อลูมิเนียมหล่อตาย บรรลุความคลาดเคลื่อนมิติแบบหล่อของ ±0.10–0.30 มม. สำหรับขนาดเชิงเส้น และค่าความหยาบผิวของ รา 1.6–3.2 ไมโครเมตร บนใบหน้าสัมผัสแบบไดย์ภายใต้สภาวะการผลิตมาตรฐาน ตัวเลขเหล่านี้สามารถทำได้โดยไม่ต้องผ่านการตัดเฉือนขั้นที่สอง แต่ตัวเลขเหล่านี้มาพร้อมกับคำเตือนที่สำคัญซึ่งขึ้นอยู่กับรูปทรงของชิ้นส่วน สภาพของแม่พิมพ์ โลหะผสม และตำแหน่งของชิ้นส่วนที่คุณกำลังวัด บทความนี้จะแจกแจงรายละเอียดถึงสิ่งที่บรรลุได้อย่างแท้จริง ขีดจำกัดคืออะไร และอะไรที่ทำให้เบี่ยงเบนไปจากที่ระบุ
มาตรฐานอุตสาหกรรมสองมาตรฐานควบคุมความคลาดเคลื่อนของการหล่อโลหะในทางปฏิบัติ มาตรฐานผลิตภัณฑ์ NADCA 4-2 (จัดพิมพ์โดย North American Die Casting Association) เป็นวัสดุที่ถูกอ้างถึงอย่างกว้างขวางที่สุดในอเมริกาเหนือ ดิน 1688 ครอบคลุมซัพพลายเออร์ในยุโรป ทั้งสองแยกความแตกต่างระหว่างความคลาดเคลื่อน "ปกติ" ที่เกิดขึ้นในการผลิตตามปกติกับความคลาดเคลื่อน "ความแม่นยำ" ที่ต้องมีการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดมากขึ้น เครื่องมือที่ดีกว่า และต้นทุนที่สูงขึ้น
| ช่วงขนาด (มม.) | ความคลาดเคลื่อนปกติ (±มม.) | ความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ (±มม.) | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| มากถึง 25 | ±0.10 | ±0.05 | ภายในครึ่งตายเดียว ไม่มีการพรากจากกัน |
| 25–100 | ±0.18 | ±0.10 | มิติทั้งหมดภายในครึ่งหนึ่งของตาย |
| 100–250 | ±0.30 | ±0.18 | การเจริญเติบโตทางความร้อนมีความสำคัญ |
| 250–630 | ±0.50 | ±0.30 | ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ การโก่งตัวตายเป็นปัจจัย |
โดยทั่วไปแล้วการข้ามไปสู่พิกัดความเผื่อที่แม่นยำนั้นต้องใช้ การตรวจสอบกระบวนการเฉพาะ (PPAP หรือเทียบเท่า) การตรวจสอบ SPC และการวัดแบบควบคุมอุณหภูมิ . คาดหวังค่าใช้จ่ายพรีเมียม 15–30% จากการผลิตมาตรฐาน บวกกับระยะเวลารอคอยสินค้าในการรับรองที่นานขึ้น
เส้นแยก — รอยต่อที่แม่พิมพ์ทั้งสองซีกมาบรรจบกัน — เป็นแหล่งเดียวที่ใหญ่ที่สุดของการเปลี่ยนแปลงมิติในการหล่อแบบ มิติใดๆ ที่ข้ามเส้นแยกส่วนจะมีส่วนเพิ่มเติม ค่าเผื่อ ±0.13–0.25 มม ด้านบนของค่าเผื่อเชิงเส้นพื้นฐาน เนื่องจากซีกแม่พิมพ์ทั้งสองไม่สามารถจัดตำแหน่งได้อย่างสมบูรณ์แบบในทุกช็อต
รูปแบบพิเศษนี้มาจากแหล่งข้อมูลอิสระสามแห่ง:
กฎการปฏิบัติ: อย่าวางมิติที่มีความสำคัญต่อการใช้งานข้ามเส้นแยกหากสามารถหลีกเลี่ยงได้ การออกแบบคุณลักษณะใหม่ให้นั่งภายในครึ่งหนึ่งของแม่พิมพ์จะมีราคาถูกกว่าการยอมรับและการตรวจสอบมิติการแยกส่วนในปริมาณมากเกือบทุกครั้ง
มุมร่างไม่ใช่ทางเลือก - จำเป็นต้องมีโครงสร้างเพื่อให้สามารถดีดชิ้นส่วนออกจากแม่พิมพ์ได้โดยไม่เกิดความเสียหาย แต่แรงลมส่งผลโดยตรงต่อพิกัดความเผื่อที่ทำได้บนพื้นผิวที่เรียว เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งดีดออกจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติบนใบหน้าที่ร่างไว้
| ประเภทพื้นผิว | ร่างขั้นต่ำ (°) | ดราฟต์ที่ต้องการ (°) | เหตุผล |
|---|---|---|---|
| ภายนอก (ปกครึ่ง) | 0.5° | 1.0–2.0° | บางส่วนหดตัวจากฝาครอบ ต้องใช้กำลังน้อยลง |
| ภายใน (แกนกลาง / ตัวดีดออกครึ่งหนึ่ง) | 1.0° | 2.0–3.0° | ส่วนหนึ่งหดตัวลงบนแกนกลาง ต้านทานการดีดออกที่มากขึ้น |
| พื้นผิวมีลาย/เคลือบ | 3.0° | 5.0° | พื้นผิวจับแม่พิมพ์ จำเป็นต้องมีร่างพิเศษ |
| กระเป๋าตาบอด (ลึก) | 2.0° | 3.0–5.0° | คุณสมบัติที่ลึกจะขยายแรงดีดออก |
คุณสมบัติ Zero-draft นั้นเป็นไปได้ในทางเทคนิค การกระทำข้างเคียง (สไลด์) - เม็ดมีดที่กระตุ้นด้วยไฮดรอลิกซึ่งจะดึงกลับก่อนที่จะดีดออก สไลด์เพิ่ม 3,000-15,000 เหรียญสหรัฐต่อการดำเนินการในต้นทุนเครื่องมือและแนะนำไลน์การแยกของตัวเอง แต่มักใช้กับรู การตัดด้านล่าง และเกลียวภายนอกที่ไม่สามารถทนต่อกระแสลมได้
การตกแต่งพื้นผิวในการหล่อขึ้นรูปนั้นขึ้นอยู่กับสภาพของเหล็กแม่พิมพ์ โลหะผสม และตำแหน่งของชิ้นส่วนเป็นหลัก แม่พิมพ์จะประทับพื้นผิวของตัวเองลงบนการหล่อ — ช่องแม่พิมพ์ที่เพิ่งขัดเงาใหม่จะให้พื้นผิวที่เรียบเนียนกว่าส่วนที่สึกหรออย่างเห็นได้ชัด
| โซนพื้นผิว | Ra (µm) — ดายใหม่ | Ra (µm) — ชำรุดตาย | เสร็จสิ้นเทียบเท่า |
|---|---|---|---|
| หน้าสัมผัสแบบดาย (ช่องขัดเงา) | 0.8–1.6 | 2.0–3.2 | 125–250 µin AA |
| ไดคอนแทค (ผิว EDM มาตรฐาน) | 1.6–3.2 | 3.2–6.3 | 250–500 µin AA |
| เส้นแบ่งเขต / โซนแฟลช | 3.2–6.3 | 6.3–12.5 | เส้นแม่พิมพ์ที่มองเห็นได้หยาบ |
| บริเวณประตู/น้ำล้น (ตัดแต่ง) | 6.3–12.5 | 12.5–25 | หยาบ; โดยทั่วไปจะไม่ใช่พื้นผิวเครื่องสำอาง |
| เครื่องหมายพยานของหมุดอีเจ็คเตอร์ | 3.2–6.3 (ท้องถิ่น) | สูงถึง 12.5 | สำนักพิมพ์วงกลม หลีกเลี่ยงไม่ได้โดยไม่ต้องออกแบบใหม่ |
การขัดผิวแบบหล่อที่ดีที่สุดที่ทำได้บนแม่พิมพ์การผลิต — ช่องขัดเงากระจก (SPI A2) ในแม่พิมพ์ใหม่ — มีค่าประมาณ Ra 0.4–0.8 ไมโครเมตร . นี่เป็นเรื่องปกติในการผลิตในปริมาณมาก เนื่องจากการไหลของโลหะความเร็วสูงกัดกร่อนพื้นผิวขัดเงาภายในหมื่นช็อต ทำให้ต้องมีการบำรุงรักษาแม่พิมพ์บ่อยครั้งเพื่อรักษาไว้
ความสามารถในการยอมรับที่กล่าวมาสามารถทำได้ภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม ในการผลิตที่ยั่งยืน กลไกหลายอย่างจะผลักขนาดและพื้นผิวออกจากค่าที่กำหนดอย่างเป็นระบบ:
เหล็กกล้าเครื่องมือ H13 มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนประมาณ 11.5 ไมโครเมตร/เมตร·°C . แม่พิมพ์ที่ทำงานที่อุณหภูมิ 200°C จะมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบประมาณ 175°C สำหรับช่องขนาด 300 มม. หมายความว่าเหล็กมีการขยายตัวโดยประมาณ 0.60 มม สัมพันธ์กับมิติเครื่องจักรที่อุณหภูมิห้อง การขยายตัวนี้มีผลในการออกแบบแม่พิมพ์ แต่หากอุณหภูมิของแม่พิมพ์เปลี่ยนแปลงไป ±15°C ในระหว่างการผลิต ขนาดของคาวิตี้จะเปลี่ยนไป ±0.05 มม. จากผลกระทบด้านความร้อนเพียงอย่างเดียว
อลูมิเนียมอัลลอยด์หดตัวประมาณ 0.5–0.7% เชิงเส้น ขณะที่พวกมันแข็งตัวและเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง คุณสมบัติ 100 มม. หดตัวประมาณ 0.5–0.7 มม. เครื่องมือแม่พิมพ์ได้รับการตัดเฉือนขนาดใหญ่พิเศษเพื่อชดเชย — แต่อัตราการหดตัวจะแตกต่างกันไปตามความหนาของส่วน อัตราการทำความเย็นเฉพาะที่ และองค์ประกอบของโลหะผสม ผนังบางจะเย็นเร็วขึ้นและหดตัวน้อยลง ส่วนหนาจะเก็บความร้อนได้นานกว่าและหดตัวมากขึ้น ในส่วนที่มีความหนาของผนังผสม การหดตัวส่วนต่างเพียงอย่างเดียวอาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวได้ 0.10–0.20 มม ตลอดช่วง 200 มม.
พื้นผิวแม่พิมพ์ในบริเวณเกตจะสึกหรอจากการไหลของโลหะความเร็วสูงที่ 30–60 ม./วินาที โดย 50,000 นัด โดยทั่วไปขนาดพื้นที่ประตูจะลอยไป 0.05–0.15 มม. จากขนาดที่ระบุ โดย 200,000 นัด , ความหยาบของพื้นผิวบนผิวหน้าสัมผัสแม่พิมพ์จะลดลงจาก Ra 1.6 เป็น Ra 3.2–6.3 ไมโครเมตร โดยไม่ต้องตกแต่งใหม่ โปรแกรมการผลิตส่วนใหญ่กำหนดเวลาการตกแต่งแม่พิมพ์ใหม่ (การขัดโพรงและการซ่อมแซมการเชื่อม) ทุกๆ 50,000–100,000 ช็อต
ความพรุนใต้ผิวดินอาจทำให้คุณสมบัติยุบเฉพาะจุดได้เมื่อตัดเฉือน ส่งผลให้ได้ขนาดที่วัดได้ถูกต้องในส่วนแรก แต่จะเปลี่ยนไปเมื่อพื้นที่ที่มีรูพรุนเปิดออกในการปฏิบัติงานครั้งต่อๆ ไป นี่ไม่ใช่ความล้มเหลวของพิกัดความเผื่อในความหมายดั้งเดิม แต่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยของข้อร้องเรียนในภาคสนาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนรูเจาะและหน้าตัดที่กลึงด้วยเครื่องจักร
เมื่อค่าความคลาดเคลื่อนขณะหล่อไม่เพียงพอ การตัดเฉือน CNC ด้วยคุณสมบัติที่สำคัญจะทำให้การหล่ออะลูมิเนียมมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้น เนื่องจากการหล่อแบบตายตัวนั้นมีรูปร่างใกล้เคียงกัน สต็อกการตัดเฉือนจึงมีน้อย — โดยทั่วไป 0.5–1.5 มม. ต่อหน้า — รักษาต้นทุนการดำเนินงานรองให้ต่ำเมื่อเทียบกับการตัดเฉือนจากเหล็กแท่งแข็ง
| การดำเนินงาน | ความคลาดเคลื่อนมิติ (±มม.) | พื้นผิวสำเร็จรูป Ra (µm) | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| การกัด (หยาบ) | ±0.08–0.15 | 3.2–6.3 | หน้าปะเก็น ข้อมูลหยาบ |
| การกัด (เสร็จสิ้น) | ±0.03–0.05 | 0.8–1.6 | พื้นผิวการผสมพันธุ์ครอบคลุม |
| การเจาะและการรีม (รู) | ±0.013–0.025 (พอดี H7/h6) | 0.8–1.6 | รูแบริ่ง, รูเข็ม |
| น่าเบื่อ (แม่นยำ) | ±0.005–0.010 | 0.4–0.8 | กระบอกสูบไฮดรอลิก |
| การกัดเกลียว / การต๊าป | คลาส 6H/6g | N/A (แบบเกลียว) | หัวหน้ายึดพอร์ต |
ข้อจำกัดที่สำคัญ: หากความพรุนใต้ผิวดินตัดกับพื้นผิวที่ตัดเฉือน ผิวสำเร็จและพิกัดความเผื่อที่มีประสิทธิภาพจะลดลงเฉพาะจุด การระบุ ระดับความพรุนสูงสุดที่ยอมรับได้ (ตามการเรียกออกแบบ ASTM E505 หรือ OEM) บนใบหน้าที่กลึงถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความน่าเชื่อถือในการใช้งาน
เมื่อพื้นผิวแบบหล่อหรือแบบกลึงไม่เพียงพอต่อความต้องการด้านความสวยงามหรือการใช้งาน กระบวนการตกแต่งขั้นสุดท้ายหลายๆ กระบวนการจะช่วยเพิ่มคุณภาพพื้นผิวที่ทำได้อย่างมีนัยสำคัญ
การยิงระเบิด (กระสุนเหล็ก 0.3–0.8 มม.) ทำให้เกิดพื้นผิวด้านที่สม่ำเสมอประมาณประมาณ Ra 3.2–6.3 µm . การระเบิดของลูกปัดแก้วด้วยแรงดันต่ำจะทำให้ได้ผิวเคลือบแบบซาติน Ra 0.8–1.6 ไมโครเมตร . ทั้งสองใช้เพื่อลบรอยพยานของเส้นพรากจากกัน และสร้างเส้นฐานลักษณะที่สอดคล้องกันก่อนการเคลือบ
สื่อเซรามิกหรือพลาสติกในชามแบบสั่นจะทำให้ขอบแตกและทำให้พื้นผิวเรียบและเบา Ra 0.4–1.6 ไมโครเมตร บนใบหน้าที่สามารถเข้าถึงได้หลังจาก 30–60 นาที ไม่สามารถเข้าถึงช่องลึกหรือส่วนบอดได้ ใช้กันอย่างแพร่หลายก่อนการชุบอโนไดซ์หรือการทาสี เนื่องจากช่วยขจัดขอบคมที่ทำให้การยึดเกาะของการเคลือบล้มเหลว
อโนไดซ์ Type II จะสร้างชั้นออกไซด์ของ 5–25 ไมโครเมตร และเพิ่มความหยาบของพื้นผิวเล็กน้อย (Ra เพิ่มขึ้นประมาณ ~ 0.1–0.3 µm) โครงสร้าง Type III (ฮาร์ดอโนไดซ์) 25–75 ไมโครเมตร และเพิ่มความหนาที่วัดได้ซึ่งโดยทั่วไปจะต้องคำนึงถึงความคลาดเคลื่อนของรูเจาะและรูด้วย เพิ่ม 25–50 µm ต่อพื้นผิว เพื่อทำการชุบอโนไดซ์ขนาดล่วงหน้า การหล่อแบบตายตัวที่มีความพรุนมากจะแสดงจุดด่างและอโนไดซ์ที่ไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของการเติบโตของออกไซด์เหนือบริเวณที่มีรูพรุน
เคลือบผงเพิ่ม 60–120 ไมโครเมตร ของความหนาของการเคลือบด้วยพื้นผิวสุดท้ายที่ Ra 1.6–3.2 µm (ผงเรียบ) หรือ 3.2–6.3 µm (ผงพื้นผิว) สีของเหลวสามารถทำได้ Ra 0.4–0.8 ไมโครเมตร ด้วยการเคลือบและการขัดหลายครั้ง กระบวนการทั้งสองช่วยลดความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวเล็กน้อย แต่ไม่สามารถปกปิดเส้นที่แยกจากกันหรือรอยเข็มของตัวดีดออกบนพื้นผิวเครื่องสำอางโดยไม่ต้องมีขั้นตอนการเติมหรือไพรเมอร์ก่อน
| ขั้นตอนกระบวนการ | รามิน (µm) | ราแม็กซ์ (µm) | ต้นทุนสัมพันธ์กับ As-Cast |
|---|---|---|---|
| แบบหล่อ (แม่พิมพ์ขัดเงา) | 0.8 | 3.2 | เส้นพื้นฐาน (1×) |
| ลูกปัดระเบิด | 0.8 | 1.6 | 1.1–1.2× |
| CNC ขัดเงา | 0.4 | 1.6 | 1.5–2.5× |
| อโนไดซ์ (ประเภท II) | 1.0 | 3.5 | 1.4–1.8× |
| เคลือบผง | 1.6 | 6.3 | 1.3–1.6× |
| สีเหลว (มัลติโค้ต) | 0.4 | 0.8 | 2.0–3.0× |
ความคลาดเคลื่อนเชิงเส้นอธิบายขนาด ความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตอธิบายรูปร่างและตำแหน่ง ทั้งวัสดุสำหรับการประกอบตามการใช้งานและการหล่อขึ้นรูปมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันไป
โดยทั่วไปความเรียบแบบหล่อบนผิวหน้าขนาด 200 มม รวม 0.20–0.50 มม ซึ่งขับเคลื่อนโดยการหดตัวและการบิดเบี้ยวที่แตกต่างกันระหว่างการทำความเย็น หลังจากกัดเสร็จความเรียบของ 0.05–0.10 มม เกินช่วงเดียวกันเป็นมาตรฐาน สำหรับพื้นผิวการซีล (ปะเก็น, ร่องโอริง) 0.025 มม. หรือดีกว่า สามารถทำได้แต่ต้องมีอุปกรณ์จับยึดที่ควบคุมการบิดเบี้ยวของชิ้นส่วนระหว่างการจับยึด
รูแบบหล่อไม่ได้ใช้เพื่อให้พอดีอย่างแม่นยำ แต่จะใช้เป็นสถานที่ที่เจาะไว้ล่วงหน้าเท่านั้น หลังจากการรีม ทรงกระบอกของ 0.010–0.020 มม เป็นมาตรฐาน หลังจากการคว้านที่แม่นยำ ทรงกระบอก 0.005 มม สามารถทำได้บนอะลูมิเนียม โดยต้องรองรับชิ้นส่วนไว้อย่างเพียงพอและมีระดับรูพรุนต่ำ
ตำแหน่งบอสแบบหล่อ (บอสอะลูมิเนียมหล่อซึ่งติดตั้งรูเจาะ) สามารถยึดไว้ได้ ±0.25–0.40 มม ตำแหน่งที่แท้จริงสัมพันธ์กับจุดอ้างอิงภายในครึ่งหนึ่งของดาย หลังจากการเจาะ CNC จาก Datum ที่กลึงแล้ว รูจะถึงตำแหน่งจริง ±0.05–0.15 มม เป็นประจำและ ±0.025 มม ด้วยระบบฟิกซ์เจอร์และโพรบที่แม่นยำ
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยและมีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดในโปรแกรมการหล่อแบบไดคาสติ้งคือการระบุพิกัดความเผื่อบนแบบที่แน่นเกินกว่าที่กระบวนการจะคงอยู่ได้ จากนั้นจะค้นพบสิ่งนี้หลังจากสร้างเครื่องมือแล้วเท่านั้น กฎต่อไปนี้ช่วยลดความเสี่ยงดังกล่าว:
