Đúc hỗ trợ khí

Dựa trên khái niệm cơ bản về dòng khí, nó phát triển mười quy tắc thiết kế bộ phận để tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng quy trình ép phun có hỗ trợ khí.

Nguyên tắc 1: Ưu tiên thiết kế bố trí kênh dẫn khí
Thiết kế bố trí kênh dẫn khí trước hết theo mục đích áp dụng quy trình ép phun có hỗ trợ khí, bất kể là để đục lõi phần trung tâm của chi tiết, tiết kiệm vật liệu, tăng cường độ bền kết cấu của kênh dẫn khí, tránh cong vênh hay đơn thuần là sử dụng khí nén ở một số khu vực cục bộ để tránh vết chìm ở đó.

Quy tắc 2: Xác định rõ ràng đường đi của dòng khí. Tránh dòng khí phân nhánh.
Khí rất nhạy cảm. Nó thích ít lực cản nhất nên lúc đầu nó chảy về hướng đó. Thật khó để nhận ra một thiết kế kênh khí có khí được chia đều thành hai nhánh giống hệt nhau, như minh họa trên Hình 4. Khả năng tạo ra các điều kiện điện trở giống hệt nhau trong thực tế tại hai nhánh trong quá trình đúc thực tế để dẫn đến dòng khí giống hệt nhau và sự phân bố trong hai nhánh khá xa nhau. Những khác biệt nhỏ về điều kiện giữa hai nhánh, chẳng hạn như kích thước dụng cụ, nhiệt độ nóng chảy, tiến về phía trước nóng chảy và nhiệt độ khuôn, gây ra sự khác biệt về lực cản dòng khí, dẫn đến sự phân bố khí giống hệt dự kiến ​​trong kênh khí không giống nhau. Nó để lại một đoạn không chứa khí của kênh khí, nơi có nguy cơ cao về vấn đề vết chìm. Người thiết kế bộ phận phải xác định rõ ràng đường đi của dòng khí. Phải tránh đường dẫn khí phân nhánh, không rõ ràng để khí chảy về phía trước.

Quy tắc 3: Thiết kế bố trí đường dẫn khí trên toàn bộ chi tiết và đối xứng.
Đóng gói và giữ là các giai đoạn quy trình quan trọng trong đó vật liệu nhựa được bơm được nén, làm cho mật độ của bộ phận đúc càng cao và đồng đều càng tốt. Trong quy trình ép phun truyền thống, vít máy sẽ tạo ra áp suất đóng gói/giữ một khoảng cách dài từ vòi phun của máy qua rãnh rót, đường dẫn, cổng đến khoang bên trong thông qua chất tan chảy được bơm vào. Thay vào đó, trong quá trình đúc có hỗ trợ bằng khí, chính khí được bơm vào bên trong bộ phận đã tự tạo ra áp suất đóng gói/giữ. Đối với một bộ phận phẳng, điều quan trọng là phải thiết kế bố trí kênh khí trên toàn bộ bộ phận để cung cấp cho bộ phận đúc một nguồn áp suất đóng gói/giữ tổng thể gần đó và hiệu ứng đồng đều của nó dọc theo kênh khí. Điều quan trọng nữa là thiết kế bố trí kênh khí theo cách đối xứng để cung cấp cho bộ phận đúc một hiệu ứng áp suất đóng gói/giữ đồng đều và cân bằng ngang với kênh khí (Hình 2). Ngoài ra, cách bố trí đối xứng của kênh khí có thể làm giảm độ phức tạp của các điều kiện xử lý về kiểm soát và phân phối khí.

Quy tắc 4: Phần mỏng tổng thể và phần dày cục bộ trong đó được thiết kế kênh dẫn khí.
So với quy trình ép phun truyền thống, độ dày bộ phận danh nghĩa tổng thể của quá trình ép phun có hỗ trợ khí có thể mỏng hơn để tiết kiệm vật liệu. Sau đó, độ bền của bộ phận có thể được tăng cường bằng một kênh khí, trong đó nó hoạt động giống như một đường gân nhưng có phần đế dày hơn bất thường mà không gặp vấn đề về chìm nếu được thiết kế phù hợp (Hình 3). Ngoài ra, trước khi bơm khí vào kênh khí, kênh khí đầu tiên đóng vai trò dẫn đầu dòng chảy để giúp chất tan chảy lấp đầy toàn bộ phần mỏng. Sau khi khí phân phối trong kênh khí, kênh khí đóng vai trò thứ hai là nguồn áp suất đóng gói/giữ. Và cuối cùng, sau quá trình này, kênh khí đóng vai trò thứ ba là gân dày lên để thực hiện độ bền của bộ phận tránh cong vênh với cấu trúc khuôn và quy trình gia công ít phức tạp hơn.

Đi với độ dày của bộ phận để thiết kế chiều cao và chiều rộng của kênh dẫn khí. Tương đối, một phần của kênh khí quá lớn có thể gây ra hiệu ứng dẫn dòng quá mạnh trong giai đoạn làm đầy tan chảy, dẫn đến sự tan chảy trong kênh khí chảy nhanh hơn nhiều so với khu vực lân cận và dẫn đến vấn đề bẫy khí (Hình 4).

Quy tắc 6: Tránh hiện tượng bấm ngón do phần kênh khí quá nhỏ.
Đi với độ dày của bộ phận để thiết kế chiều cao và chiều rộng của kênh dẫn khí. Tương đối, một phần quá nhỏ của kênh khí có thể không tạo ra hướng cản khí ít nhất để khí chảy trong kênh khí dự định, dẫn đến khí đó xâm nhập vào khu vực liền kề với kênh khí trong giai đoạn nạp khí và giai đoạn đóng gói/giữ khí, được gọi là hiệu ứng ngón tay (Hình 5). Thông thường, thiết kế chiều cao của kênh dẫn khí, không bao gồm độ dày của bộ phận, gấp rưỡi độ dày của bộ phận liền kề khi bắt đầu. Cần tránh hiệu ứng bấm ngón kẻo nó làm suy yếu cấu trúc bề mặt của chi tiết tại nơi xảy ra hiện tượng đó.

Quy tắc 7: Tránh các kênh khí khép kín.
Kỳ vọng rằng khí sẽ chảy xung quanh và tạo thành một kênh khí khép kín hoàn toàn khó trở thành hiện thực (Hình 6). Cho dù dòng khí trong kênh khí khép kín có cân bằng tốt đến đâu thì dù sao thì các mặt trước tan chảy trong kênh khí từ hai hướng sớm hay muộn sẽ gặp nhau, tạo thành một phần rắn mà khí không thể chảy xa hơn. Điều cần thiết là tránh thiết kế kênh khí khép kín vì phần rắn còn sót lại được đề cập gây ra nguy cơ cao về vấn đề vết chìm và thời gian làm mát cũng như thời gian chu kỳ dài hơn.

Quy tắc 8: Mở rộng kênh khí đến khu vực nơi chất tan chảy tràn đầy cuối cùng.
Nơi nào có mặt trước tan chảy đang diễn ra, nơi đó có đường đi có ít lực cản nhất để khí chảy tới. Việc mở rộng kênh khí đến khu vực nơi tan chảy lấp đầy phần cuối cùng cũng giúp ích cho kênh khí trên toàn bộ bộ phận, như đã đề cập trong Quy tắc 3. Theo quy tắc này, thiết kế của kênh khí phải đi theo mô hình đổ đầy tan chảy được xác định bởi sự tan chảy vị trí cổng, số cổng nóng chảy, độ dày bộ phận và kích thước kênh khí. Sự thay đổi trong mô hình làm đầy nóng chảy gây ra bởi bất kỳ thay đổi nào của các yếu tố quyết định đã đề cập thường có nghĩa là cũng cần phải có một sự sửa đổi không thể tránh khỏi trong thiết kế bố trí kênh dẫn khí.

Nói cách khác, mô hình làm đầy tan chảy phải được thiết kế bằng cách tối ưu hóa các yếu tố quyết định đã đề cập để có dòng khí trong kênh khí dự định và chỉ thâm nhập vào đó mà không gặp bất kỳ vấn đề bẫy khí và hiệu ứng ngón tay nào.

Quy tắc 9: Điểm phun khí phải cách xa khu vực tan chảy cuối cùng.
Giả sử thiết kế cho phần phẳng đã được thực hiện theo Quy tắc 1 đến 8, như trong Hình 10, các điểm phun khí phải được đặt ở điểm 1 và điểm 2. Theo thiết kế như vậy, dự kiến ​​khí được phun từ điểm<1>chảy vào kênh khí bên phải và từ điểm<2>ở bên trái, đẩy chất tan chảy về phía trước đến đầu của cả hai kênh khí, khu vực nơi chất tan chảy lấp đầy phần cuối cùng. Trường hợp điểm phun khí đặt tại điểm<3>và chỉ<4>, khí được bơm cũng sẽ trực tiếp chảy xuống các đầu của kênh khí, để lại các đoạn kênh khí từ điểm<1>chỉ vào<3>và chỉ<2>chỉ vào<4>rắn mà không bị khí thoát ra ngoài.

Quy tắc 10: Tinh chỉnh mô hình làm đầy nóng chảy và chiều dài thâm nhập khí bằng cách điều chỉnh kích thước của kênh khí.
Thông thường, mô hình nạp khí nóng chảy chính và phân bổ khí được quyết định bằng các thiết kế về độ dày bộ phận, vị trí/số cổng nóng chảy, vị trí/số lượng phun khí và bố trí/kích thước kênh khí. Nếu cần, có thể thực hiện một thay đổi nhỏ về kiểu làm đầy nóng chảy và chiều dài thâm nhập khí, đặc biệt là ở cuối kênh khí, bằng cách điều chỉnh và tinh chỉnh kích thước của kênh khí gần đó.

Hoạt động của khí trong quá trình tan chảy rất nhạy cảm, năng động, phức tạp và khó dự đoán bằng kinh nghiệm. Hậu quả của việc sản xuất một bộ phận có kênh khí rắn là nghiêm trọng và tốn kém vì khó có thể xử lý được trên cùng một khuôn. Thiết kế bộ phận cho quá trình đúc có hỗ trợ bằng khí phải bao gồm các cân nhắc tích hợp và có hệ thống về độ dày bộ phận, vị trí/số cổng nóng chảy, vị trí/số lượng phun khí và bố trí/kích thước kênh dẫn khí. Vì vậy, thực hiện điều đó với sự trợ giúp của Kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE) rất được khuyến khích, đặc biệt là để phân tích tan chảy và nạp khí. Áp dụng mười quy tắc thiết kế bộ phận với CAE có thể giúp đạt được giải pháp rủi ro thấp một cách có hệ thống và hiệu quả hơn.

Được trích dẫn "MƯỜI QUY TẮC THIẾT KẾ BỘ PHẬN CHO QUY TRÌNH KHUÔN PHUN CÓ HỖ TRỢ KHÍ" của Hank Tsai., Effinno Technologies Co., Ltd.

Chú phổ biến: đúc hỗ trợ khí, nhà sản xuất, nhà sản xuất khuôn hỗ trợ khí Trung Quốc