14 principios fundamentales del diseño estructural de fundición a presión
- Espesor de pared parcial
✅ Espesor de pared adecuado —(1) Espesor de pared adecuado de las piezas
El espesor de la pared de la pieza fundida a presión es demasiado delgado, lo que dificulta el llenado durante el proceso y provoca un llenado deficiente. Si el espesor de la pared de las piezas fundidas a presión es excesivo, es probable que aparezcan defectos internos.
Los granos son gruesos, lo que provoca defectos como cavidades de contracción y poros, y al mismo tiempo, se producen depresiones en la superficie exterior, lo que reduce las propiedades mecánicas de la fundición a presión. Las piezas de paredes delgadas tienen buena densidad, lo que mejora relativamente la resistencia y la resistencia a la presión de las fundiciones. Además, si el espesor de la pared es demasiado grueso, aumentará el peso de las piezas y se desperdiciará demasiado metal, lo que resultará en mayores costos. En términos generales, el espesor de la pared de piezas de fundición a presión No debe exceder los 5 mm.
Si la zona localizada de la pieza es demasiado gruesa, conviene utilizar un diseño hueco para uniformizar el espesor total de la pared. Esto no solo evitará defectos como porosidades por contracción en la zona de mayor espesor, sino que también reducirá el peso de la pieza, logrando así dos objetivos a la vez.
💡(2) El espesor de pared de las piezas es uniforme y hay una transición uniforme donde cambia el espesor de pared.
📏El espesor de pared de cada sección de la pieza fundida debe ser uniforme o casi uniforme. Si no puede ser uniforme por razones funcionales o de otra índole, la relación entre el espesor de pared y el espesor de pared no debe exceder de 3. Se debe considerar aumentar la pendiente para atenuar los cambios bruscos en el espesor de pared, ya que de lo contrario afectará el flujo del metal fundido y producirá canales de flujo deficientes o defectos de arrugas. Además, debido a los diferentes tiempos de solidificación de las paredes más gruesas y más delgadas, se ejercerá una tensión desigual sobre el producto, lo que puede causar fácilmente grietas y deformaciones en las piezas. Si existe un cambio brusco en el espesor de pared de la pieza, se debe considerar aumentar la pendiente para atenuar el cambio y lograr una transición uniforme.
- Agujero mínimo de fundición a presión
🔧 Agujeros demasiado pequeños / agujeros profundos → marcas de posicionamiento de fundición y luego mecanizado (aumenta el costo). Se deben considerar las distancias entre agujeros, ranuras y bordes para garantizar resistencia del molde de fundición a presión contra impactos de metales a alta temperatura y estrés térmico.
- Evite el adelgazamiento excesivo de las partes del molde de fundición a presión.
⚠️ Las secciones delgadas del molde = baja resistencia → se deforman, doblan y rompen fácilmente a altas temperaturas.
- Diseño de nervaduras reforzadas
🎯 Funciones
Una de las razones es mejorar la resistencia del producto y evitar que las piezas se deformen. (La forma de mejorar la resistencia no es simplemente aumentar el espesor de la pared). La segunda razón es facilitar el flujo del metal fundido.
✔️ (1) Tamaño de la nervadura de refuerzo
Requisitos de diseño del rigidizador
- En general, el espesor de la raíz de la nervadura de refuerzo no es mayor que el espesor de la pared en este punto.
- El ángulo de inclinación de la nervadura de refuerzo es de 1° a 3°.
- Se deben añadir redondeos a la base de las nervaduras de refuerzo para evitar cambios drásticos en la sección transversal de la pieza, a la vez que se facilita el flujo del metal fundido, se reduce la concentración de tensiones y se mejora la resistencia de la pieza. El radio del redondeo suele ser similar al espesor de la pared de la pieza.
- La altura de la nervadura de refuerzo no deberá exceder 5 veces el espesor de la nervadura de refuerzo.
- Ángulo de inclinación
🔹 Los tres materiales de aleación de fundición a presión más utilizados, aleación de aluminio, aleación de zinc y aleación de magnesio, tienen diferente adherencia a la molde de fundición a presióny las pendientes de desmoldeo son:
- La adhesión entre la aleación de aluminio y el molde de fundición a presión es máxima, y el ángulo de inclinación de la superficie interior es generalmente de 1°.
- La adherencia entre la aleación de magnesio y el molde de fundición a presión es ligeramente inferior a la de la aleación de aluminio, y la pendiente de desmoldeo de la superficie interior es generalmente de 0,75°.
- La adhesión entre la aleación de zinc y el molde de fundición a presión es mínima, y el ángulo de desmoldeo de la superficie interior es generalmente de 0,5°.
El ángulo de desmoldeo de la superficie exterior de la pieza fundida a presión puede ser el doble del ángulo de desmoldeo de la superficie interior para garantizar que la pieza permanezca del lado del punzón al desmoldarla.
- Diseño de esquinas redondeadas
🚫
(1) Evite las esquinas exteriores afiladas
Las esquinas exteriores afiladas no solo son propensas a un llenado deficiente, una estructura metálica poco densa y una baja resistencia debido a su delgadez, sino que también pueden causar fácilmente problemas de seguridad.
(2) Diseño de esquinas internas redondeadas para evitar esquinas internas afiladas.
El filete en la conexión pared a pared tiene un gran efecto en el rendimiento y la calidad de la pieza, así como en la vida útil del molde:
- Facilitan el flujo del metal fundido, reducen las corrientes parásitas o la turbulencia, mejoran el rendimiento del llenado y facilitan la descarga de gases.
- Las esquinas afiladas pueden provocar fácilmente concentración de tensiones en las piezas fundidas a presión y dar lugar a defectos de agrietamiento. Incluso si no hay agrietamiento, la concentración de tensiones provocará que la pieza falle bajo la acción de una fuerza.
Las esquinas redondeadas de las piezas fundidas a presión están diseñadas para evitar la concentración de tensiones, mejorando así la resistencia de dichas piezas.
- Mejorar la vida útil de los moldes de fundición a presión.
- Cuando las piezas fundidas a presión necesitan ser galvanizadas, las esquinas redondeadas permiten obtener un recubrimiento uniforme y evitan la deposición en las esquinas afiladas.
El tamaño del redondeo interior generalmente viene determinado por el espesor de la pared de la pieza, y el radio del redondeo exterior es igual al espesor de la pared más el radio del redondeo interior. El radio del redondeo no debe ser demasiado grande. Si el radio es excesivo y la zona local de la pieza es demasiado gruesa, pueden aparecer fácilmente defectos como cavidades de contracción, poros y depresiones en la superficie exterior.
- Diseño de pilares
(1) Evite que los pilares estén demasiado cerca de la pared o que los pilares estén demasiado juntos (lo que resulta en paredes de molde delgadas o paredes de producto gruesas).
El diseño de los pilares debe seguir los principios de espesor de pared uniforme y evitar espesores de pared localmente excesivos.
(2) Reduzca la altura de los pilares lo máximo posible.
La altura de los pilares no puede ser excesiva, ya que de lo contrario su resistencia será baja y resultará difícil rellenarlos.
(3) Añadir refuerzos alrededor de los pilares
Agregar nervaduras de refuerzo alrededor de los pilares puede mejorar su resistencia y facilitar su relleno. Debe evitarse el diseño de pilares aislados.
(4) Rediseñar el pilar inclinado para simplificar la estructura del molde.
Cuando los pilares están inclinados, una optimización de diseño razonable puede simplificar la estructura del molde y reducir los costos del mismo.
- Personajes
🔠 (1) Es mejor si los caracteres sobresalen de la superficie de la pieza.
En este caso, el coste de procesamiento del molde es relativamente bajo, y el coste de mantenimiento del molde también es bajo.
(2) Dimensiones relevantes de los caracteres
El tamaño de los caracteres debe garantizar un llenado uniforme. El ancho mínimo de los caracteres (W) es de 0,25 mm, la altura (H) oscila entre 0,25 y 0,5 mm, y la pendiente de desmoldeo (θ) es de 10°, como se muestra en la figura siguiente. Asimismo, los caracteres no se colocan en las paredes laterales, ya que esto provocaría que se deformaran y no se pudieran desmoldar.
- Hilo
🧵 (1) Evite el diseño de rosca completa para roscas externas;
(2) Los hilos internos no deben convertirse directamente;
- Facilitar la eliminación de rebabas y compuertas.
✂️ (1) Evite ángulos agudos entre la pared de la pieza y la superficie de separación.
(2) Simplifique las piezas y evite formas complejas de superficies de separación (lo que dificulta la eliminación de rebabas).
(3) Evite los requisitos estrictos de eliminación de rebabas y compuertas, reduzca los procesos y reduzca los costos.
- Requisitos de tolerancia para piezas fundidas a presión
🎯 (1) Precisión de la tolerancia dimensional de las piezas fundidas a presión
La precisión de las tolerancias dimensionales de las piezas fundidas a presión se ve afectada por la superficie de separación y el mecanismo de extracción del núcleo.
(2) Minimizar los requisitos de tolerancia de las piezas fundidas a presión, cumpliendo al mismo tiempo con el rendimiento de las piezas.
Las estrictas tolerancias de las piezas implicarán inevitablemente tolerancias estrictas para los moldes, y los costes de los moldes aumentarán inevitablemente.
Molde de fundición a presiónLa vida útil puede acortarse debido a requisitos de tolerancia excesivos.
Para mantener tolerancias dimensionales estrictas en las piezas, los moldes de fundición a presión deben recibir mantenimiento y ser reemplazados periódicamente.
Usando más piezas de moldes de fundición a presión y la inspección dimensional de alta frecuencia de los moldes de fundición a presión para garantizar tolerancias estrictas en las piezas aumenta los costos de las mismas.
Mayor índice de defectos en las piezas fundidas a presión.
(3) Para evitar el procesamiento mecánico, intente aumentar los requisitos de tolerancia.
Evitar el mecanizado reduce los costes de las piezas.
(4) Seleccionar razonablemente la superficie de separación para mejorar la precisión dimensional de las piezas importantes.
- Si la concentricidad de D1 y D2 es importante, seleccione CC como línea de separación.
- Si la concentricidad de D1 y D3 es importante, seleccione BB como línea de separación.
- Si necesita asegurarse de que el diámetro de D1 sea uniforme en el extremo izquierdo o derecho, seleccione AA como línea de separación.
- Simplifique la estructura del molde y reduzca los costos del molde.
🏗️ (1) Evite socavar las partes internas
Las socavaduras internas se obtienen mediante mecanismos de extracción del núcleo lateral o procesamiento secundario, lo que aumentará significativamente el costo del molde o de las piezas.
Un diseño de piezas razonable para evitar socavados internos puede reducir el costo de los moldes o piezas.
(2) Evite socavar la parte exterior de la pieza.
(3) Evitar la obstrucción del mecanismo de extracción del núcleo
(4) Evite las esquinas redondeadas en la superficie de separación de la fundición a presión.
La superficie de separación presenta esquinas redondeadas, el molde de fundición a presión es complejo y su procesamiento resulta difícil. La resistencia del molde en las esquinas redondeadas es baja, lo que reduce su vida útil.
(5) Seleccionar razonablemente la superficie de separación y simplificar la estructura del molde.
La selección de la superficie de separación debe simplificar la estructura del molde, facilitar su procesamiento y reducir su coste.
Si se selecciona AA como superficie de separación, tanto D1 como D3 deben ser extraídos del núcleo. La estructura del molde es compleja y su costo es elevado.
Si se selecciona BB o CC como superficie de separación, la estructura del molde será simple y el costo del molde será bajo.
- Procesamiento mecánico
⚙️ Evite el mecanizado siempre que sea posible.
Mecanizado de piezas fundidas a presiónDebe evitarse en la medida de lo posible porque:
- Las piezas fundidas a presión permiten alcanzar una alta precisión dimensional y una excelente calidad superficial. Al diseñar productos, se pueden establecer requisitos menos estrictos en cuanto a dimensiones y calidad superficial para las piezas fundidas a presión, evitando así el procesamiento mecánico.
- La capa superficial de las piezas fundidas a presión es sólida y densa, con altas propiedades mecánicas. El procesamiento mecánico puede dañar esta capa superficial densa.
- En ocasiones, las piezas fundidas a presión presentan poros en su interior. Estos poros quedan expuestos tras el mecanizado, lo que afecta a la aplicación de las piezas.
- El mecanizado puede aumentar significativamente el coste de las piezas.
- Utilice piezas fundidas a presión para simplificar la estructura del producto y reducir los costos del mismo.
💰
(1) Utilizar piezas fundidas a presión en lugar de piezas mecanizadas.
Aprovechando el hecho de que el costo de la proceso de fundición a presión Si el costo es menor que el del proceso de mecanizado, el uso de piezas fundidas a presión en lugar de piezas mecanizadas puede reducir significativamente el costo de las piezas, siempre que se cumplan la resistencia y la precisión dimensional de las mismas.
(2) Utilizar piezas fundidas a presión para reducir el número de piezas y simplificar la estructura del producto.
- Utilice piezas fundidas a presión en lugar de piezas de plástico.
Aprovechamiento de las propiedades antirradiación electromagnética de las piezas fundidas a presión.
- Utilice piezas fundidas a presión en lugar de piezas de chapa metálica y piezas mecanizadas.