精密壓鑄加工模具的基本知識
壓鑄是用于大規(guī)模生產(chǎn)的，由鋁，制成的零件成形工藝鎂，和它們的合金。鑄造過程在壓鑄機中進行，壓鑄機分為熱室壓鑄機和冷室壓鑄機。主要區(qū)別在于，在熱室鑄造機中，裝有熔融金屬的容器位于機器內(nèi)部，而在其他情況下，容器則置于機器外部。在兩種類型的機器中，熔融金屬都從鑄造室通過一個或多個鑄造通道被壓入永久鋼模具的型腔中，在該型腔中，其形狀由模具確定并凝固。這些壓鑄模具由兩半組成，以便可以從模具中取出鑄件。進料側(cè)半模安裝在壓鑄機剛性側(cè)的固定板上，而頂出側(cè)半模安裝在另一側(cè)的可移動板上。在關(guān)閉之前，將兩半噴涂脫模劑，這樣以后就可以輕松地將鑄件從模具中脫模，并且板不會過熱。根據(jù)鑄件的尺寸，每小時最多可進行300個鑄造周期。
極限負(fù)載
當(dāng)模具關(guān)閉時，熔體在高達1200 bar的壓力下被壓入模具中，最大模具填充速度為150 m / s（540 km / h）[1]。高閉合力和夾緊力要求將半模彼此擠壓并使模具保持閉合：在熱室壓鑄機中最大為8,000 kN（800 t），在冷室壓鑄機中最大為45,000 kN（4,500 t）。通過使用如此大的力，可以制造大型鑄件。關(guān)于材料和設(shè)計，用于此目的的模具必須設(shè)計成能夠永久承受與大量熔體有關(guān)的載荷。金屬凝固后，半模打開，鑄件通過螺栓彈出或由機器人取下，然后進行進一步處理。
高性能鋼
關(guān)于壓鑄工藝的中心問題是模具。它確定了必須傳遞到鑄件的輪廓，并且還應(yīng)使鑄件盡快固化。這樣，促進了細晶粒組織的形成，這對鑄造質(zhì)量有利。為了獲得最佳的冷卻效果，模具在某些部分進行了冷卻。另一個效果是縮短了生產(chǎn)時間，這提供了經(jīng)濟優(yōu)勢。壓鑄工具的設(shè)計在標(biāo)準(zhǔn)DIN 16760-1 [2]中進行了描述。壓鑄過程中使用的工具不可避免地要承受高的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷，并且必須能夠永久承受。例如，鋅的模具壓鑄件的使用壽命達到500,000至200萬次循環(huán)。為了達到這種性能，壓鑄工具除上述模具外還包括模具嵌件，型芯，滑塊和頂出器，它們由高強度熱加工鋼如X40CrMoV5-1（1.2344）或特殊材料制成，例如硬質(zhì)金屬。在這些工具中起著非常重要作用的特性是高耐磨性，高延展性，高耐熱性，高熱撕裂性和熱耐磨性以及良好的導(dǎo)熱性。在選擇材料時，必須考慮其技術(shù)性能，工具的設(shè)計，其熱處理以及最后但并非最不重要的工具與待鑄造金屬之間的復(fù)雜相互作用。以此目的，
CAD / CAM系統(tǒng)
過去，壓鑄技術(shù)的工具是根據(jù)圖紙制造的，如今，設(shè)計人員使用3D CAD數(shù)據(jù)并使用最先進的IT技術(shù)。在鑄造模具的設(shè)計中，必須同時考慮鑄造工藝（以及熔體流動和冷卻）以及要制造的壓鑄件的幾何形狀和尺寸。鑄件應(yīng)具有均勻，細粒度的顯微組織，高尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性以及高表面質(zhì)量的特征。計算機輔助的模擬計算有助于使工具最適合壓鑄零件。工具制造商和模具制造商使用CAM系統(tǒng)進行制造。CNC控制的銑床以及下沉和切割侵蝕機用于將成型輪廓高精度地整合到成型材料中。模具的制造非常復(fù)雜，因此很昂貴。
模具成本約占鋁壓鑄件總成本的20％ [3]。但是，對于大批量生產(chǎn)組件，從一定批量開始，這比以其他方式（例如通過機加工）制造零件更具成本效益。另外，每個零件的制造時間更短。德國馬格德堡大學(xué)機械設(shè)計研究所已經(jīng)開發(fā)出一種標(biāo)準(zhǔn)化，省時的壓鑄模具設(shè)計程序[4]。
仍有很大潛力
壓鑄零件的設(shè)計多樣性以及對它們的要求不斷增長。因此，對用于壓鑄的工具鋼的性能以及由這些鋼制造的工具和模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也在增加。這些鋼材，用于設(shè)計和仿真的軟件程序以及加工系統(tǒng)的功能在不斷發(fā)展。主題“數(shù)字化”（工業(yè)4.0）和“ 3D打印”正變得越來越重要。交易會正在響應(yīng)這一趨勢。EUROGUSS通過特別展覽“增材制造”特別關(guān)注該主題。通過使用數(shù)字技術(shù)，可以更有效地控制流程，并且可以更好地識別優(yōu)化潛力。
借助3D打印工藝，可以制造出無法通過常規(guī)工藝制造的零件，例如，用于壓鑄模具的嵌件具有復(fù)雜的形狀和集成的接近輪廓和彎曲的冷卻通道。根據(jù)Dr.Ing。壓鑄機制造商Oskar Frech的總裁兼首席執(zhí)行官Ioannis Ioannidis，鑄造機械協(xié)會的主席以及德國機械和設(shè)備制造商協(xié)會VDMA的增材制造協(xié)會的理事會成員認(rèn)為，在這一領(lǐng)域仍然存在很多模具制造潛力：“可以通過以下方式影響模具中的完整熱管理，例如，更好地保護模具免受磨損 并且會影響鑄造零件的質(zhì)量。”
鑄造廠如何從附加3D打印工藝所提供的眾多優(yōu)勢中受益？如今，只要有回報，創(chuàng)新的鑄造廠還可以結(jié)合使用3D打印的型芯和常規(guī)生產(chǎn)的模具。除了打印砂模以外，越來越多的鑄造廠也將3D打印機中的模型用于熔模鑄造。有關(guān)更多信息，請查看青蝠科技案例研究。
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文章來源：@青蝠科技 作者：青蝠科技
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