Литье под давлением в алюминиевые формы: эффективное, экономичное производство сложных деталей

Литье под давлением — производственный процесс, используемый для производства прототипов и реальных продуктов. Он надежен и эффективен, так как позволяет производство сложных деталей продуктов с лучшим качеством и выходом. Процесс литья под давлением в огромной степени зависит от дизайна и материалов, используемых в лучшем производстве. Поэтому производители, ищущие более простые процессы форм, позволяющие лучшие продукты по более низкой стоимости, предпочитают использование литья под давлением в алюминиевые формы.

Конвенциональный процесс литья под давлением / процесс литья под давлением в стальные формы определенно производит долговечные продукты. Однако они оставляют желать лучшего, так как они не гарантируют быстрое производство. В этой статье мы обсудим алюминиевые формы для литья, их преимущества, недостатки и особенности. Читайте дальше.

Что такое литье под давлением в алюминиевые формы?

Литье под давлением в алюминиевые формы — инновационная техника, основанная на литье под давлением, используемая для производства деталей (прототипов/реальных продуктов) с алюминиевым инструментом. Это идеальная альтернатива литью под давлением в сталь в быстром прототипировании и имеет широкое применение в автомобильной, авиационной и промышленных процессах.

Алюминиевая форма идеальна, потому что она гарантирует легкое производство сложных продуктов с минимальными деталями. Также она гарантирует стабильные продукты с последовательными структурами, высокой точностью и гладкими поверхностями. Это результатом её свойств, таких как способность эффективно передавать тепло из формы и гарантировать более быстрое формирование продукта.

Литье под давлением в алюминиевые формы VS Литье под давлением в стальные формы

Конвенциональное литье под давлением полагается на стальные формы для производства большого количества деталей. Однако стальное литье обладает определенными ограничениями. Поэтому существует необходимость в альтернативном процессе, как процесс литья в алюминий.

Основываясь на разных особенностях, есть много различий между алюминиевой формой литья и стальной формой для пластикового литья под давлением. Это выходит за пределы материалов, используемых для их изготовления (алюминий и сталь), и больше основано на их особенностях, дизайнах и применениях.

Ниже приведены несколько значимых различий между алюминиевой формой и стальной формой для пластикового литья под давлением.

· Гибкость

Стальные формы не гибки, так как их твердость обусловлена термической обработкой после проектирования жизненно важных частей формы. Однако по сравнению с литьем под давлением в сталь, алюминиевые формы изготавливаются из более мягких материалов.

Её дизайн таков, что позволяет создание частей формы отдельно, что позволяет легкое удаление для корректировки прототипов.

· Время выполнения

Алюминиевые формы для пластикового литья под давлением изготавливаются с использованием алюминиевого материала процессом обработки на ЧПУ. Иногда производители используют электроэрозионную обработку (ЭЭО), когда полости должны иметь острые углы. Тем не менее, типичная алюминиевая полость делается примерно за 10-15 дней, так как процесс требует только механических методов. Нет необходимости в специальном производственном оборудовании или термической обработке.

Стальные формы для литья под давлением также изготавливаются тем же процессом. Однако они дорогие и занимают месяцы для производства. Это связано с жесткостью и твердостью стали. Из-за твердости стали она требует специального производственного оборудования и проходит термическую обработку для увеличения срока службы формы.

· Надежность формы

Надежность формы относится к количеству деталей, которые форма может сделать до того, как она станет слишком корродированной или изношенной. Этот фактор в огромной степени зависит от дизайна и генетического состава формы.

Стальные формы для литья под давлением твердые, так как их производственный процесс включает термическую обработку. Они также обладают небольшим количеством швов, что делает их жесткими и долговечными. Таким образом, стальные формы для литья под давлением могут производить миллионы деталей.

Однако алюминиевые прототипные формы изготавливаются из алюминия, который по сравнению со сталью — мягкий материал. Поэтому у неё меньшая надежность формы, чем у стальных форм для литья под давлением. Тем не менее, сплавы из алюминия прочны и могут гарантировать партию до 5000 деталей.

· Время производства

Время производства — это время, затраченное от впрыска полимера до выталкивания конечного продукта. Это важный фактор в процессе партионного производства продуктов и он зависит от материала формы, температуры и давления.

Алюминиевые формы для литья под давлением не достаточно прочны, чтобы выдерживать интенсивное давление и температуру. Поэтому время производства для алюминиевых прототипных форм обычно в пределах 40–70 секунд. Однако стальные формы для литья под давлением могут выдерживать высокие температуры и давление лучше, чем алюминиевые формы, и требуют всего несколько секунд для производства деталей.

Особенности алюминиевого инструмента для литья под давлением

Алюминий полезен в инструменте благодаря своим множественным свойствам, которые помогают в создании форм литья под давлением малого объема по разумной стоимости. Из его особенностей, ниже приведены важные, делающие его идеальным в литье под давлением в алюминий и инструменте в целом.

· Тепловое расширение и скорость охлаждения

Алюминий имеет высокий коэффициент теплового расширения. Поэтому после нагрева до правильной температуры он может легко остыть, что делает производство быстрым.

Это делает его важным материалом в процессе производства продуктов, требующем быстрого и эффективного производства. Это также делает его идеальным для процесса литья под давлением.

· Металлические свойства

Для точности заготовки необходим инструмент, имеющий адекватную механическую прочность и жесткость. Алюминий имеет сильные металлические характеристики, которые поддерживают его жесткость и прочность до определенного уровня. Он также ковкий, делая его правильным материалом для использования в инструменте.

Инструмент должен быть достаточно прочным в производственном процессе. В литье под давлением в алюминий правильный выбор режущих параметров, сорт и геометрии также приведут к более эффективному процессу литья в алюминий. Поэтому алюминиевые сплавы, используемые в инструменте, увеличат производительность, снижая соотношение стоимости на компонент.

Преимущества литья под давлением в алюминиевые формы

· Стоимость

Стоимость алюминиевой формы для литья под давлением ниже по сравнению со сталью в производстве формы для литья под давлением. Общая ценность и возврат инвестиций формы могут значительно зависеть от использования формы. Тем не менее, начальные инвестиции в инструмент для алюминия меньше, если все остальные факторы равны.

· Время выполнения

Алюминиевые формы гарантируют более быстрый путь для производства продуктов. Литье под давлением в сталь может занимать месяцы от проектирования формы до реализации конечного продукта. Однако алюминиевые формы для литья требуют только дней для создания форм, прототипов и производства конечных продуктов.

· Хорошо для малых объемов

Для партионного производства деталей малого объема алюминиевые формы для пластикового литья под давлением предлагают лучшую ценность. Это обусловлено их надежностью в предоставлении более низких первоначальных затрат и производстве надежных деталей в тысячах.

· Время обработки

Алюминиевые прототипные формы рассеивают тепло намного быстрее, чем стальные формы. Следовательно, они могут нагреваться и остывать гораздо быстрее. Во время литья под давлением время охлаждения составляет общий цикл процесса литья. Поэтому выбор процесса литья в алюминий позволяет более короткий цикл, что переводится в более быстрое производство деталей.

· Лучшие продукты

Одной из главных причин дефектов в деталях, таких как впадины, пустоты и ожоговые шрамы, является неравномерный нагрев и охлаждение. Отличные характеристики рассеивания тепла алюминиевых форм дают преимущество, позволяя форме нагреваться и остывать быстро и единообразно, тем самым снижая количество дефектных деталей и отбраковки.

· Легкий ремонт и модификация

Из-за экстремальной твердости стали, поврежденные или деформированные стальные формы могут оказаться крайне сложными и дорогими для исправления. Часто новая форма — единственное решение. Однако алюминиевые формы для пластикового литья под давлением изготавливаются из более мягких материалов, и их дизайн раздельный и прямой. Эта особенность делает их легкими для ремонта и модификации в случае ошибки в алюминиевой форме для литья.

Загрузите ваши файлы дизайна в RapidDirect для получения производственных советов для ваших деталей литья под давлением, изготовленных с алюминиевым инструментом.

Недостатки литья под давлением в алюминиевые формы

· Долговечность

Алюминиевые формы для пластикового литья под давлением подходят для мелких партий деталей. Однако стальные формы более долговечны, так как они коррозионно-стойкие, износостойкие и термически стабильные. Это позволяет производство большего количества продуктов.

Однако инженеры могут воспроизвести ту же долговечность стали никелированием или отжигом дизайна алюминиевой формы. Это увеличит стоимость алюминиевой формы для литья, что отрицает преимущество стоимости, связанное с алюминиевым инструментом.

· Ограниченная поверхностная отделка

Алюминиевые формы для пластикового литья под давлением предлагают ограниченные поверхностные отделки по сравнению со стальными формами из-за их низкой плотности. Высокая плотность стали позволяет различные текстурные выборы и кастомные отделки добавлением стальных вставок.

· Налет на детали

Налет — это образование излишнего материала на форме из-за изношенных полостей, которые больше не плотно прилегают. После нескольких тысяч производственных циклов алюминиевые формы для пластикового литья под давлением изнашиваются и имеют несоответствия, приводящие к налету на продукте.

· Меньше продуктов

Литье под давлением в алюминий не может выдерживать интенсивную температуру и давление, связанные с процессами литья под давлением на длительных периодах. Поэтому они не идеальны для долгосрочного и крупнообъемного производства деталей.

· Сложность

Инженеры не могут улучшить дизайн алюминиевой формы в случае необходимости модификаций из-за способности отлитых деталей влиять на форму. Однако стальные формы могут быть закалены термической обработкой для обработки развитых материалов варьирующейся плотности.

Дизайн литья под давлением в алюминиевые формы

Дизайн алюминиевой формы — важный шаг в процессе производственного дизайна продукта. Это потому, что он определяет долговечность продуктов и эффективность формы.

Ниже приведены практики, которые эксперт по дизайну должен учитывать при создании дизайна алюминиевой формы.

· Предусмотрите возможность ревизий

Во время дизайна алюминиевой формы полезно, чтобы ваш дизайн включал процедуру для потенциальных ревизий в будущем. Хотя это может увеличить стоимость алюминиевой формы для литья, это может оказаться рентабельным позже, когда корректировка понадобится.

Внесение ревизий без создания возможностей для таких в начале возможно. Тем не менее, в большинстве случаев это включает жертву инструментом.

· Обеспечьте единообразную толщину стенки

С одной стороны, более тонкие секции в дизайне алюминиевой формы склонны остывать и застывать первыми. С другой стороны, плотные области действуют как резервуары, которые питают более легкие ячейки, когда они остывают и затвердевают.

Несмотря на это, большинство деталей имеют варирующие поперечные сечения и склонны замерзать быстрее, чем более толстые части. Следовательно, пути питания должны быть такими, чтобы учитывать затвердевание в толстых и тонких секциях.

Делая это обеспечивает постоянство толщины пластиковой детали, упрощает процесс литья в алюминий и позволяет прогрессивное затвердевание происходить быстро.

· Используйте подходящие сплавы

Кремний — наиболее подходящий элемент, используемый как сплав в проектировании алюминиевых форм для пластикового литья под давлением. Это обусловлено его высокой удельной теплоемкостью, то есть он удерживает тепло лучше, чем алюминий.

Кремний не единственный подходящий сплав. Любой используемый сплав должен иметь короткий интервал застывания, так как это помогает способствовать твердым механическим свойствам в продуктах.

· Учтите детали детали

При проектировании алюминиевых форм для пластикового литья под давлением вместо острых углов в дизайне используйте фаски. Наличие острых углов в процессе может значительно отличаться в усадке произведенной детали, приводя к трещинам или постоянной деформации.

· Используйте вставки

Вставки разных форм и разных материалов, такие как латунные резьбовые вставки, могут быть включены в дизайн алюминиевой формы для повышения долговечности формы и предложения сверхтвердых поверхностей там, где нужно.

Заключение

Неудача алюминиевой формы для пластикового литья под давлением часто обусловлена плохим дизайном или плохими практиками инструмента, вместе с неверным выбором алюминиевого сплава. Поэтому эта статья представила литье под давлением в алюминий, его характеристики и некоторые советы по дизайну.

Алюминиевая прототипная форма может показаться запутанной. Однако с правильной компанией с повышенными знаниями процесса и отличной историей управления разработкой продуктов, вы можете гарантировать лучшее формирование продукта.

Мы в RapidDirect предоставляем оптимизированный дизайн алюминиевых форм для литья в производстве продуктов. Консультируйтесь с нашей командой поддержки для производственных советов. Если у вас уже есть CAD-файл, загрузите его сейчас, чтобы получить мгновенную котировку для вашего дизайна.

Часто задаваемые вопросы

Как долго служит алюминиевая форма для литья под давлением?

Срок службы алюминиевой формы для литья под давлением зависит от её использования в производстве продуктов. Когда используется для прототипирования, алюминиевые формы для литья могут производить несколько тысяч деталей из-за плотности их форм. Однако срок службы сокращается при использовании для интенсивного производственного производства.

В последнее время процессы, такие как покрытие поверхности и анодирование, были включены для улучшения долговечности алюминиевых форм, делая их полезными в производственных циклах.

Является ли литье под давлением в алюминий лучшим вариантом по сравнению с литьем под давлением в сталь?

Использование литья под давлением в алюминий или сталь будет в значительной степени зависеть от природы вашего дизайна и типа продуктов, которые вы намерены достичь. Хотя оба процесса литья являются комплементарными альтернативами, они оба предоставляют отличные преимущества и недостатки, которые инженеры должны учитывать перед принятием производственного процесса.