Ghid de selecție a matrițelor de turnare prin compresie SMC

Competitivitate de bază aSMC (compus de turnare a foii) turnarea prin compresie constă în selecția științifică a matrițelor, care afectează direct calitatea produsului, eficiența producției și costul total. Acest articol sortează logica practică de selecție din trei dimensiuni cheie: material, structură și precizie, combinate cu scenarii de aplicare și principii de echilibrare a costurilor, pentru a oferi referințe tehnice pentru practicienii din industrie.https://www.jiutaimould.net/

I. Selecția materialelor: premisa de bază a potrivirii duratei de viață și a costului

Materialul matrițelor de compresie trebuie să îndeplinească condițiile de lucru ale turnării SMC la 130-160 de grade temperaturi ridicate și 5{-15MPa presiune înaltă. Considerațiile de bază sunt lotul de producție, caracteristicile produsului și mediul de lucru. Dintre materialele utilizate în mod obișnuit, oțelul aliat este alegerea preferată pentru producția la scară largă-. Printre acestea, oțelul de matriță din plastic preîntărit P20, după tratamentul de preîntărire, are o duritate de HRC28-32, nu necesită călire ulterioară și are o comoditate ridicată de prelucrare. Durata sa de viață este de aproximativ 500.000 până la 800.000 de ori de matriță și este deosebit de potrivită pentru scenarii cu o capacitate anuală de producție de peste 500.000 de bucăți, cum ar fi carcasele bateriilor auto și părțile structurale ale șasiului. Oțelul H13 pentru prelucrare la cald necesită călire + tratament de revenire, cu o duritate de HRC42-45 și are o rezistență mai bună la oboseală termică.

 

Poate fi folosit pentru produse SMC-de înaltă rezistență, cu o temperatură de turnare de 150-160 de grade (cum ar fi scaunele de conectare a palelor turbinei eoliene), cu o durată de viață de peste 1 milion de ori de turnare. Cu toate acestea, costul de achiziție a materialelor este cu 30%-40% mai mare decât cel al P20, iar ciclul de procesare este prelungit cu 20-30 de zile. Oțelul inoxidabil este în principal oțel inoxidabil 304, cu un conținut de crom mai mare sau egal cu 18% și un timp de rezistență la coroziune cu pulverizare de sare neutră de peste 200 de ore. Este potrivit pentru produsele utilizate în medii umede pentru o lungă perioadă de timp, cum ar fi suporturile pentru cap de duș pentru baie și carcasele de filtrare pentru echipamente de tratare a apei. Duritatea sa este de aproximativ HRC18-22, iar după tratamentul de nitrurare, poate fi mărită la aproximativ HRC30, cu o durată de viață extinsă la 300.000 până la 400.000 de ori de matriță. Costul este de aproximativ 60%-70% din oțel aliat P20.

 

Aliajele de aluminiu includ în principal 6061-T6 și 7075-T6. Printre acestea, 6061-T6 are o rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 380 MPa și o conductivitate termică de 167 W/(m·K), care este de peste patru ori mai mare decât a oțelului pur. De asemenea, prezintă o uniformitate mai bună a temperaturii matriței în timpul formării, permițând o reducere cu 10%-15% a timpului de întărire per ciclu de matriță (de exemplu, de la 3 minute la 2,5 minute). Cu toate acestea, are o rezistență la uzură relativ slabă, cu o cantitate de uzură de 0,02-0,03 mm la 10.000 de cicluri de matriță pe suprafața netratată și o durată de viață de numai 50.000 până la 80.000 de cicluri de matriță. Este potrivit pentru producția de loturi medii și mici (capacitate anuală de 10.000 până la 100.000 de bucăți) sau scenarii de matriță de probă pentru carcase de aparate electrice și capace decorative. Costul de investiție inițial al matriței este cu 60%-70% mai mic decât cel al oțelului aliat. 7075-T6 are o rezistență mai mare (rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 570 MPa) și o durată de viață de 80.000 până la 100.000 de cicluri de matriță, dar este mai dificil de procesat și costă cu 20%-606% mai mult decât 606%-T. Este potrivit pentru piese de loturi mici, de înaltă precizie și de dimensiuni medii. Tratamentul suprafeței trebuie să fie potrivit cu cerințele: lustruirea în oglindă ar trebui să obțină un efect de oglindă de Ra0,012-0,025μm, potrivit pentru cerințele de suprafață de nivel A, cum ar fi panourile exterioare pentru automobile, și necesită 8-10 procese, inclusiv șlefuire brută, șlefuire fină și lustruire; Tratamentul de placare cu nichel ar trebui să controleze grosimea acoperirii cu 0,01-0,02 mm pentru a crește rezistența la coroziune de 5-8 ori; după șlefuire, rugozitatea suprafeței ar trebui să atingă Ra0,2-0,8μm, iar planeitatea ar trebui să fie mai mică sau egală cu 0,01 mm/m, potrivită pentru componentele structurale cu cerințe de etanșare la presiune înaltă, cum ar fi blocurile de supape hidraulice.

 

 

II. Selecția structurală: design cheie pentru proces și eficiență

Designul structural al matriței de injecție trebuie să se concentreze pe suprafața de despărțire, numărul de cavități și sistemul auxiliar, miezul fiind adaptarea la structura produsului și ritmul de producție.

 

Selecția suprafețelor de despărțire respectă cu strictețe cele trei principii majore de „reținere inferioară a materialului matriței, ușurință de deformare și reducerea fulgerului”: suprafețele de despărțire verticale (unde suprafața de închidere a matriței este paralelă cu axa matriței) sunt potrivite pentru produse cu filete interne și boturi radiale (cum ar fi îmbinările țevilor și carcasele supapelor), cu o utilizare radială în limite dimensionale și precise controlabile. mecanisme de tragere-miez, cu eroare de cursă de tragere-miez Mai mică sau egală cu 0,03 mm; suprafețele orizontale de despărțire (unde suprafața de închidere a matriței este perpendiculară pe axa matriței) au cerințe mai mici de precizie de procesare (planeitate mai mică sau egală cu 0,02 mm/m) și sunt potrivite pentru componente plate (cum ar fi cofrajele de construcție și plăcile superioare ale containerului), care pot reduce mecanismele complexe precum tragerea miezului și costurile de fabricație a matriței mai mici cu 403 %.

 

Numărul de cavități ar trebui determinat printr-o evaluare tridimensională a „tonajului echipamentului - eficienței producției - calculului costurilor”: o matriță cu o singură-cavitate necesită o forță mică de strângere (de exemplu, un produs de 100×50 mm are nevoie de o mașină de 100-150 de tone) și este singurul timp de depanare de 1}3{{3} zile. Este potrivit pentru produse personalizate cu o capacitate de producție anuală mai mică sau egală cu 50.000 de bucăți (cum ar fi piese mecanice speciale); o matriță cu dublă-cavitate trebuie să fie asortată cu o mașină de 200-300 de tone, crescând capacitatea de producție cu 80%-90% (producția într-un singur schimb crește de la 500 de bucăți la 900-950 de bucăți) și este potrivită pentru scenarii cu o capacitate anuală de producție de 100 de piese, cum ar fi interior, auto, 0-30000 panouri; o matriță cu patru cavități necesită o mașină de turnat prin compresie la scară largă de 400-630 de tone, potrivită pentru produse standardizate cu o capacitate de producție anuală mai mare sau egală cu 500.000 de bucăți (cum ar fi cutiile de joncțiune electrice), dar costul de fabricare a matriței este de 2-2,5 ori mai mare decât cel al unei matrițe cu o singură cavitate. Sistemul auxiliar este cheia pentru asigurarea calității turnării și a eficienței producției și trebuie configurat cu precizie în funcție de caracteristicile produsului.

 

Sistem de evacuare:Pentru părțile structurale complexe (cum ar fi capacele de capăt ale motorului cu cavități adânci și fante înguste), trebuie proiectat un sistem de evacuare în vid, cu gradul de vid controlat la -0,08 până la -0,09 MPa, ceea ce poate reduce rata defectelor orificiilor de la 15% la 20% la sub 3%; pentru piese plate simple se pot folosi caneluri naturale de evacuare, cu o latime de 2 pana la 3 mm si o adancime de 0,03 pana la 0,05 mm, pentru a preveni preaplinul asigurand in acelasi timp efectul de evacuare.

 

Sistem de racire:Pentru produsele cu pereți groși-(cum ar fi plăcile rezervorului de apă de 25-50 mm și carcase pentru baterii de stocare a energiei), trebuie proiectate canale de răcire în spirală, cu un diametru al canalului de 8-12 mm și o distanță de 15-20 mm față de peretele cavității matriței. Temperatura apei de răcire trebuie controlată la 50-60 de grade, ceea ce poate menține diferența de temperatură între interiorul și exteriorul produsului în 5 grade, poate îmbunătăți uniformitatea întăririi cu 40% și poate preveni contracția și crăparea. Pentru produsele cu pereți subțiri (mai puțin sau egal cu 5 mm), canalele de răcire drepte sunt suficiente, cu o distanță de 30-40 mm.

 

Echipamente auxiliare automate:Linia de producție automată trebuie să integreze un dispozitiv de evacuare hidraulic (viteză de evacuare 50-100 mm/s, forță de evacuare 10-50 kN) și un mecanism pneumatic de curățare a deșeurilor și să funcționeze împreună cu o bandă transportoare pentru a obține încărcare și descărcare complet automată. Costul forței de muncă într-un singur schimb a fost redus de la 3.000 de yuani la mai puțin de 800 de yuani, iar eficiența producției a crescut cu 20%-30%. Liniile de producție semi-automatizate pot fi echipate cu dispozitive mecanice simple de ejectare pentru a reduce investiția inițială în echipament.

 

 

III. Selecție cu precizie: scara de bază pentru echilibrarea performanței și costurilor

Selecția cu precizie trebuie să definească în mod clar cei trei indicatori de bază ai „dimensiunilor critice - toleranțe de formă și poziție - calitatea suprafeței” și să îi stabilească diferit în funcție de aplicația produsului.

 

1. Toleranță dimensională:Dimensiunile de bază ale cavității matriței (cum ar fi diametrul găurii de asamblare și dimensiunea boțului de poziționare) trebuie controlate cu precizia IT5-IT7 (interval de toleranță 0-0,1 mm), potrivite pentru produse cu cerințe ridicate de asamblare, cum ar fi găurile de conectare a șasiului auto și carcasele instrumentelor de precizie; Dimensiunile externe fără miez pot adopta precizia IT8-IT10 (gamă de toleranță ±0,5-±1,5mm), cum ar fi construirea de panouri decorative și cutii de depozitare obișnuite.

 

2. Toleranță geometrică:Pentru produsele cu cerințe ridicate de planeitate (cum ar fi panourile mesei de lucru pentru mașini-unelte), planeitatea trebuie controlată cu 0,02 mm/m și trebuie adoptată prelucrarea la sol; pentru produsele tubulare cu cerințe ridicate de coaxialitate (cum ar fi conductele de petrol), coaxialitatea ar trebui să fie controlată cu φ0,05 mm și trebuie utilizată frezarea sincronă cu două-axe în timpul procesării.

 

3. Rugozitatea suprafeței:Pentru suprafețele de grad A-, cum ar fi părțile exterioare ale autovehiculelor și panourile de electrocasnice, rugozitatea suprafeței ar trebui să fie în Ra0,012-0,025μm și este adoptat procesul de lustruire cu pastă de diamant; pentru suprafețele de grad B-cum ar fi părțile interioare ale autovehiculelor și carcasele aparatelor electrice, rugozitatea suprafeței trebuie să fie cuprinsă între Ra0,2-0,8μm și se utilizează procesul de lustruire a discului de șlefuire urmat de șlefuire cu o roată de pânză; pentru piesele structurale portante (cum ar fi consolele și piesele de legătură), o rugozitate a suprafeței de Ra3,2-6,3μm este suficientă și pot fi utilizate direct după frezare.

 

4. Potrivirea tehnologiei de procesare:Matrile de compresie de{0}}înaltă precizie trebuie procesate de centre de prelucrare cu cinci-axe (cu precizie de poziționare de ±0,005 mm și precizie de poziționare repetă de ±0,003 mm) și să fie inspectate complet dimensional cu echipamente de inspecție tri{-dimensionale (cu precizie de inspecție de ±0,002 mm). Costul este cu 40% până la 60% mai mare decât cel al matrițelor obișnuite, dar rata deșeurilor poate fi redusă de la 8% la 10% la 1% până la 2%, făcându-l potrivit pentru produse cu-valoare-înaltă (cum ar fi componente ușoare pentru carcase de echipamente aerospațiale și medicale).

 

 

IV.Logica de selecție: un cadru cuprinzător-de luare a deciziilor orientat către scenarii

Selecția științifică ar trebui să urmeze un proces în patru-etape de „definire a cererii - soluție care se potrivește cu - calculul costurilor - verificare și optimizare” pentru a obține cele mai bune beneficii generale ale ciclului de viață.

 

Primul paseste de a defini cerințele: clarificarea parametrilor de bază - lot de producție (capacitatea anuală mai mică de 50.000 bucăți este lot mic, 50,000 - 500,000 bucăți este lot mediu, iar peste 500.000 bucăți este lot mare), caracteristicile produsului (specificații dimensionale, grosimea peretelui, calitatea suprafeței și condițiile de automatizare a echipamentelor existente (mediu de lucru, gestionare a echipamentelor), gradul de automatizare a echipamentelor existente (mediu de lucru, gradul de control al matriței).

 

Al doilea pas,potrivire soluție: ancorarea materialelor și a cavităților în loturi - pentru loturi mici (capacitate anuală mai mică sau egală cu 50.000 de bucăți), alegeți matrițe cu o singură cavitate din aliaj de aluminiu 6061-T6-; pentru loturi medii (50,000 - 500,000 de bucăți), alegeți matrițe cu două-cavități din oțel aliat P20; pentru loturi mari (mai mari sau egale cu 500.000 de bucăți), alegeți matrițe cu patru-cavități din oțel aliat H13. Rafinare în funcție de caracteristicile produsului - pentru condiții de temperatură-înaltă (cum ar fi părțile periferice ale motorului), alegeți oțel aliat H13 + tratament de nitrurare; pentru medii umede alege otel inoxidabil 304 + tratament nichelat; pentru piese de asamblare de-înaltă precizie, alegeți prelucrarea cu cinci axe + lustruirea în oglindă.

 

Pasul 3,Calculul costurilor: Luând ca exemplu panoul interior al autovehiculului cu o capacitate de producție anuală de 300.000 de bucăți (dimensiune: 300×200×5mm), pentru Scheme One, matrița cu două-cavități din oțel aliat P20 (cost: 250.000 yuani, durata de viață: 600.000 yuani, durata de viață: 600.000 yuani, ciclul de matriță, 0 yuani) costul de alocare este de 125.000 de yuani; pentru Schema 2, matrița cu o singură cavitate din aliaj de aluminiu 6061-T6 (cost: 80.000 de yuani, durata de viață: 60.000 de cicluri de matriță), cinci seturi de matrițe trebuie înlocuite anual, cu un cost total al matriței de 400.000 de yuani, ceea ce este semnificativ mai mare decât Schema Unu.

 

Al patrulea paseste de a verifica și optimiza: efectuarea unei matrițe de probă în lot mic (cu 50 până la 100 de bucăți) pentru a testa acuratețea dimensională și calitatea suprafeței. Pe baza rezultatelor matriței de probă, ajustați detalii precum aspectul canalelor de răcire și dimensiunea fantelor de aerisire.

 

V. Concluzie

Selecția matrițelor de turnare prin compresie SMC ar trebui să stabilească o logică-în buclă închisă a „intrarii cererii - potrivirea tri{-dimensională - optimizarea costurilor - verificarea matriței de probă". Miezul este de a înțelege trei puncte cheie: în primul rând, materialul este strâns legat de dimensiunea lotului. Evitarea risipei de costuri cauzate de utilizarea oțelului aliat pentru loturi mici sau creșterea frecvenței de schimbare a matriței prin utilizarea aliajului de aluminiu pentru loturi mari. În al doilea rând, structura ar trebui să fie adaptată produsului. Piesele complexe trebuie să fie echipate cu evacuare în vid și răcire în spirală, în timp ce piesele simple ar trebui să simplifice mecanismul de control al costurilor. În al treilea rând, precizia ar trebui să se potrivească cu valoarea. Produsele cu-valoare-înaltă adăugată merită să fie investite în matrițe de-înaltă precizie procesate pe cinci-axe. În același timp, riscurile comune ar trebui evitate: neglijarea mediului de lucru duce la coroziune prematură a matriței (cum ar fi utilizarea oțelului aliat obișnuit într-un mediu umed), numărul de cavități nu se potrivește cu echipamentul, rezultând o forță de strângere insuficientă (cum ar fi o matriță cu patru-cavități cu o mașină cu un tonaj mic{-) și producția de serie fără șuruburi tridimensionale. Prin selecția științifică, durata de viață a matriței poate fi mărită cu 30% până la 50%, rata deșeurilor poate fi redusă cu 10% până la 15%, iar costul cuprinzător de producție poate fi redus cu mai mult de 20%, oferind o garanție de bază solidă pentru producția de produse SMC.