Необоснованный зазор при сопряжении сердечника и полости формы приводит к образованию избыточных обломок на литых алюминиевых дисках. Величина зазора, тепловое расширение и предварительная нагрузка при сборке совместно определяют объем обломок для форм, используемых в литье по методу LPDC, гравитационном литье и литье под противодавлением (CPC).
Статический зазор при сборке формы для литья методом LPDC между сердечником и полостью должен составлять 0,04–0,08 мм при комнатной температуре. Зазор свыше 0,12 мм приводит к образованию облоя толщиной более 0,25 мм; зазор менее 0,02 мм создает риск заклинивания после теплового расширения при рабочей температуре.
Форма для литья под действием силы тяжести работает при более низком внутреннем давлении наполнения; статический зазор между сердечником и полостью может составлять 0,06–0,10 мм. Статистика показывает, что 24 % переделок алюминиевых колес, связанных с облоем, возникают из-за чрезмерно узкого зазора, при котором не учитывается коэффициент теплового расширения стали H13 для горячей обработки.
Форма для литья под противодавлением CPC выдерживает противодавление 0,03–0,05 МПа во время заполнения. Верхний предел зазора между сердечником и полостью должен сокращаться до 0,07 мм; более крупные зазоры позволяют расплавленному алюминию проникать под давлением и приводят к образованию значительных обломок на отливках структурных деталей для электромобилей.
Коэффициент теплового расширения стали для горячей обработки H13 достигает 11,5 × 10⁻⁶ /℃. При рабочей температуре 450 ℃ зазор с одной стороны уменьшается на 0,035–0,05 мм; при проектировании зазора в статическом состоянии необходимо предусмотреть этот запас на тепловую компенсацию с учётом условий литья алюминиевых сплавов.
Результаты CAE-моделирования Procast предоставляют данные о смещении, вызванном тепловым расширением вставок. Около 70 % проблем с посадкой, вызывающих образование облоя, можно предсказать на этапе проектирования, что позволяет избежать повторной подгонки зазора на месте после завершения механической обработки формы для гравитационного литья.
Длительное циклическое производство приводит к износу поверхностей соприкосновения сердечника и полости. После 1 200–1 600 циклов литья фактический зазор может увеличиться на 0,04–0,06 мм. Частота образования облоя резко возрастает, как только фактический рабочий зазор превышает 0,13 мм для литейной формы LPDC.
При контроле на координатно-измерительной машине (КИМ) зазор посадки сердечника и полости следует измерять при температуре окружающей среды 20 ± 2 °C. Измерение в условиях высокой температуры цеха приводит к отклонению в 0,02–0,03 мм и неверной оценке начального монтажного зазора для литейной формы CPC с противодавлением.
Допуск на полировку соприкасающихся поверхностей должен строго контролироваться. Чрезмерная полировка удаляет 0,05 мм или более материала и увеличивает зазор при сборке, что приводит к постоянному дефекту в виде облоя в серийных партиях алюминиевых колес.
Модульная конструкция с вставками облегчает ремонт изношенных соприкасающихся поверхностей. Сменные вставки сердечника сокращают затраты на доработку на 52 % по сравнению с модификацией цельной формы, когда дрейф зазора вызывает повторяющийся облой для формы структурных деталей электромобилей.
Толщина облоя при пробном литье служит косвенным показателем проверки зазора. Стабильная толщина облоя 0,10–0,20 мм указывает на приемлемое состояние посадки; облой более 0,30 мм сигнализирует о необходимости регулировки зазора между сердечником и полостью для литейного производства алюминиевых сплавов.
В документации по закупкам должны быть определены допуски на зазор при компоновке при комнатной температуре. В отсутствие четких спецификаций зазора различные производители форм применяют несогласованные стандарты, что приводит к спорам о приемке продукции, связанным с облоем, при трансграничных проектах по изготовлению форм для литья под давлением с противодавлением (LPDC).
(Количество слов: 882)
Часто задаваемые вопросы
В: Каков статический зазор между сердечником и полостью для формы для литья алюминиевых колес методом LPDC?
О: При комнатной температуре следует поддерживать зазор в пределах 0,04–0,08 мм с учётом теплового расширения стали H13.
В: Почему необходимо корректировать стандарт зазора для форм литья под противодавлением (CPC)?
О: Давление наполнения выталкивает расплавленный алюминий в зазоры; верхний предел зазора должен оставаться ниже 0,07 мм.
В: Насколько уменьшается зазор из-за теплового расширения стали H13 при 450 °C?
О: Односторонний зазор уменьшается примерно на 0,035–0,05 мм, когда форма достигает рабочей температуры.
В: Через сколько циклов зазор между сердечником и полостью заметно увеличивается?
О: Зазор увеличивается на 0,04–0,06 мм после 1200–1600 циклов из-за износа соприкасающихся поверхностей.
В: Какой диапазон толщины облоя свидетельствует о приемлемом прилегании сердечника к полости?
О: Стабильная толщина облоя 0,10–0,20 мм свидетельствует о нормальном состоянии зазора сборки.
В: Каковы требования к температуре окружающей среды при измерении зазора на координатно-измерительной машине (КИМ)?
О: Измерение следует проводить при температуре 20 ± 2 °C, чтобы исключить погрешности измерения, вызванные тепловым расширением.
В: Какие преимущества дают модульные вставки при ремонте зазора, изношенного в результате износа?
О: Сменные вставки снижают затраты на доработку пресс-формы примерно на 52 % в случаях, когда отбортовка не соответствует требованиям.
