精密壓鑄加工模具的基本知識(shí)
壓鑄是用于大規(guī)模生產(chǎn)的，由鋁，制成的零件成形工藝鎂，和它們的合金。鑄造過(guò)程在壓鑄機(jī)中進(jìn)行，壓鑄機(jī)分為熱室壓鑄機(jī)和冷室壓鑄機(jī)。主要區(qū)別在于，在熱室鑄造機(jī)中，裝有熔融金屬的容器位于機(jī)器內(nèi)部，而在其他情況下，容器則置于機(jī)器外部。在兩種類型的機(jī)器中，熔融金屬都從鑄造室通過(guò)一個(gè)或多個(gè)鑄造通道被壓入永久鋼模具的型腔中，在該型腔中，其形狀由模具確定并凝固。這些壓鑄模具由兩半組成，以便可以從模具中取出鑄件。進(jìn)料側(cè)半模安裝在壓鑄機(jī)剛性側(cè)的固定板上，而頂出側(cè)半模安裝在另一側(cè)的可移動(dòng)板上。在關(guān)閉之前，將兩半噴涂脫模劑，這樣以后就可以輕松地將鑄件從模具中脫模，并且板不會(huì)過(guò)熱。根據(jù)鑄件的尺寸，每小時(shí)最多可進(jìn)行300個(gè)鑄造周期。
極限負(fù)載
當(dāng)模具關(guān)閉時(shí)，熔體在高達(dá)1200 bar的壓力下被壓入模具中，最大模具填充速度為150 m / s（540 km / h）[1]。高閉合力和夾緊力要求將半模彼此擠壓并使模具保持閉合：在熱室壓鑄機(jī)中最大為8,000 kN（800 t），在冷室壓鑄機(jī)中最大為45,000 kN（4,500 t）。通過(guò)使用如此大的力，可以制造大型鑄件。關(guān)于材料和設(shè)計(jì)，用于此目的的模具必須設(shè)計(jì)成能夠永久承受與大量熔體有關(guān)的載荷。金屬凝固后，半模打開(kāi)，鑄件通過(guò)螺栓彈出或由機(jī)器人取下，然后進(jìn)行進(jìn)一步處理。
高性能鋼
關(guān)于壓鑄工藝的中心問(wèn)題是模具。它確定了必須傳遞到鑄件的輪廓，并且還應(yīng)使鑄件盡快固化。這樣，促進(jìn)了細(xì)晶粒組織的形成，這對(duì)鑄造質(zhì)量有利。為了獲得最佳的冷卻效果，模具在某些部分進(jìn)行了冷卻。另一個(gè)效果是縮短了生產(chǎn)時(shí)間，這提供了經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。壓鑄工具的設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)DIN 16760-1 [2]中進(jìn)行了描述。壓鑄過(guò)程中使用的工具不可避免地要承受高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷，并且必須能夠永久承受。例如，鋅的模具壓鑄件的使用壽命達(dá)到500,000至200萬(wàn)次循環(huán)。為了達(dá)到這種性能，壓鑄工具除上述模具外還包括模具嵌件，型芯，滑塊和頂出器，它們由高強(qiáng)度熱加工鋼如X40CrMoV5-1（1.2344）或特殊材料制成，例如硬質(zhì)金屬。在這些工具中起著非常重要作用的特性是高耐磨性，高延展性，高耐熱性，高熱撕裂性和熱耐磨性以及良好的導(dǎo)熱性。在選擇材料時(shí)，必須考慮其技術(shù)性能，工具的設(shè)計(jì)，其熱處理以及最后但并非最不重要的工具與待鑄造金屬之間的復(fù)雜相互作用。以此目的，
CAD / CAM系統(tǒng)
過(guò)去，壓鑄技術(shù)的工具是根據(jù)圖紙制造的，如今，設(shè)計(jì)人員使用3D CAD數(shù)據(jù)并使用最先進(jìn)的IT技術(shù)。在鑄造模具的設(shè)計(jì)中，必須同時(shí)考慮鑄造工藝（以及熔體流動(dòng)和冷卻）以及要制造的壓鑄件的幾何形狀和尺寸。鑄件應(yīng)具有均勻，細(xì)粒度的顯微組織，高尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性以及高表面質(zhì)量的特征。計(jì)算機(jī)輔助的模擬計(jì)算有助于使工具最適合壓鑄零件。工具制造商和模具制造商使用CAM系統(tǒng)進(jìn)行制造。CNC控制的銑床以及下沉和切割侵蝕機(jī)用于將成型輪廓高精度地整合到成型材料中。模具的制造非常復(fù)雜，因此很昂貴。
模具成本約占鋁壓鑄件總成本的20％ [3]。但是，對(duì)于大批量生產(chǎn)組件，從一定批量開(kāi)始，這比以其他方式（例如通過(guò)機(jī)加工）制造零件更具成本效益。另外，每個(gè)零件的制造時(shí)間更短。德國(guó)馬格德堡大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)研究所已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種標(biāo)準(zhǔn)化，省時(shí)的壓鑄模具設(shè)計(jì)程序[4]。
仍有很大潛力
壓鑄零件的設(shè)計(jì)多樣性以及對(duì)它們的要求不斷增長(zhǎng)。因此，對(duì)用于壓鑄的工具鋼的性能以及由這些鋼制造的工具和模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也在增加。這些鋼材，用于設(shè)計(jì)和仿真的軟件程序以及加工系統(tǒng)的功能在不斷發(fā)展。主題“數(shù)字化”（工業(yè)4.0）和“ 3D打印”正變得越來(lái)越重要。交易會(huì)正在響應(yīng)這一趨勢(shì)。EUROGUSS通過(guò)特別展覽“增材制造”特別關(guān)注該主題。通過(guò)使用數(shù)字技術(shù)，可以更有效地控制流程，并且可以更好地識(shí)別優(yōu)化潛力。
借助3D打印工藝，可以制造出無(wú)法通過(guò)常規(guī)工藝制造的零件，例如，用于壓鑄模具的嵌件具有復(fù)雜的形狀和集成的接近輪廓和彎曲的冷卻通道。根據(jù)Dr.Ing。壓鑄機(jī)制造商Oskar Frech的總裁兼首席執(zhí)行官Ioannis Ioannidis，鑄造機(jī)械協(xié)會(huì)的主席以及德國(guó)機(jī)械和設(shè)備制造商協(xié)會(huì)VDMA的增材制造協(xié)會(huì)的理事會(huì)成員認(rèn)為，在這一領(lǐng)域仍然存在很多模具制造潛力：“可以通過(guò)以下方式影響模具中的完整熱管理，例如，更好地保護(hù)模具免受磨損 并且會(huì)影響鑄造零件的質(zhì)量。”
鑄造廠如何從附加3D打印工藝所提供的眾多優(yōu)勢(shì)中受益？如今，只要有回報(bào)，創(chuàng)新的鑄造廠還可以結(jié)合使用3D打印的型芯和常規(guī)生產(chǎn)的模具。除了打印砂模以外，越來(lái)越多的鑄造廠也將3D打印機(jī)中的模型用于熔模鑄造。有關(guān)更多信息，請(qǐng)查看青蝠科技案例研究。
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文章來(lái)源：@青蝠科技 作者：青蝠科技
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