Формування за допомогою газу

Базуючись на фундаментальній концепції газового потоку, він розробляє десять правил проектування деталей, щоб полегшити застосування процесу лиття під тиском із застосуванням газу.

Правило 1: Надайте пріоритет плануванню газового каналу
Розробка макета газового каналу насамперед відповідно до мети застосування процесу лиття під тиском із застосуванням газу, незалежно від того, чи йдеться про вирізання центральної частини деталі, економію матеріалу, підвищення міцності конструкції за допомогою газових каналів, уникнення викривлення або просто використовуйте газ під тиском у певній місцевості, щоб уникнути сліду раковини.

Правило 2: Чітко визначте шлях потоку газу. Уникайте розгалуженого потоку газу.
Газ чутливий. Він надає перевагу найменшому опору настільки, що спочатку тече в цьому напрямку. Важко усвідомити, що для конструкції газового каналу газ розділений однаково на дві ідентичні гілки, як показано на малюнку 4. Можливість створення ідентичних умов опору в реальності на двох гілках під час фактичного процесу формування для отримання однакового потоку газу і розподіл в межах двох гілок досить віддалений. Незначні відмінності умов між двома гілками, такі як розмір інструменту, температура розплаву, просування фронту розплаву та температура прес-форми, спричиняють різницю в опорі потоку газу, що призводить до неідентичного очікуваного однакового розподілу газу в газовому каналі. Він залишає незаповнений газом сегмент газового каналу, де високий ризик появи позначки раковини. Розробник деталі повинен чітко визначити шлях потоку газу. Слід уникати розгалуженого газового каналу, який є неоднозначним для проходження газу вперед.

Правило 3: Проектування газового каналу по всій частині та симетрично.
Упаковка та витримка є важливими етапами процесу, під час яких введений пластиковий матеріал стискається, роблячи щільність формованої деталі максимально можливою та рівномірною. У традиційному процесі лиття під тиском машинний гвинт створює ущільнювальний/утримуючий тиск на великій відстані від машинного сопла через литник, бігунок, затвор до внутрішньої порожнини через розплав, що вливається. Натомість у процесі формування з використанням газу газ, що вводиться всередину деталі, сам по собі створює тиск ущільнення/утримання. Для плоскої деталі важливо спроектувати схему газового каналу по всій деталі, щоб забезпечити формувальну частину загальним найближчим джерелом ущільнювального/утримуючого тиску та його рівномірним впливом уздовж газового каналу. Також важливо розробити схему газового каналу симетричним чином, щоб забезпечити формувальну частину рівномірним і збалансованим ефектом ущільнювального/утримуючого тиску поперек газового каналу (рис. 2). Крім того, симетричне розташування газового каналу може зменшити складність умов процесу контролю та доставки газу.

Правило 4: Розріджена частина в цілому та локальна частина, де розроблений газовий канал.
У порівнянні з традиційним процесом лиття під тиском, загальна номінальна товщина деталі для лиття під тиском із застосуванням газу може бути меншою для економії матеріалу. Тоді міцність деталі може бути збільшена за допомогою газового каналу, де вона діє як ребро, але має надзвичайно товщу основу без виникнення проблеми з утопленням, якщо вона належним чином розроблена (рис. 3). Крім того, перед впорскуванням газу в газовий канал, газовий канал спочатку відіграє роль лідера потоку, щоб допомогти розплаву заповнити розріджену частину в цілому. Після того як газ розподіляється в газовому каналі, газовий канал відіграє другу роль як джерело тиску упаковки/утримання. І, нарешті, після процесу газовий канал відіграє свою третю роль як ребро потовщення для забезпечення міцності деталі, уникаючи викривлення з меншою складністю структури прес-форми та процесу обробки.

Вибирайте товщину деталі, щоб спроектувати висоту та ширину газового каналу. Порівняно, занадто велика ділянка газового каналу може спричинити надто сильний ефект лідера потоку на етапі заповнення розплавом, що призведе до того, що розплав у газовому каналі тече набагато швидше, ніж у сусідній зоні, і призведе до проблеми повітряної пастки (рис. 4).

Правило 6: Уникайте ефекту пальців, викликаного занадто малим перетином газового каналу.
Вибирайте товщину деталі, щоб спроектувати висоту та ширину газового каналу. Порівняно, занадто мала ділянка газового каналу може не забезпечувати найменший опірний напрямок для потоку газу в призначеному газовому каналі, в результаті чого газ проникає в область, прилеглу до газового каналу під час стадії заповнення газом і стадії пакування/утримання, який називається ефектом аплікатури (рис. 5). Як правило, для початку проектують висоту газового каналу, не враховуючи товщину частини, яка в півтора рази перевищує товщину сусідньої частини. Необхідно уникати ефекту пальців, щоб не послабити структуру поверхні деталі в тому місці, де це відбувається.

Правило 7: Уникайте замкнутих газових каналів.
Очікування, що газ обтікає і утворює повністю замкнутий газовий канал, навряд чи справджується (рис. 6). Незалежно від того, наскільки добре збалансований потік газу в замкнутому газовому каналі, у будь-якому випадку фронти розплаву в газовому каналі з двох напрямків рано чи пізно зустрінуться, утворюючи суцільну частину, куди газ не може текти далі. Важливо уникати проектування газового каналу із замкнутим циклом, оскільки згадана залишкова тверда частина спричиняє високий ризик проблеми із слідами раковини та довший час охолодження та тривалість циклу.

Правило 8: Розширте газовий канал до області, де розплав заповнює останній.
Там, де рухається фронт розплаву, є шлях із найменшим опором для течії газу. Розширення газового каналу до області, де розплав заповнює останній, також сприяє газовому каналу по всій деталі, як зазначено в Правилі 3. Згідно з цим правилом, конструкція газового каналу повинна відповідати шаблону заповнення розплавом, який визначається розплавом розташування затвора, номер затвора розплаву, товщина деталі та розмір газового каналу. Зміна схеми заповнення розплаву, спричинена будь-якими змінами згаданих детермінантів, часто означає, що також потрібна неминуча модифікація конструкції газового каналу.

Іншими словами, схема заповнення розплавом повинна бути розроблена шляхом оптимізації згаданих детермінантів, щоб мати потік газу в передбаченому газовому каналі та проникати в нього лише без будь-якої проблеми повітряної пастки та ефекту пальців.

Правило 9: Точка впорскування газу повинна бути далеко від зони, де розплав заповнює останній.
Якщо припустити, що проект для плоскої частини виконано відповідно до Правил 1-8, як показано на Малюнку 10, точки впорскування газу повинні бути розміщені в точках 1 і 2. За таким проектом очікується, що газ, впорснутий з точки<1>текти в правому газовому каналі і що з точки<2>ліворуч, штовхаючи розплав вперед до кінців обох газових каналів, область, де розплав заповнює останній. У випадку, якщо точки впорскування газу розташовані в точці<3>і точка<4>, введений газ також буде безпосередньо текти вниз по кінцях газових каналів, залишаючи сегменти газових каналів від точки<1>вказувати<3>і точка<2>вказувати<4>твердий, не виділяючись газом.

Правило 10: Тонко налаштуйте схему заповнення розплавом і довжину проникнення газу, регулюючи розмір газового каналу.
Зазвичай основний малюнок заповнення розплавом і розподіл газу визначаються за допомогою конструкції товщини деталі, розташування/кількості затворів розплаву, позиції/кількості впорскування газу та розташування/розміру газового каналу. Якщо необхідно, можна внести незначну зміну в схему заповнення розплавом і довжину проникнення газу, особливо в кінці газового каналу, шляхом регулювання та точного налаштування розміру газового каналу поблизу.

Поведінка газу в розплаві чутлива, динамічна, складна і важко передбачувана на досвіді. Наслідки виробництва деталі з суцільним газовим каналом є серйозними та дорогими, оскільки їх навряд чи можна вирішити в одній формі. Конструкція деталей для процесу формування з використанням газу повинна включати інтегровані та систематичні міркування щодо товщини деталей, розташування/кількості шиберів, позиції/кількості впорскування газу та розташування/розміру газових каналів. Тому настійно рекомендується робити це за допомогою автоматизованого проектування (CAE), особливо для аналізу наповнення розплавом і газом. Застосування десяти правил проектування деталей із CAE може допомогти досягти рішення з низьким рівнем ризику більш систематично та ефективніше.

Процитовано «ДЕСЯТЬ ПРАВИЛ ПРОЕКТУВАННЯ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ПРОЦЕСУ ЛИТВАННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ ГАЗУ» Хенка Цая, Effinno Technologies Co., Ltd.

Популярні Мітки: газове формування, Китай, виробники газового формування, виробники