ریخته گری آلومینیوم به تلورانس های ابعادی به عنوان ریخته گری می رسد ± 0.10-0.30 میلی متر برای ابعاد خطی و مقادیر زبری سطح از Ra 1.6-3.2 میکرومتر بر روی چهره های تماسی تحت شرایط استاندارد تولید. این اعداد بدون ماشینکاری ثانویه قابل دستیابی هستند - اما آنها با اخطارهای معنی دار همراه هستند که به هندسه قطعه، شرایط قالب، آلیاژ و محل اندازه گیری قطعه بستگی دارد. این مقاله آنچه را که واقعاً قابل دستیابی است، محدودیتها در کجا هستند و چه چیزی باعث انحراف از اسمی میشود را بررسی میکند.
دو استاندارد صنعتی در عمل بر تلورانسهای دایکستینگ حاکم هستند. استاندارد محصول NADCA 4-2 (منتشر شده توسط انجمن ریخته گری آمریکای شمالی) بیشترین استناد در آمریکای شمالی است. DIN 1688 تامین کنندگان اروپایی را پوشش می دهد. هر دو بین تلورانس های "عادی" قابل دستیابی در تولید معمول و تلورانس های "دقیق" که به کنترل فرآیند دقیق تر، ابزارآلات بهتر و هزینه بالاتر نیاز دارند، تمایز قائل می شوند.
| محدوده ابعاد (میلی متر) | تحمل معمولی (± میلی متر) | تحمل دقیق (± میلی متر) | یادداشت ها |
|---|---|---|---|
| تا 25 | 0.10 ± | 0.05 ± | در عرض یک نیمه جان؛ بدون خط جدایی |
| 25-100 | 0.18 ± | 0.10 ± | ابعاد کاملاً در نیمی از قالب |
| 100-250 | 0.30 ± | 0.18 ± | رشد حرارتی قابل توجه می شود |
| 250-630 | 0.50 ± | 0.30 ± | قطعات بزرگ؛ انحراف قالب یک عامل |
پرش به تحمل دقت معمولاً نیاز دارد اعتبار سنجی فرآیند اختصاصی (PPAP یا معادل آن)، نظارت بر SPC، و سنجش دما کنترل شده . انتظار یک حق بیمه 15 تا 30 درصدی نسبت به تولید استاندارد را داشته باشید، به علاوه زمان ارائه صلاحیت طولانی تر.
خط جدایی - درزی که در آن دو نیمه قالب به هم می رسند - بزرگترین منبع تغییر ابعاد در ریخته گری قالب است. هر بُعدی که از خط جدایی عبور کند، ابعاد دیگری را به همراه دارد ± 0.13-0.25 میلی متر مجاز در بالای تلورانس خطی پایه، زیرا دو نیمه دای هرگز نمیتوانند در هر شلیک کاملاً تراز شوند.
این تنوع اضافی از سه منبع مستقل می آید:
قانون عملی: اگر می توان از آن اجتناب کرد، هرگز یک بعد مهم عملکردی را در سراسر خط جدا قرار ندهید. طراحی مجدد یک ویژگی برای نشستن کامل در یک نیمه قالب تقریباً همیشه ارزانتر از تحمل و بازرسی ابعاد جداسازی متقاطع در حجم بالا است.
زوایای کشش اختیاری نیستند - آنها از نظر ساختاری مورد نیاز هستند تا بتوان قطعه را بدون آسیب از قالب خارج کرد. اما پیش نویس مستقیماً بر تحمل قابل دستیابی در سطوح مخروطی تأثیر می گذارد، زیرا هر گونه تغییر در موقعیت تخلیه به یک تغییر ابعادی در وجه کشیده شده تبدیل می شود.
| نوع سطح | حداقل پیش نویس (°) | پیش نویس ترجیحی (°) | منطق |
|---|---|---|---|
| خارجی (نیمه پوشش) | 0.5 درجه | 1.0-2.0 درجه | قسمت از پوشش دور می شود. نیروی کمتر مورد نیاز |
| داخلی (هسته / نیمه اجکتور) | 1.0 درجه | 2.0-3.0 درجه | قسمت بر روی هسته کوچک می شود. مقاومت پرتابی بیشتر |
| سطح بافت / پوشش داده شده | 3.0 درجه | 5.0 درجه | بافت سطح قالب را می گیرد. پیش نویس اضافی مورد نیاز است |
| جیب کور (عمیق) | 2.0 درجه | 3.0-5.0 درجه | ویژگی های عمیق نیروهای بیرون را تقویت می کنند |
با استفاده از ویژگی های پیش نویس صفر از نظر فنی امکان پذیر است اقدامات جانبی (اسلایدها) - درج های قالب هیدرولیکی که قبل از بیرون راندن عقب می کشند. اسلایدها 3000 تا 15000 دلار به ازای هر عمل به هزینه ابزار اضافه می کنند و خط جدایی خود را معرفی می کنند، اما آنها به طور معمول برای سوراخ ها، برش ها و رشته های خارجی استفاده می شوند که نمی توانند کشش را تحمل کنند.
پرداخت سطح در ریخته گری در درجه اول تابعی از شرایط فولاد قالب، آلیاژ و محل روی قطعه است. قالب سطح خود را بر روی قالب ریخته گری نقش می بندد - یک حفره قالب تازه صیقلی شده سطحی صاف تر از سطح فرسوده ایجاد می کند.
| منطقه سطحی | Ra (μm) - New Die | Ra (μm) - مرده فرسوده | پایان معادل |
|---|---|---|---|
| دای-کنتاکت (حفره صیقلی) | 0.8-1.6 | 2.0-3.2 | 125-250 µin AA |
| Die-contact (پرداخت استاندارد EDM) | 1.6-3.2 | 3.2-6.3 | 250-500 µin AA |
| خط جدایی / منطقه فلاش | 3.2-6.3 | 6.3-12.5 | خط قالب قابل مشاهده، درشت |
| دروازه / منطقه سرریز (بریده شده) | 6.3-12.5 | 12.5-25 | خشن؛ معمولا یک سطح آرایشی نیست |
| نشانه های شاهد پین اجکتور | 3.2-6.3 (local) | تا 12.5 | نقش دایره ای؛ بدون طراحی مجدد اجتناب ناپذیر است |
بهترین نوع پرداختی که در قالب تولیدی قابل دستیابی است - حفره صیقلی آینه ای (SPI A2) در قالب جدید - تقریباً Ra 0.4-0.8 میکرومتر . این امر در تولید حجمی غیرمعمول است زیرا جریان فلزی با سرعت بالا سطوح صیقلی را در دهها هزار شات فرسایش میدهد و برای پایداری نیاز به نگهداری مکرر قالب دارد.
قابلیت های تحمل نقل شده در شرایط کنترل شده قابل دستیابی هستند. در تولید پایدار، چندین مکانیسم به طور سیستماتیک ابعاد و سطوح را از اسمی دور می کنند:
فولاد ابزار H13 دارای ضریب انبساط حرارتی تقریباً می باشد 11.5μm/m·°C . یک قالب در دمای 200 درجه سانتیگراد حدود 175 درجه سانتیگراد بالاتر از محیط کار می کند. برای یک حفره 300 میلی متری، این بدان معناست که فولاد تقریباً منبسط شده است 0.60 میلی متر نسبت به بعد ماشینکاری شده در دمای اتاق. این انبساط در طراحی قالب در نظر گرفته شده است - اما اگر دمای قالب در طول تولید 15± درجه سانتیگراد تغییر کند، ابعاد حفره صرفاً از اثرات حرارتی 0.05 ± میلیمتر تغییر میکند.
آلیاژهای آلومینیوم تقریباً منقبض می شوند 0.5-0.7٪ به صورت خطی همانطور که جامد می شوند و تا دمای اتاق خنک می شوند. یک ویژگی 100 میلی متری تقریباً 0.5-0.7 میلی متر کوچک می شود. ابزارهای قالب برای جبران بیش از اندازه ماشینکاری می شوند - اما نرخ انقباض با ضخامت بخش، سرعت خنک کننده موضعی و ترکیب آلیاژ متفاوت است. دیوارهای نازک سریعتر سرد می شوند و کمتر جمع می شوند. بخش های ضخیم گرما را طولانی تر نگه می دارند و بیشتر منقبض می شوند. در قسمتی با ضخامت دیواره مخلوط، انقباض دیفرانسیل به تنهایی می تواند 0.10-0.20 میلی متر تاب ایجاد کند در عرض 200 میلی متر
سطوح قالب در ناحیه دروازه، سایش فرسایشی ناشی از جریان فلزی با سرعت بالا با سرعت 30 تا 60 متر بر ثانیه را تجربه میکنند. توسط 50000 شات ، ابعاد دروازه معمولاً 0.05-0.15 میلی متر از اسمی تغییر می کند. توسط 200000 شات ناهمواری سطح در سطوح تماس با قالب از Ra 1.6 به Ra 3.2-6.3 میکرومتر بدون نوسازی کاهش می یابد. اکثر برنامه های تولیدی، بازسازی قالب (صیقل کاری حفره و تعمیر جوش) را هر 50000 تا 100000 شات برنامه ریزی می کنند.
تخلخل زیرسطحی می تواند باعث فروپاشی موضعی یک ویژگی در هنگام ماشینکاری شود، که منجر به ابعاد اندازه گیری شده ای می شود که در قسمت اول صحیح است اما با نمایان شدن ناحیه متخلخل در عملیات بعدی تغییر می کند. این یک شکست تحمل به معنای سنتی نیست، بلکه یک علت رایج شکایات میدانی است - به ویژه در سوراخهای حفر شده و چهرههای جفتگیری ماشینکاری شده.
هنگامی که تلورانس های ریخته گری ناکافی است، ماشینکاری CNC ویژگی های حیاتی، ریخته گری آلومینیوم را به مشخصات بسیار سخت تری می رساند. از آنجایی که ریخته گری قالب تقریباً به شکل شبکه است، ذخیره ماشینکاری حداقل است - معمولاً 0.5-1.5 میلی متر در هر صورت - پایین نگه داشتن هزینه های عملیات ثانویه نسبت به ماشینکاری از بیلت جامد.
| عملیات | تحمل ابعادی (± میلی متر) | سطح پایان Ra (μm) | برنامه معمولی |
|---|---|---|---|
| آسیاب (خشن) | 0.08-0.15 ± | 3.2-6.3 | صفحه های واشر، داده های خشن |
| فرز (تمام) | 0.03-0.05 ± | 0.8-1.6 | سطوح جفت گیری، پوشش ها |
| حفاری و ریمینگ (سوراخ) | 0.013-0.025 ± (H7/h6 متناسب) | 0.8-1.6 | سوراخ های بلبرینگ، سوراخ های پین |
| خسته کننده (دقت) | 0.005-0.010 ± | 0.4-0.8 | سوراخ های سیلندر هیدرولیک |
| آسیاب نخ / ضربه زدن | کلاس 6H/6g | N/A (فرم موضوع) | باس های بست، پورت ها |
یک محدودیت حیاتی: اگر تخلخل زیرسطحی سطح ماشینکاری شده را قطع کند، پوشش موثر و تحمل هر دو به صورت محلی کاهش می یابد. مشخص کردن الف حداکثر سطح تخلخل قابل قبول (به ازای ASTM E505 یا فراخوانی ترسیم OEM) در صورت های ماشین کاری شده برای قابلیت اطمینان عملکرد ضروری است.
هنگامی که سطوح ریختهگری یا ماشینکاری شده برای نیازهای آرایشی یا عملکردی کافی نباشد، چندین فرآیند تکمیل ثانویه کیفیت سطح قابل دستیابی را به میزان قابلتوجهی افزایش میدهند.
شات بلاست (شات فولادی، 0.3-0.8 میلی متر) یک بافت مات یکنواخت تقریباً ایجاد می کند. Ra 3.2-6.3 میکرومتر . انفجار مهرههای شیشهای در فشار پایینتر، پوشش ساتنی به دست میدهد Ra 0.8-1.6 میکرومتر . هر دو برای حذف علائم شاهد خط جدایی و ایجاد یک خط پایه ظاهری ثابت قبل از پوشش استفاده می شوند.
محیط های سرامیکی یا پلاستیکی در یک کاسه ارتعاشی باعث شکستن لبه و صاف شدن سطح سبک می شود و به آن می رسد Ra 0.4-1.6 میکرومتر روی صورت های قابل دسترس پس از 30 تا 60 دقیقه. نمی تواند به جیب های عمیق یا ویژگی های کور برسد. به طور گسترده قبل از آندایز کردن یا رنگ آمیزی استفاده می شود زیرا لبه های تیز را که باعث شکست چسبندگی پوشش می شود از بین می برد.
آندایزینگ نوع دوم یک لایه اکسیدی ایجاد می کند 5-25 میکرومتر و کمی زبری سطح را افزایش می دهد (Ra 0.1-0.3 میکرومتر افزایش می یابد). سازه های نوع III (آنودایز سخت). 25-75 میکرومتر و ضخامت قابل اندازه گیری را اضافه می کند که باید در تلورانس های سوراخ و سوراخ در نظر گرفته شود - معمولا 25-50 میکرومتر در هر سطح اضافه کنید برای پیش آنودایز کردن ابعاد ریخته گری های دایکستی با تخلخل قابل توجه به دلیل تغییر رشد اکسید در مناطق متخلخل، آنودایز خالدار و ناهموار نشان می دهند.
پوشش پودری اضافه می کند 60-120 میکرومتر ضخامت پوشش با سطح نهایی Ra 1.6-3.2 میکرومتر (پودر صاف) یا 3.2-6.3 میکرومتر (پودر بافت). رنگ مایع می تواند به دست آورد Ra 0.4-0.8 میکرومتر با چند لایه و سنباده. هر دو فرآیند عیوب سطح جزئی را برطرف می کنند اما نمی توانند خطوط جداکننده یا پین های اجکتور را روی سطوح آرایشی بدون مراحل قبلی پرکننده/پرایمر بپوشانند.
| مرحله فرآیند | Ra Min (μm) | Ra Max (μm) | هزینه نسبت به As-Cast |
|---|---|---|---|
| به عنوان بازیگر (قطع صیقلی) | 0.8 | 3.2 | خط پایه (1×) |
| مهره کوبیده شد | 0.8 | 1.6 | 1.1–1.2× |
| CNC پایان آسیاب شده | 0.4 | 1.6 | 1.5-2.5× |
| آنودایز (نوع II) | 1.0 | 3.5 | 1.4-1.8× |
| روکش پودری | 1.6 | 6.3 | 1.3-1.6× |
| رنگ مایع (چند لایه) | 0.4 | 0.8 | 2.0–3.0× |
تلورانس های خطی اندازه را توصیف می کنند. تلورانس های هندسی شکل و مکان را توصیف می کنند. هم برای مونتاژ عملکردی و هم ریخته گری دایکست برای هر کدام ویژگی های متمایزی دارند.
صافی به صورت ریخته گری روی یک صفحه 200 میلی متری معمولاً وجود دارد 0.20-0.50 میلی متر در مجموع ، به دلیل انقباض دیفرانسیل و تاب خوردگی در هنگام خنک کردن. پس از پایان آسیاب، صافی 0.05-0.10 میلی متر بیش از یک بازه استاندارد است. برای آب بندی سطوح (واشر، شیارهای O-ring)، 0.025 میلی متر یا بهتر قابل دستیابی است اما نیاز به فیکسچری دارد که اعوجاج بخشی را در طول بستن کنترل کند.
سوراخهای ریختهگری شده برای اتصالات دقیق مورد استفاده قرار نمیگیرند - آنها فقط به عنوان مکانهای از پیش سوراخشده عمل میکنند. پس از reaming، استوانه ای از 0.010-0.020 میلی متر استاندارد است پس از حوصله دقیق، استوانه 0.005 میلی متر روی آلومینیوم قابل دستیابی است، مشروط بر اینکه قطعه به اندازه کافی پشتیبانی شود و سطح تخلخل پایین باشد.
موقعیتهای باس ریختهگری (رشته آلومینیومی ریختهگری که سوراخ حفر شده را پیدا میکند) را میتوان نگه داشت ± 0.25-0.40 میلی متر موقعیت واقعی نسبت به داده های موجود در یک نیمه. پس از حفاری CNC از مبدأ ماشینکاری شده، موقعیت واقعی سوراخ به دست می آید ± 0.05-0.15 میلی متر به طور معمول، و 0.025 ± میلی متر با فیکسچر و کاوش دقیق
رایجترین و پرهزینهترین اشتباه در برنامههای ریختهگری، تعیین تلورانسهایی بر روی یک نقشه است که سختتر از آن چیزی است که فرآیند میتواند ادامه دهد – سپس کشف آن تنها پس از ساخت ابزار. قوانین زیر این خطر را کاهش می دهد:
