Литьё алюминия под давлением рамы робота: 1,5 мм и T6

Рама робота из ADC12 несёт три требования, которые не удержит ни один отдельный этап: стенка 1,5 мм, посадочные места в пределах ±0,02 мм и цель 400 МПа после термической обработки T6. Стенку решает заполнение формы, посадочные места — закалка, а предел прочности — печь. Маршрут, который держит все три, идёт так: литьё алюминия под давлением в вакууме, удаление литников, T6, правка, ЧПУ, дуговое анодирование (MAO) с маскированием и финальный контроль. Переставить эти этапы местами нельзя: каждый следующий берёт деталь в том состоянии, в каком её оставил предыдущий.

Три числа на одну деталь: 1,5 мм, ±0,02, 400 МПа

Каждое требование отказывает на своём этапе, поэтому один контроль не закроет все три. Стенка тоньше 1,5 мм видна на проверке заполнения, посадочное место вне ±0,02 мм — на координатно-измерительной машине (КИМ) после реза, а промах по пределу прочности — на контрольном образце. Расчёт, который сводит три числа к одному допуску механообработки, теряет первые два: ни заполнение, ни закалку такой допуск не описывает.

Из формы отливка выходит заготовкой: на посадочных местах оставлен припуск, обработанных поверхностей ещё нет. Сплав — ADC12, его ближайшая марка по ASTM B85 — A383, а стенка 1,5 мм задана чертежом, а не привычкой цеха. В таблице 1 каждое число стоит рядом с этапом, который его задаёт, и с проверкой, которая его доказывает, — так видно, где именно число теряется.

Что чертёж должен зафиксировать до оснастки

До того как форма вырезана, чертёж фиксирует четыре пункта: базовую поверхность, припуск на ней, список масок и состояние после термической обработки. Чертёж рамы, где названы ADC12 и толщина стенки, а база отдана цеху, даёт заготовки, которые не взаимозаменяемы между партиями: у каждой партии свой съём и своя привязка. База — обработанное посадочное место; литая стенка 1,5 мм на эту роль не годится, потому что её геометрию задаёт форма, а не резец.

Припуск должен покрывать коробление от закалки и сам рез. Назовите поверхность, припуск на ней и все размеры, которые от неё отсчитываются, в одном листе. Стратегия баз для литых и обработанных деталей начинается с этой записи, а строка термической обработки читается как T6 до подтверждения заводом: иначе припуск заложат под другой цикл.

Одна полость, H13, вакуум: почему форма выглядит так

Стенке 1,5 мм нужно узкое окно заполнения, которого многогнёздная форма на таком габарите дать не может, сколько бы гнёзд в ней ни было. При одной полости масса впрыска и площадь вентиляции остаются соразмерными, а вакуумная система откачивает газ из одного заполнения, а не из четырёх. Форму режут из горячештамповой стали H13 с проектной целью 200 000 циклов.

Перелив стоит на дальнем конце тонкой стенки, куда металл приходит последним и самым холодным. H13 держит рисунок стенки весь тираж и выносит термоциклирование, которое видит тонкий знак. Вторая полость удвоила бы выпуск и вдвое сузила окно давления, поэтому решение по оснастке и пресс-форме следует за толщиной стенки и окном заполнения, а не наоборот.

Гипотетический инженерный сценарий: рама экзоскелета 320 × 180 × 90 мм со стенкой 1,5 мм и проектной массой 1,2–1,8 кг. Это цели чертежа, а не измеренная партия, и читать их надо как оценку. В таком габарите одна полость удерживает длину заполнения внутри окна, доступного одному вакуумному впрыску.

Заполнение 1,5 мм без холодного шва: где останавливается металл

На 1,5 мм фронт металла отдаёт тепло форме с двух сторон и может застыть раньше, чем встретятся два потока. Так получается холодный шов — спай, который читается линией на поверхности и трещиной под нагрузкой. Одним давлением его не закрыть: застывший фронт не вдавить в стенку — металл уже твёрдый.

Вакуум снижает объём газа, который фронту приходится выталкивать, а впускной канал, направленный в толстую бобышку шарнира, ведёт самый быстрый металл к тонкому сечению. Перелив после этого должен быть достаточно большим, чтобы принять холодный фронт. На поверхности ничего из этого не видно, поэтому решает рентген или компьютерная томография (КТ), а не визуальный контроль.

Стенка 3 мм на той же раме какое-то время скрывает такой отказ; на 1,5 мм окно закрывается быстрее, чем оператор успевает среагировать. Отправная точка по толщине стенки объясняет, откуда берётся этот предел на корпусе и почему 3 мм — только начало.

T6 при 490–510 °C: где решается риск вздутий

В окне T6 вместе решаются цель 400 МПа и риск вздутий. Выдержка при 490–510 °C переводит медь и кремний в твёрдый раствор, закалка фиксирует структуру, а старение при 150–170 °C выделяет упрочняющую фазу. Цифра 400 МПа — цель для этого готового состояния; к литому сплаву её не предъявляют.

Газовые поры расширяются, когда металл размягчается на температуре твёрдого раствора, и пора у самой корки приподнимает её. Поэтому вакуумное литьё под давлением идёт до T6, а не после: газ должен уйти из отливки раньше, чем деталь увидит печь. Выполнимость для конкретной рамы подтверждают с термическим участком до того, как форма вырезана: после первой партии менять маршрут уже дорого.

Если показание по газу не тянет T6, запасной путь — T5, и чертёж меняется вместе с ним: другое состояние, другая цель по прочности, другая приёмка. Контрольный образец, отлитый вместе с деталью и испытанный по ASTM B557, показывает, что печь сделала с этой плавкой. Термическая обработка алюминиевых отливок разбирает то же окно со стороны металлургии.

Правка: между закалкой и резом

Правка нужна потому, что после закалки рама выходит за свой припуск. Стенка 1,5 мм остывает раньше бобышки шарнира, и раму ведёт в толстую сторону. Правка после T6 и до ЧПУ возвращает заготовку в пределы припуска; пропустите её — и на одном углу резцу не хватит металла, а на другом останется лишний слой.

Возможны два порядка, и вторая таблица ставит их рядом. Один держит ±0,02 мм на посадочном месте, другой переводит ошибку в часы механообработки и в брак, потому что исправлять её приходится уже на готовой детали.

Посадочное место режут после правки и от базы, и цель 0,03 мм по плоскостности выходит из этого реза. Коробление, оставшееся после пресса, читается конусом по посадочному месту, поэтому решает карта точек КИМ, а не одно измерение в центре.

ЧПУ: ±0,02 мм на посадочном месте

Посадочное место и отверстия режут за одну установку от одной базы, поэтому место и сетка отверстий делят одну привязку. Посадочное место в ±0,02 мм — результат механообработки, и он держится только тогда, когда сходятся припуск, приспособление и программа. Вторая установка добавляет в размерную цепь вторую погрешность, и её уже не убрать регулировкой.

Зажим стенки 1,5 мм даёт пружинение. Приспособление поддерживает бобышку и притягивает деталь у места реза, поэтому тонкая перемычка не несёт усилия зажима, а деталь контролируют так, как она будет притянута болтами. Механическая обработка на ЧПУ отливок начинается от состояния заготовки, а конструкция приспособления для обрабатываемых отливок описывает схему опор и точки прижима.

Место, которое в приспособлении попадает в допуск, а на плите выходит из него, — это проблема зажима, а не резца. Такое измерение отправляет правку в приспособление, а не в программу: программу меняют, когда ошибка повторяется на каждой детали.

Плоскостность 0,03 и позиция отверстий ±0,02: что читает КИМ

Плоскостность 0,03 мм читают на обработанной поверхности в свободном состоянии, до того как раму притянут болтами. Измерение на плите с зажатой деталью описывает приспособление, а не деталь. Чертёж должен назвать состояние, иначе два контролёра выдадут два результата по одной раме, и каждый будет прав.

Позицию отверстий ±0,02 мм проверяют по карте точек КИМ на всю сетку, а не по одному отверстию. Овальные отверстия в ответной раме могут смягчить это требование, и решают это до изготовления приспособления. Постобработка отливок несёт рез и повторный обмер в одном выпуске, поэтому обмер не теряется между участками.

Дуговое анодирование: плёнка, которая растёт в обе стороны

Дуговое анодирование (MAO) выращивает керамическую плёнку из самого алюминия, без гальванической подложки, которую можно подцепить. Плёнка расходует металл вглубь и нарастает наружу, поэтому покрытая поверхность стоит выше обработанной, а покрытое отверстие сужается. Посадка — первое, что меняет этот процесс, и последнее, что замечают на сборке.

Толщину плёнки на этом сплаве ещё предстоит измерить, поэтому в чертеже число не проставлено, а посадку защищает список масок. Посадочные места, резьба, площадки заземления и базы остаются голыми. Деталь, покрытая до чистового реза, теряет тот допуск посадки, под который её обработали: плёнка снимается только вместе с металлом.

Поэтому покрытие идёт после ЧПУ, а толщиномер покрытия показывает, что дала ванна. Покрытие дуговым анодированием алюминия описывает систему слоёв, а разбор процесса объясняет, как слой образуется и от чего зависит его толщина.

Маскирование — решение в чертеже: зафиксируйте до заказа

Голыми остаются четыре поверхности: резьба, посадки, площадки заземления и базы. Пропущенный пункт не виден у ванны, потому что плёнка выглядит одинаково и на замаскированном поле, и на резьбе. Он виден на сборке: винт упирается, посадочное место не садится, деталь встаёт с зазором.

Лечение — развёртывание или повторный рез, а это второй проход по каждой детали партии. Список масок идёт в чертёж и в заказ на поставку, иначе цех закрывает то, что успел прочитать. Калибр «проход/непроход» прогоняют после покрытия, до того как детали попадут на сборку. Постобработка поверхности описывает варианты вокруг этапа покрытия.

Контроль: шесть методов до выпуска партии

Партию выпускают шесть проверок, и каждая отвечает на отказ, который не видят остальные. Контрольный образец испытывают по ASTM B557, рентген или КТ закрывают тонкую стенку, карта точек КИМ закрывает посадочные места, а калибры «проход/непроход» — резьбу. Покрытие получает отсчёт толщиномером, отделка — испытание в соляном тумане, где длительность ещё предстоит измерить, а стандарт указать в чертеже.

Протокол партии со всеми шестью проверками можно сравнить со следующим, а протокол с одними числами КИМ — нельзя. Кейс по раме из алюминиевого литья показывает тот же набор записей на меньшей детали. Карта риска по пористости объясняет, как показание по газу принимают или отклоняют и где проходит граница.

Отказ, который связывает все шесть, — самый скрытый: форма заполняется, поверхность выглядит целой, а вздутие появляется только после T6. Внесите шесть проверок и их калибры в чертёж до того, как уйдёт запрос предложения, иначе цена соберётся без них.

Частые вопросы (FAQ)

1. Удержит ли литьё под давлением стенку 1,5 мм из ADC12?

2. Держит ли ADC12 термическую обработку T6 без вздутий?

3. Сбивает ли закалка T6 посадочную поверхность 0,02 мм?

4. Меняет ли дуговое анодирование посадочные размеры при сборке?

5. Какие элементы маскировать перед дуговым анодированием?