14 principi fondamentali della progettazione strutturale della pressofusione
- Spessore parziale della parete
✅ Spessore della parete adeguato —(1) Spessore della parete appropriato delle parti
Lo spessore della parete del pezzo pressofuso è troppo sottile, il che rende difficile il riempimento durante la pressofusione e soggetto a un riempimento inadeguato. Lo spessore della parete dei pezzi pressofusi è troppo elevato e tendono a comparire parti interne.
I grani sono grossolani, causando difetti come cavità di ritiro e pori, e allo stesso tempo, si verificano depressioni sulla superficie esterna, che riducono le proprietà meccaniche della pressofusione. Le parti a parete sottile hanno una buona densità, che migliora relativamente la resistenza e la resistenza alla pressione dei getti. Inoltre, se lo spessore della parete è troppo spesso, aumenterà il peso delle parti e sprecherà troppo metallo, con conseguente aumento dei costi. In generale, lo spessore della parete di parti pressofuse non deve superare i 5 mm.
Se una determinata area del componente risulta troppo spessa, è opportuno utilizzare una struttura cava per uniformare lo spessore complessivo della parete. Questo non solo eviterà difetti come fori di ritiro nella zona di spessore eccessivo della parete, ma ridurrà anche il peso del componente, risolvendo due problemi in uno.
💡(2) Lo spessore della parete delle parti è uniforme e c'è una transizione uniforme dove cambia lo spessore della parete.
📏Lo spessore della parete di ogni sezione della pressofusione deve essere uniforme o quasi uniforme. Se non è possibile ottenere un'uniformità per motivi funzionali o di altra natura, il rapporto tra lo spessore della parete e lo spessore della parete non deve superare 3 volte. È opportuno valutare la possibilità di aumentare la pendenza per attenuare le brusche variazioni di spessore della parete, altrimenti ciò influirà sul flusso del metallo fuso e produrrà canali di flusso difettosi o difetti di increspatura. Inoltre, a causa dei diversi tempi di solidificazione delle pareti più spesse e più sottili, sul prodotto si eserciterà una sollecitazione non uniforme, che può facilmente causare crepe e deformazioni dei pezzi. Se si verifica una brusca variazione dello spessore della parete nel pezzo, è opportuno valutare la possibilità di aumentare la pendenza per attenuare la variazione e rendere la transizione uniforme.
- Foro minimo di pressofusione
🔧 Fori troppo piccoli / fori troppo profondi → segni di posizionamento fusi e poi lavorazione (aggiunge costi). Bisogna considerare le distanze tra fori, scanalature e bordi per garantire resistenza dello stampo per pressofusione resistente agli urti e alle sollecitazioni termiche causate da metalli ad alta temperatura.
- Evitare un eccessivo assottigliamento delle parti dello stampo per pressofusione
⚠️ Sezioni sottili dello stampo = bassa resistenza → si deformano, si piegano e si rompono facilmente ad alte temperature.
- Progettazione di nervature rinforzate
🎯 Funzioni
Il primo obiettivo è quello di aumentare la resistenza del prodotto e impedire la deformazione dei componenti (il modo per migliorare la resistenza non è semplicemente aumentare lo spessore delle pareti). Il secondo obiettivo è quello di agevolare il flusso del metallo fuso.
✔️ (1) Dimensione della nervatura di rinforzo
Requisiti di progettazione dei rinforzi
- In genere, lo spessore della base della nervatura di rinforzo non è superiore allo spessore della parete in questo punto.
- L'angolo di sformo della nervatura di rinforzo è compreso tra 1° e 3°.
- È opportuno aggiungere dei raccordi alla base delle nervature di rinforzo per evitare brusche variazioni nella sezione trasversale del pezzo, favorendo al contempo il flusso del metallo fuso, riducendo la concentrazione di sollecitazioni e migliorando la resistenza del componente. Il raggio del raccordo è generalmente prossimo allo spessore della parete del pezzo.
- L'altezza della nervatura di rinforzo non deve superare 5 volte lo spessore della nervatura stessa.
- Angolo di pescaggio
🔹 I tre materiali in lega per pressofusione comunemente utilizzati, lega di alluminio, lega di zinco e lega di magnesio, hanno un'adesione diversa al stampo per pressofusionee le pendenze di sformatura sono:
- L'adesione tra la lega di alluminio e lo stampo per pressofusione è massima e la sformo della superficie interna è generalmente di 1°.
- L'adesione tra la lega di magnesio e lo stampo per pressofusione è leggermente inferiore rispetto a quella della lega di alluminio, e la pendenza di estrazione dalla superficie interna è generalmente di 0,75°.
- L'adesione tra la lega di zinco e lo stampo per pressofusione è minima e l'angolo di sformo della superficie interna è generalmente di 0,5°.
La sformo della superficie esterna del pezzo pressofuso può essere il doppio della sformo della superficie interna per garantire che il pezzo rimanga sul lato del punzone durante l'estrazione dallo stampo.
- Design con angoli arrotondati
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(1) Evitare angoli acuti esterni
Non solo gli angoli esterni appuntiti sono soggetti a una scarsa qualità di riempimento, a una struttura metallica non densa e a una bassa resistenza a causa del loro spessore ridotto, ma possono anche facilmente causare problemi di sicurezza.
(2) Progettazione con angoli interni arrotondati per evitare angoli interni acuti
Il raccordo in corrispondenza della giunzione parete-parete ha un grande impatto sulle prestazioni e sulla qualità del pezzo, nonché sulla durata dello stampo:
- Favoriscono il flusso del metallo fuso, riducono le correnti parassite o la turbolenza, migliorano le prestazioni di riempimento e agevolano lo scarico dei gas.
- Gli angoli vivi possono facilmente causare concentrazioni di stress nelle fusioni pressofuse e portare a difetti di cricca. Anche in assenza di cricche, la concentrazione di stress causerà la rottura del pezzo sotto l'effetto di una forza.
Gli angoli arrotondati dei pezzi pressofusi sono progettati per evitare la concentrazione di stress, migliorando così la resistenza dei pezzi stessi.
- Migliorare la durata utile degli stampi per pressofusione.
- Quando i pezzi pressofusi devono essere galvanizzati, gli angoli arrotondati consentono di ottenere un rivestimento uniforme e di evitare la deposizione di materiale sugli angoli vivi.
La dimensione del raccordo interno è generalmente determinata dallo spessore della parete del pezzo, mentre la dimensione del raggio del raccordo esterno è data dalla somma dello spessore della parete del pezzo e del raggio del raccordo interno. Il raggio del raccordo non può essere eccessivo. Se il raggio del raccordo è troppo grande e l'area locale del pezzo è troppo spessa, possono facilmente verificarsi difetti come cavità da ritiro, pori e depressioni sulla superficie esterna del pezzo.
- Progettazione dei pilastri
(1) Evitare che i pilastri siano troppo vicini alla parete o che i pilastri siano troppo vicini (con conseguente formazione di pareti dello stampo sottili o pareti del prodotto spesse)
La progettazione dei pilastri deve seguire i principi di spessore uniforme delle pareti ed evitare spessori eccessivi in alcune zone.
(2) Ridurre l'altezza dei pilastri il più possibile
L'altezza dei pilastri non può essere eccessiva, altrimenti la loro resistenza sarà insufficiente e sarà difficile riempirli.
(3) Aggiungere rinforzi attorno ai pilastri
L'aggiunta di nervature di rinforzo attorno ai pilastri può migliorarne la resistenza e facilitarne il riempimento. È preferibile evitare la progettazione di pilastri isolati.
(4) Riprogettare il pilastro inclinato per semplificare la struttura dello stampo
Quando i pilastri sono inclinati, un'ottimizzazione progettuale oculata può semplificare la struttura dello stampo e ridurne i costi.
- Caratteri
🔠 (1) È meglio se i caratteri sporgono dalla superficie della parte
In questo caso, il costo di lavorazione dello stampo è relativamente basso, così come il costo di manutenzione dello stampo.
(2) Dimensioni rilevanti dei caratteri
Le dimensioni dei caratteri devono garantire un riempimento uniforme. La larghezza minima del carattere W è di 0,25 mm, l'altezza H è compresa tra 0,25 e 0,5 mm e l'inclinazione di estrazione θ è di 10°, come mostrato nella figura sottostante. Allo stesso tempo, i caratteri non vengono generalmente posizionati sulle pareti laterali. Ciò causerebbe la deformazione dei caratteri e ne impedirebbe l'estrazione dallo stampo.
- Filo
🧵 (1) Evitare la progettazione full-thread per le filettature esterne;
(2) I filetti interni non devono essere fusi direttamente;
- Offre praticità per la rimozione di flash e gate
✂️ (1) Evitare angoli acuti tra la parete del pezzo e la superficie di separazione
(2) Semplificare le parti ed evitare forme complesse della superficie di separazione (che rendono difficile la rimozione delle bave)
(3) Evitare requisiti rigorosi di rimozione di flash e gate, ridurre i processi e ridurre i costi.
- Requisiti di tolleranza per la pressofusione
🎯 (1) Precisione della tolleranza dimensionale delle pressofusioni
La precisione delle tolleranze dimensionali dei pezzi pressofusi è influenzata dalla superficie di separazione e dal meccanismo di estrazione del nucleo.
(2) Ridurre al minimo i requisiti di tolleranza delle pressofusioni, pur mantenendo le prestazioni dei pezzi.
Le tolleranze rigorose dei componenti comporteranno inevitabilmente tolleranze rigorose degli stampi, e di conseguenza i costi degli stampi aumenteranno.
Stampo per pressofusioneLa durata di vita può essere ridotta da requisiti di tolleranza eccessivi.
Per mantenere tolleranze dimensionali ristrette dei pezzi, gli stampi per pressofusione devono essere sottoposti a regolare manutenzione e sostituiti.
Usando di più parti stampate pressofuse e l'ispezione dimensionale ad alta frequenza degli stampi pressofusi per garantire tolleranze ristrette sui pezzi aumenta i costi dei pezzi.
Tasso di difettosità più elevato nei pezzi pressofusi.
(3) Per evitare la lavorazione meccanica, provare ad aumentare i requisiti di tolleranza
Evitare le lavorazioni meccaniche riduce i costi dei componenti.
(4) Selezionare in modo ragionevole la superficie di separazione per migliorare la precisione dimensionale delle parti importanti
- Se la concentricità di D1 e D2 è importante, selezionare CC come linea di separazione.
- Se la concentricità di D1 e D3 è importante, selezionare BB come linea di separazione.
- Se è necessario garantire che il diametro di D1 sia costante all'estremità sinistra o destra, selezionare AA come linea di separazione.
- Semplifica la struttura dello stampo e riduci i costi dello stampo
🏗️ (1) Evitare sottosquadri nelle parti interne
Le sottosquadre interne si ottengono tramite meccanismi di estrazione laterale del nucleo o lavorazioni secondarie, che aumenteranno significativamente il costo dello stampo o dei pezzi.
Una progettazione accurata dei componenti, volta a evitare sottosquadri interni, può ridurre il costo degli stampi o dei componenti.
(2) Evitare il sottosquadro all'esterno della parte
(3) Evitare l'ostruzione del meccanismo di estrazione del nucleo
(4) Evitare angoli arrotondati sulla superficie di separazione della pressofusione
La superficie di separazione presenta angoli arrotondati, lo stampo per pressofusione è complesso e la lavorazione dello stampo è difficile. La resistenza dello stampo in corrispondenza degli angoli arrotondati è bassa e la durata utile è ridotta.
(5) Selezionare in modo ragionevole la superficie di separazione e semplificare la struttura dello stampo
La scelta della superficie di separazione dovrebbe rendere la struttura dello stampo semplice, lo stampo facile da lavorare e lo stampo a basso costo.
Se si sceglie AA come superficie di separazione, sia D1 che D3 devono essere sottoposti a estrazione del nucleo. La struttura dello stampo è complessa e il costo dello stampo è elevato.
Se si sceglie BB o CC come superficie di separazione, la struttura dello stampo sarà semplice e il costo dello stampo sarà basso.
- Controllo meccanico
⚙️ Evitare la lavorazione meccanica quando possibile.
Lavorazione di pressofusioniDovrebbe essere evitato il più possibile perché:
- I componenti pressofusi possono raggiungere un'elevata precisione dimensionale e un'ottima qualità superficiale. In fase di progettazione, è possibile specificare requisiti dimensionali e di qualità superficiale non stringenti per i componenti pressofusi, al fine di evitare lavorazioni meccaniche.
- Lo strato superficiale dei getti pressofusi è solido e denso, con elevate proprietà meccaniche. La lavorazione meccanica può danneggiare questo strato superficiale denso.
- A volte, all'interno dei pezzi pressofusi sono presenti dei pori. Questi pori vengono esposti dopo la lavorazione meccanica, compromettendo l'utilizzo dei pezzi.
- La lavorazione meccanica può aumentare significativamente i costi dei componenti.
- Utilizzare la pressofusione per semplificare la struttura del prodotto e ridurre i costi di produzione.
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(1) Utilizzare fusioni pressofuse invece di parti lavorate
Approfittando del fatto che il costo del processo di pressofusione è inferiore a quello del processo di lavorazione meccanica, l'utilizzo di parti pressofuse al posto di parti lavorate meccanicamente può ridurre significativamente il costo dei pezzi a condizione che vengano rispettati la resistenza e la precisione dimensionale dei pezzi.
(2) Utilizzare la pressofusione per ridurre il numero di parti e semplificare la struttura del prodotto
- Utilizzare componenti pressofusi al posto di componenti in plastica.
Sfruttando le proprietà anti-radiazioni elettromagnetiche delle pressofusioni
- Utilizzare fusioni pressofuse al posto di componenti in lamiera e componenti lavorati meccanicamente.