platzieren Sie einen Auswerferstift an stabilen Teilen wie Rippen und Vorsprüngen, um ein einfaches und gleichmäßiges Entnehmen zu ermöglichen.
• Rippen & Ecken –Sie sorgen für zusätzliche Steifigkeit und erhöhen die Festigkeit. Sie sind mit Hohlprofilen ausgestattet. Die Verwendung von Rippen anstelle von Dicke ist vorzuziehen. Eine Überbeanspruchung der Rippen muss jedoch vermieden werden.
• Rundungen und Radien –Abgerundete Außenkanten werden als Radien bezeichnet, während abgerundete Innenecken als Rundungen bezeichnet werden. Sie ermöglichen einen reibungslosen Ablauf und weniger Störungen und sorgen so für eine höhere Integrität.
• Hinterschnitte –Die beste Option ist, diese kostspieligen Ergänzungen zu vermeiden. Die Nummerierung außerhalb des Gebäudes hilft jedoch auch in unvermeidlichen Situationen. Auch die Platzierung unter Vorsprüngen kann Probleme verursachen.
• Materialfluss –Durch Softwaresimulation können Probleme im Metallfluss identifiziert werden. Moderne Gusskonstruktionen sind für ihre Perfektion in hohem Maße von diesen Simulationsprogrammen abhängig.
• Bosse –Sie dienen als Abstandshalter und Befestigungspunkte im Werkzeugbau. Große Rundungen sorgen für einen gleichmäßigen Fluss und ausreichende Formschrägen. Eine gleichmäßige Wandstärke ist ebenfalls erforderlich.
• Schrumpfung –Metallschrumpfung oder -kontraktion ist unvermeidlich. Dünnschliffe mit metallsparenden Kernen können die Schrumpfung reduzieren. Zusätzliche lokale Quetschstifte minimieren die Kontraktion zusätzlich.
• Löcher/Fenster –Zahlreiche Löcher und Fenster für elektronische Teile können das Auswerfen erschweren. Kleine, aber praktikable Öffnungen verhindern, dass geschmolzenes Metall eingeklemmt wird.

Weitere Informationen zu diesen Parametern und detaillierte Spezifikationen finden Sie in Sunrise Metal's Designleitfaden für Aluminiumdruckguss.

Überlegungen zur Konstruktion von Druckgusswerkzeugen für Anschnitt- und Kanalsysteme

Ein Anguss- und Angusssystem umfasst alle Zulaufkanäle für geschmolzenes Metall in die Form. Dazu gehören:

· Gießbecken

· Tore

· Läufer

· Tragegurte

· Anguss

Es sollte keine Stöße/Spritzer/Verunreinigungen/Schlacke/Gas/Verschwendung enthalten. Einfacher Versand der Form aus dem Feststoff Druckguss Auch Aluminium ist wünschenswert.

Eine unsachgemäße Konstruktion des Angusssystems kann zu schwerwiegenden Defekten wie Oxidation, Schrumpfung, Porosität und Erosion führen. Für eine funktionsfähige Konstruktion sind folgende Überlegungen entscheidend:

Einfrierzeit

Eine gute Kontrolle des Metallflusses kann die Hohlräume schnell füllen und die Dichte beibehalten. Flüssiges Metall im Steigrohr sollte langsamer gefrieren als das Gussteil. Daher ist die Gefrierzeit im Steigrohr für die Verfestigung länger.

Fördermenge

Die Speiser müssen über ausreichend Fassungsvermögen verfügen, um den Hohlraum für eine ordnungsgemäße Erstarrung zu füllen. Die Metalle müssen in den Speisern flüssig bleiben, damit der Guss erstarren kann. Lichtbögen und exotherme Verbindungen können dies gewährleisten. Gefrierzeit und Gefrierbedarf bestimmen in der Regel die erforderliche Speisekapazität.

Fütterungsbereich

Große Gussteile mit komplizierten Formen benötigen mehrere Speiser. Durch die Unterteilung der Gussteile in verschiedene Zonen können separate Speiser die Form versorgen. Diese Speiser sollten einen konstanten Temperaturgradienten aufweisen, der mit dem stark erstarrenden Bereich verbunden ist.

Bedeutung der Simulation für Druckgusswerkzeuge

Ein Simulationsprogramm ermöglicht die virtuelle Darstellung des gesamten Gießprozesses. Da die Herstellung physischer Prototypen im Druckgussverfahren sehr kostspielig ist, bieten softwarebasierte Simulationen eine schnelle und kostengünstige Lösung.

Mit fortschrittlicher Simulationssoftware können Sie ein Gussmodell analysieren und verschiedene Variablen im Zusammenhang mit der Produktqualität bewerten, darunter:

• Gießgeschwindigkeiten zur Steuerung der Verdunstung und Gasporosität
• Turbulenzen zur Vermeidung von Erosion, Einschlüssen und Einklemmungen
• Heiße Punkte zur Beseitigung zusätzlicher geschmolzener Einschlüsse
• Wärmegradient zur Berücksichtigung von Schrumpfung, Rissen und Spalten

Eine perfekte Darstellung der genannten Variablen kann den Aluminium-Druckguss beenden. Formenbau Fehler. Durch die Anpassung der Variablen lässt sich das Ergebnis effektiv, einfach und unmittelbar verändern.

Sunrise Metal ist ein Experte Hersteller von Druckgusswerkzeugen mit fortschrittlicher CNC-Bearbeitung und Rapid-Tooling-Funktionen. Kontaktieren Sie uns für alle Fragen zu den neuesten Werkzeugpraktiken und Tipps zur Kostensenkung für Ihr Druckgussprojekt.