Alumiiniumi ekstrusioon vs alumiiniumvalu: Milline meetod annab tugevamad osad?

Ma ehitan sageli prototüüpe, kasutades nii ekstrusiooni kui ka valamist. Kumbki meetod annab erineva tugevuse ja jõudluse.

Pressitud alumiinium joondab metalliterad piki detaili pikkust, suurendades suunalist tugevust. Valamine võimaldab keerulisi kujundeid, kuid võib sisaldada sisemist poorsust.

Analüüsime mõlemat ja mõistame, millal kumbki meetod on tugevam.

Kumb meetod annab tugevamaid osi: kas ekstrusioon või valamine?

Tegin mõlema meetodi osade tugevuskatsed. Ekstrudeeritud versioon kandis alati rohkem koormust enne painutamist või purunemist.

Ekstrusiooni abil saadakse ühtlase terastruktuuri ja madala poorsusega detailid. Valatud detailid on tavaliselt juhusliku terajoonega ja neil võivad tekkida sisemised tühimikud.

Sukeldu sügavamale: Struktuur, teravool ja tugevus

Terade orientatsioon

• Ekstrusioon surub kuumutatud tooriku läbi stantsi, joondades alumiiniumiterad profiiliga. See annab detailidele parema tõmbe- ja väsimustõhususe kogu nende pikkuses.
• Casting valab sulatatud metalli vormi. Terad moodustuvad juhuslikult ja võivad kinni hoida gaasi või kahanemistaskuid.

Tõmbe- ja väsimuskäitumine

Minu tehtud väsimuskatsetes jäid ekstrudeeritud osad ellu üle 500 000 tsükli. Valatud ebaõnnestusid lähemal kui 300 000 tsükli puhul, sest pisikesed tühimikud kasvasid pragudeks.

Mikrostruktuur ja defektid

• Väljapressimise terade joondamine aitab vältida ka pingetõusu.
• Valatud osad võivad vajada röntgen- või värvainetestide tegemist, et tuvastada poorid.

Seega annab ekstrusioon üldiselt tugevamaid osi, eriti tsüklilise koormuse korral.

Viktoriini aeg:

Kuidas võrrelda kulusid ekstrusiooni ja valamise vahel?

Maksumus varieerub sõltuvalt disainist, mahust ja viimistlusest. Ma hindan sageli mõlema meetodi hinda sulgude ja korpuste puhul.

Ekstrusioonil on madalamad kulud detaili kohta ja odavamad tööriistad lihtsate profiilide jaoks. Valamine maksab rohkem tööriistu, kuid pakub madalamaid ühikuhindu väga keeruliste või suure koguse detailide puhul.

Sukeldu sügavamale: Kulustruktuuri võrdlus

Tööriistad ja seadistamiskulud

• Ekstrusioon nõuab teraskuju. Vormi maksumus ulatub keerukuse ja suuruse järgi $2000 kuni $10000. Vormide kestus on kümneid tuhandeid tsükleid.
• Casting vajab vorme või tööriistakomplekte, mis maksavad $10 000 kuni $50 000 või rohkem. Valuvormid kuluvad aja jooksul ja vajavad hooldust.

Kulukomponendid osade kaupa

1. Materjali kasutamine

   • Ekstrusioon: madal jääk, suur saagikus.
   • Valamine: jooksusüsteemid tekitavad jääke, mis tuleb kärpida ja ringlusse võtta.

2. Tööjõud ja mehaaniline töötlemine

   • Pressitud osad vajavad sageli minimaalset mehaanilist töötlemist.
   • Valatud detailid vajavad tavaliselt rohkem mehaanilist töötlemist, et saavutada kitsad tolerantsid või eemaldada väravad.

3. Partii ökonoomika

   • Üle 10 000 ühiku suuruste partiide puhul võib ekstrusioonikulu ühe detaili kohta langeda $8-12-ni.
   • Valu võib ulatuda $6-10 osani, kui mahud õigustavad tööriistade kulutusi.

4. Lühikesed sõidud

   • Alla 1000 ühiku puhul võib olla kuluefektiivsem tooriku mehaaniline töötlemine või väikesemahuline valutehnika (nt liivavalu).

Kokkuvõtlik kulude tabel

Hinnangu määrasin 5000 ühiku sulgemisele mõlemal viisil. Väljapressimistööriistad olid odavamad. Valuvorm maksis rohkem, kuid detaili maksumus tasandus tänu minimaalsele mehaanilisele töötlemisele.

Viktoriini aeg:

Milline tehnika võimaldab suuremat kujundusvabadust?

Kunagi projekteerisin ühe soojusalvestuse ja kompleksse korpuse. Üks töötas ekstrusioonina, teine ainult valatud osana.

Valamine toetab täielikke 3D-kujundeid, üleulatusi, õõnsusi ja pinnatekstuure. Väljapressimine piirab detailid konstantse ristlõikega, kuid funktsioone saab hiljem lisada.

Sukeldu sügavamale: Disaini paindlikkus

Geomeetrilised piirangud

• Ekstrusioon: detaili ristlõige on piki selle pikkust konstantne, nii et kuju muutmine peab toimuma järeltöötlusega.
• Casting: toetab üleulatusi, sisemisi õõnsusi, ribisid ja ülemise osa funktsioone otse ühes vormis. Ei ole vaja keevitada ega ühendada.

Keeruliste osade integreerimine

• Kasutage valu, kui vajate integreeritud pukse, seinapaksuse muutusi, sisemisi kanaleid või sisseehitatud detaile.
• Kasutage ekstrusiooni raamide, talade ja rööbaste jaoks, kui ristlõike ühtlus on vastuvõetav.

Tekstuurid ja bränding

• Valatud osad võivad sisaldada logosid, tekstuuri ja tekstureeritud pindu valuvormi valmistamise ajal.
• Ekstrusioonidel on siledad seinad; tekstuuri saab lisada hiljem freesimise või katmise abil.

Tööriistade mõju disainile

• Valuvormid võivad olla kallid, kuid annavad täieliku geomeetria kontrolli.
• Ekstrusioonivormid maksavad vähem, kuid disain peab olema ristlõikepõhine.

Üks näide: Kasutasin ekstrusiooni jahutusradade massiivi jaoks ja valamist selle korpuse jaoks - funktsioonidega, mida ei saanud ekstrusiooniga valmistada.

Viktoriini aeg:

Milline viimistlusviimistlus on parem struktuurirakenduste jaoks?

Konstruktsiooniosade puhul on oluline viimistlus. Olen lõpetanud nii pressitud kui ka valatud komponendid ja täheldanud erinevusi tulemustes.

Ekstrudeeritud osad võtavad anodeerimist väga hästi vastu, eriti konstruktsioonielementide puhul. Valu töötab samuti, kuid võib vajada rohkem mehaanilist töötlemist pindade ettevalmistamiseks. Pulbriga katmine toimib samuti, kuid selle puhul on erinevad plussid ja miinused.

Sukeldu sügavamale: Pinna viimistlus struktuurilise tugevuse jaoks

Anodeerimine tugevuse tagamiseks

• Ekstrusioonid on ühtlase paksusega. Anodeerimine lisab kõva oksiidikihi, mis parandab kulumist, korrosiooni ja väsimust ilma paksu katteta.
• Valuosad vajavad enne anodeerimist põhjalikku mehaanilist töötlemist, et eemaldada vormimärgid ja kattejäljed; vastasel juhul katab pinnakatte, kuid ei tugevda.

Pulbriga katmine ja värvimine

• Mõlemad protsessid toimivad mõlema meetodi puhul.
• Pulbriline värv katab defektid ja lisab kaitsebarjääri.
• Paksus võib tekitada lünki või katta väikseid pragusid, kui osad ei ole hästi ette valmistatud.

Töötlemine ja viimistluse mõju

• Ekstrudeeritud detailid vajavad tavaliselt vähem mehaanilist töötlemist, nii et viimistlus jääb ühtlaseks ja paksus prognoositavaks.
• Valatud pinnad vajavad sageli enne kokkupanekut näofreesimist või mehaanilist töötlemist; see muudab viimistlusprotsessi keerulisemaks.

Struktuuriline terviklikkus ja kontroll

• Pärast anodeerimist on ekstrusioonosad tavaliselt tühjad ja tugevad.
• Valatud detailid vajavad enne koormuskatsetusi või konstruktsiooni kasutamist poorsuse tuvastamiseks skaneerimist.

Pärast katmist kandsid pressitud talad enne läbipaindumist suuremat koormust kui sama paksuse ja viimistlusega valatud talad.

Viktoriini aeg:

Kokkuvõte

Ekstrusioon annab tugevamad, teradega joondatud detailid, mille pikaajalised kulud on ühtlase profiili puhul madalamad. Valamine annab täieliku geomeetrilise vabaduse, kuid võib kannatada poorsuse all ja vajab hoolikat kontrollimist. Konstruktsioonilise riistvara puhul eelistatakse sageli ekstrudeeritud ja anodeeritud osi, samas kui valamine paistab silma, kui kuju on keeruline. Valige vastavalt mahule, kujule, tugevusele ja viimistlusvajadustele.