Metāla štancēšana un presliešana ir divi no visplašāk izmantotajiem ražošanas procesiem liela apjoma metāla detaļu ražošanai. Izvēle starp tiem tieši ietekmē jūsu vienības izmaksas. Ieguldījums instrumentos, izmēru pielaide un izpildes laiks. Šajā rokasgrāmatā ir izdalītas 12 galvenās atšķirības — ar datu tabulām un reāliem piemēriem —, lai jūs varētu izvēlēties savam projektam pareizo procesu.
Kas ir metāla štancēšana?
Metāla štancēšanai tiek izmantota prese un pielāgotas presformas, lai grieztu, saliektu, veidotu un veidotu plakanu lokšņu metālu vai spoli gatavās daļās. Darbības ietver iztukšošanas, caurduršanas, locīšanas, vilkšanas, kalšanas un progresīvās stangas secības. Štancēšana ir izcila plakanu vai vidēji veidotu detaļu liela apjoma ražošanā ar stingrām pielaidēm un minimālām sekundārajām darbībām.
Tipiski materiāli ir zema oglekļa satura tērauds, nerūsējošais tērauds, alumīnijs, varš un misiņš, kuru biezums ir no 0,1 mm līdz 12 mm. Cikla laiki svārstās no 30 līdz 1500 daļām minūtē atkarībā no presēšanas ātruma un formas sarežģītības.
Kas ir liešana?
Liešana liek izkausētu metālu — parasti alumīniju, cinku vai magnija sakausējumus — tērauda veidnes dobumā ar augstu spiedienu (10–175 MPa). Metāls ātri sacietē, veidojot sarežģītas trīsdimensiju detaļas ar gludu virsmas apdari. Liešana ir vienkāršs process sarežģītu ģeometriju iegūšanai, kuru apzīmogošana būtu neiespējama vai neekonomiska.
Karstās kameras liešana ir piemērota cinka un magnija sakausējumiem; aukstās kameras presliešanas rokturi alumīnija un vara sakausējumiem. Cikla laiki parasti svārstās no 30 sekundēm līdz 2 minūtēm vienai daļai atkarībā no daļas izmēra un sienas biezuma.
12 galvenās atšķirības: metāla štancēšana un liešana
1. Daļas ģeometrija un sarežģītība
Metāla štancēšana veido plakanas vai vidēji veidotas daļas — kronšteinus, skavas, spailes, starplikas un korpusus. Sarežģītām 3D formām ir nepieciešamas vairākas presēšanas stacijas vai sekundāras darbības. Liešana vienā ciklā rada sarežģītas 3D ģeometrijas, tostarp iekšējās iezīmes, plānas sienas un sarežģītas kontūras.
| Parametrs | Metāla štancēšana | Sliežu liešana |
|---|---|---|
| Ģeometrija | Plakanas / 2D / mērenas 3D | Sarežģīts 3D ar iekšējām funkcijām |
| Sienas biezums | 0,1–12 mm (lokšņu platums) | 1,5–6 mm (min siena) |
| Zemie griezumi | Nav iespējams bez sekundārām operācijām | Iespējams ar slaidiem / serdeņiem |
2. Instrumentu izmaksas
Apzīmogošanas presformas svārstās no $ 5000 par vienkāršiem viena sitiena instrumentiem līdz $ 150 000+ progresīvām presformām ar 20+ stacijām. Liešanas veidnes ir ievērojami dārgākas: USD 20 000 par vienkāršām cinka detaļām līdz USD 500 000+ lieliem alumīnija korpusiem ar vairākiem slīdņiem un dzesēšanas kanāliem. Augstākās liešanas instrumentu izmaksas atspoguļo termiskās vadības un izmešanas sistēmu sarežģītību.
3. Vienības cena pie apjoma
Apjomiem virs 100 000 — daudz mazākas izmaksas par vienu metāla daļu. 0,02–0,50 USD par detaļu vienkāršām ģeometrijām. Liešanas vienības izmaksas svārstās no USD 0,50 līdz USD 15,00 atkarībā no sakausējuma, daļas izmēra un cikla laika. Līdzsvara punkts ir atkarīgs no ģeometrijas: vienkāršas plakanas daļas dod priekšroku štancēšanai jebkurā tilpumā, savukārt sarežģītas 3D daļas var dot priekšroku liešanai virs 10 000 vienībām.
| Skaļuma diapazons | Metāla štancēšana ($/detaļa) | Sliežu liešana ($/daļa) |
|---|---|---|
| 1,000–5,000 | $0.50–$5.00 | $3.00–$25.00 |
| 10,000–50,000 | $0.10–$2.00 | $1.50–$12.00 |
| 100,000–1,000,000+ | $0.02–$0.50 | $0.50–$8.00 |
4. Izmēru pielaide
Metāla štancēšana sasniedz ±0,01–0,05 mm kritiskos izmēros, padarot to ideāli piemērotu precīzām sastāvdaļām, piemēram, elektriskajiem kontaktiem un medicīnas ierīču daļām. Spiediena liešana parasti notur ± 0,1–0,5 mm, ar pēcapstrādes palīdzību noteiktām iezīmēm var sasniegt stingrākas pielaides.
5. Materiāla izvēle
Štancēšana darbojas ar jebkuru lokšņu metālu — tēraudu, nerūsējošo tēraudu, alumīniju, varu, misiņu, titānu un īpašiem sakausējumiem. Liešana ir ierobežota ar lejamiem sakausējumiem, galvenokārt alumīnija (A380, A383, ADC12), cinka (Zamak 3, 5, 7), magnija (AZ91D, AM60) un dažiem vara sakausējumiem. Ja jūsu daļai ir nepieciešams augstas stiprības tērauds vai īpaši lokšņu sakausējumi, štancēšana ir vienīgā iespēja.
6. Virsmas apdare
Liešana rada gludas liešanas virsmas (Ra 1,6–6,3 μm), kas piemērotas lietošanai kosmētikā ar minimālu apdari. Apzīmogotās detaļas saglabā lokšņu metāla virsmas apdari, taču var būt redzamas instrumentu pēdas, urbumi vai deformācijas zonas, kurām nepieciešama atstarpju noņemšana vai apgriešana. Redzamiem patēriņa produktiem liešanai spiedienā bieži nepieciešama mazāka pēcapstrāde.
7. Ražošanas ātrums
Metāla štancēšana ir ievērojami ātrāka: progresīvās presēšanas spiedes darbojas ar 100–1500 gājieniem minūtē, katrā gājienā ražojot gatavu detaļu. Liešanas cikla laiki svārstās no 30 sekundēm līdz 2 minūtēm vienam šāvienam. Daļai ar 100 000+ gada apjomu, štancēšana var pabeigt gada ražošanu stundās; liešanai spiedienā var būt vajadzīgas vairākas dienas vai nedēļas.
8. Daļu svara diapazons
Štancēšana apstrādā detaļas, kuru svars ir mazāks par 1 gramu (elektroniskie kontakti) līdz 50 kg (automobiļu konstrukcijas paneļi). Spiediena liešana aptver līdzīgu diapazonu, bet ir visekonomiskākā detaļām no 10 gramiem līdz 25 kg. Ļoti mazas detaļas dod priekšroku štancēšanai; ļoti lieli, sarežģīti korpusi dod priekšroku liešanai spiedienā.
9. Stiprums un strukturālās īpašības
Apzīmogotās detaļas saglabā visu pamatlokšņu metāla stiprību — auksti velmētu tēraudu ar stiepes izturību 270–700 MPa atkarībā no temperamenta. Lieto detaļu stiepes izturība ir zemāka (alumīnijs A380: 310 MPa), un tās var saturēt porainību, kas samazina noguruma kalpošanas laiku. Attiecībā uz nesošajām konstrukcijas detaļām štancēti vai štancēti un metināti mezgli bieži pārspēj lietās detaļas.
10. Dizaina elastība plānām sienām
Liešana ir izcila plānsienu ražošanā — alumīnija preslējumi lielās platībās var sasniegt 1,0–1,5 mm sieniņu biezumu. Štancēšana rada vienmērīgu biezumu, kas vienāds ar sākuma loksnes mērierīci, bez iespējas mainīt sienas biezumu vienas daļas ietvaros bez sekundārām darbībām.
11. Sekundārās darbības
Zīmogošana bieži vien integrē sekundārās darbības (izsitumus, metināšanu, stiprinājumu ievietošanu) progresīvajā presē, samazinot kopējo apstrādi. Lieto detaļu daļām bieži ir nepieciešama apgriešana (attīrīšana), kritisko virsmu CNC apstrāde un virsmas apstrāde (pulverkrāsošana, anodēšana, apšuvums). Kopējās īpašumtiesību izmaksās jāiekļauj šīs pakārtotās darbības.
12. Izpildes laiks
Zīmogošanas instrumentu sagatavošanas laiks progresīvām presformām ir no 4 līdz 8 nedēļām. Liešanas veidņu sagatavošanas laiks ražošanas līmeņa instrumentiem parasti ir 8–16 nedēļas, un papildu laiks ir izmēģinājumam un procesa optimizācijai. Projektiem ar agresīviem laika grafikiem štancēšana piedāvā ātrāku ceļu no projektēšanas līdz ražošanai.
Kad izvēlēties metāla štancēšanu
- Detaļas ģeometrija ir plakana, saliekta vai vidēji veidota
- Gada apjoms pārsniedz 50 000 vienību
- Nepieciešamas stingras pielaides (±0,05 mm vai labākas)
- Materiālam jābūt augstas stiprības tēraudam, nerūsējošam vai speciālam sakausējumam
- Ātrs ražošanas ātrums ir kritisks
- Zemas vienības izmaksas liela apjoma gadījumā ir galvenais iemesls
Kad izvēlēties spiedlējumu
- Daļai ir sarežģīta 3D ģeometrija ar iekšējām iezīmēm
- Nepieciešamas plānas sienas (1,0–2,0 mm) lielās platībās
- Alumīnijs vai cinka sakausējums ir norādīts
- Nepieciešama gluda virsmas apdare tieši no procesa
- Apjoms attaisno lielāku ieguldījumu instrumentos (10 000+ vienības)
- Tīkla formas ražošana samazina apstrādi
Izmaksu salīdzinājums: reālās pasaules piemērs
Apsveriet montāžas kronšteinu, 80 mm × 50 mm × 15 mm, alumīnija:
| Faktors | Metāla štancēšana | Sliežu liešana |
|---|---|---|
| Instrumentu izmaksas | $15,000 | $45,000 |
| Vienības izmaksas 100 K | $0.35 | $1.80 |
| Ikgadējie instrumenti + detaļas (100 K) | $50,000 | $225,000 |
| Izgatavošanas laiks līdz ražošanai | 6 nedēļas | 12 nedēļas |
Šim kronšteinam, štancēšana, ietaupa 0 00 $ 17 500 gadā. samazināšana. Tomēr, ja kronšteinam būtu sarežģītas iekšējās ribas un stiprinājuma uzgaļi, liešana būtu vienīgā dzīvotspējīgā viena procesa iespēja.
Bieži uzdotie jautājumi
Vai var nomainīt metāla štancēšanas detaļas?
Plakanām vai vidēji veidotām konstrukcijas detaļām - kronšteiniem, pastiprinājumiem, sēdekļu rāmjiem un virsbūves paneļiem - jau dominē. Liešana joprojām tiek dota priekšroka dzinēju blokiem, transmisijas korpusiem un sarežģītiem konstrukciju lējumiem, kur būtiska ir 3D ģeometrija un integrētās funkcijas. Tendence uz gigacasting (lieli viengabala alumīnija lējumi) paplašina preslējuma lomu EV virsbūves konstrukcijās.
Kurš process ir labāks prototipēšanai?
Neviens process nav ideāls neliela apjoma prototipu veidošanai. Štancēšanai ar mīkstajiem instrumentiem vai stieples EDM var izgatavot 10–100 prototipu daļas par 1000–5000 USD. Liešanai presē, 3D drukātās smilšu veidnes vai zemspiediena liešana var izgatavot 5–50 prototipa daļas. Lai izveidotu patiesi ātru prototipu, apsveriet CNC apstrādi vai lokšņu metāla lāzergriešanu kā tilta procesu, pirms sākat izmantot ražošanas instrumentus.
Kā aprēķināt līdzsvara tilpumu starp štancēšana un liešana?
Pārtrūkuma apjoms = (spiedliešanas instrumenti — štancēšanas instrumenti) ÷ (štancēšanas vienības izmaksas — liešanas vienības izmaksas). Piemērs: (45 000–15 000 ASV dolāru) ÷ (1,80–0,35 ASV dolāri) = 20 690 vienības. Zem šī apjoma spiedliešana ir lētāka par detaļu, ieskaitot instrumentu amortizāciju. Virs tā uzvar štancēšana. Šī formula paredz identisku detaļu funkcionalitāti — ja detaļas ģeometrijai ir nepieciešama liešana, salīdzinājums ir strīdīgs.
Kā ar abu procesu apvienošanu?
Daudzos mezglos tiek izmantotas štancētas detaļas plakaniem/formētiem elementiem un preslietas sastāvdaļas sarežģītiem korpusiem. Hibrīdie modeļi optimizē izmaksas, piešķirot katru apakškomponentu visekonomiskākajam procesam. Stiprinājumi, ieliktņi un kronšteini parasti ir apzīmogoti; korpusi un korpusi ir lieti. Montāža tiek savienota ar metināšanas, kniedēšanas vai līmēšanas palīdzību.
Kurš process ir ilgtspējīgāks?
Metāla štancēšana rada mazāk lūžņu — progresīvās presformas nodrošina 60–85% materiāla izlietojumu, un skeleta lūžņi ir pilnībā pārstrādājami. Liešanai ir augstāks metāllūžņu daudzums (5–15% no vārtiem, sliedes un zibspuldzēm), bet alumīnija un cinka sakausējumi ir bezgalīgi pārstrādājami. Abi procesi ir ievērojami ilgtspējīgāki nekā apstrāde no sagatavēm, kas rada 40–70% skaidu atkritumu.