Dal progetto all' oggetto

Ecco come nasce il tuo stampo per la pressofusione in zama

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Ecco come nasce il tuo stampo per la pressofusione in zama

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Ecco come nasce il tuo stampo per la pressofusione in zama

Analisi presenza sottosquadri
Sezione stampo 3D
disegno-stampo
simulazione riempimento

Progettazione

Indipendentemente dalla forma che ha il modello di cui dobbiamo realizzare lo stampo, la progettazione di quest’ ultimo è sempre il primo passo da compiere.

Da ormai circa 15 anni facciamo la progettazione completamente in 3D con l’ausilio di un modellatore solido CAD.

Generalmente riceviamo dai nostri clienti la documentazione cartacea ed i modelli tridimensionali dei componenti da attrezzare. Sovente però questi modelli non sono pronti per essere utilizzati nella progettazione dello stampo. O meglio, se si usassero tal quali, il prodotto finale avrebbe sicuramente più di qualche problema.

E’ in questa fase che entra in azione il nostro sistema di ottimizzazione avanzato ZinkWorks. Attraverso le procedure che abbiamo sistematizzato, andiamo ad analizzare diversi aspetti del modello e, dove serve, facciamo le modifiche opportune. Solitamente sono talmente minime che al cliente risultano del tutto trasparenti, ma come detto prima, fanno tutta la differenza del mondo.

Successivamente si procede con la divisione delle figure. Si comincia con l’ estrazione delle zone in sottosquadro, per poi ad arrivare a fare la divisione principale del blocco di materiale che formerà il cuore del nostro stampo.

In caso si debba progettare uno stampo a famiglia, i processi di ottimizzazione e di divisione andranno fatti per ogni singolo modello.

Successivamente si procede con la disposizione delle figure nello stampo e si progetta lo stampo completo, scegliendo il portastampo normalizzato appropriato, posizionando gli espulsori ed i carrelli quando necessari, ingegnerizzando i circuiti di raffreddamento, e così via.

Quando lo stampo 3D è completo, passiamo alla generazione della documentazione che verrà utilizzata nelle fasi successive. Essa è composta dalle tavole 2D dei singoli componenti che formano lo stampo e dalla relativa distinta base che serve per la pianificazione ed il monitoraggio dell’ avanzamento delle lavorazioni successive.

copertina 3d perchè devi usare la zama 1 - Stampo per la zama: le fasi per la sua costruzione

Leggi la nuova guida gratuita: “Perché devi utilizzare la Zama per produrre i tuoi componenti”

Percorso utensile piastra
hypermill CAM

Percorsi utensili

La fase immediatamente successiva alla progettazione è generalmente quella del calcolo dei percorsi utensili di fresatura. Anche in questo caso ci avvaliamo di moderni sistemi informatici che da anni ormai sono diventati indispensabili per poter garantire massima precisione, qualità e velocità di lavorazione. Recentemente abbiamo sostituito il nostro sistema CAM, passando ad un software molto più potente di quello che avevamo a disposizione precedentemente. Così facendo siamo in grado di sfruttare a pieno le potenzialità dei nostri centri di lavoro, fino ai 5 assi.

A seconda del componente da realizzare, si inizia scegliendo le procedure e gli utensili da utilizzare, attingendo dai rispettivi database le soluzioni più appropriate al caso in esame.

Successivamente si esegue il calcolo vero e proprio del percorso utensile. Al termine del calcolo, esaminiamo a video il risultato del calcolo ed eventualmente facciamo le dovute ottimizzazioni. Facciamo inoltre una simulazione virtuale della lavorazione, in modo da verificare ulteriormente la bontà del percorso utensile calcolato.

Infine post-processiamo il percorso utensile, ovvero facciamo in modo che il software CAM traduca il percorso nel linguaggio comprensibile alla macchina su cui andrà eseguito il programma, il quale verrà trasferito in macchina direttamente tramite la rete ethernet aziendale.

Centro di lavoro ad alta velocità Mikron HSM 500
Centro di lavoro a 5 assi

Fresatura CNC

Una volta pronto il percorso utensile, questo potrà essere eseguito sui centri di lavoro.
Attualmente disponiamo di 4 centri di fresatura CNC di cui 3 ad alta velocità e 2 a 5 assi.
Con queste macchine possiamo produrre buona parte dei componenti che serviranno per lo stampo in costruzione.

Solitamente si inizia con il piazzamento e l’ allineamento del pezzo da lavorare. Si prosegue con il caricamento ed la misurazione di tutti gli utensili necessari alla lavorazione.

Quindi, si può partire con la lavorazione vera e propria utilizzando il programma che è stato calcolato con il CAM, trasmesso precedentemente in macchina.

A volte i programmi più semplici, come ad esempio forature o spianature,  si fanno direttamente anche a bordo macchina appena prima del lancio della lavorazione stessa.

Alla fine dell’ esecuzione del programma, si procede ad una fase di misurazione del pezzo direttamente sulla macchina,  in modo da essere certi della bontà della lavorazione prima di rimuovere il pezzo dalla sua sede di lavorazione.

Allo stesso modo, quando facciamo ad esempio delle copiature per degli accoppiamenti di 2 tasselli, verifichiamo direttamente in macchina l’ accoppiamento degli stessi, in modo da essere certi che lo stampo non generi bave durante la fase di pressofusione. Questo è molto importante specialmente per gli stampi per la zama. Essendo un materiale molto fluido, la zama tende a fare bava già con giochi sullo stampo di 0,02 mm.

Centro di lavoro ad alta velocità Paventa
touch-probe

Fresatura portastampi

Sebbene il portastampo sia composto da componenti piuttosto semplici da realizzare, esso è molto importante per il buon funzionamento dello stampo e per la precisione dei componenti prodotti da esso.

Generalmente partiamo da basi normalizzate, che sono molto versatili e precise, disponibili in una vastissima gamma di forme, dimensioni e materiali.

Solitamente iniziamo le lavorazioni eseguendo le varie forature che serviranno per alloggiare le viti di fissaggio dei tasselli figura. Questi ultimi sono sempre riportati e costruiti in acciaio temprato e adatto alla lavorazione a caldo, come nel caso della pressofusione.

Una volta terminati i fori, sgrossiamo le sedi per i tasselli ed i piani di scorrimenti di eventuali cassetti. La finitura la eseguiamo su una macchina estremamente precisa, in quanto sia il centraggio, sia l’ accuratezza della lavorazione di dette sedi è di fondamentale importanza per la precisione dello stampo e la qualità dei pezzi da esso prodotto. Se questo aspetto non fosse ritenuto molto importante, avremmo il serio rischio di ritrovarci con degli sfalsamenti sulle chiusure stampo, assolutamente non accettabili tanto a livello dimensionale, quanto a livello estetico.

Una volta pronte le sedi dei tasselli, eseguiamo i circuiti di raffreddamento e i fori di alloggiamento delle colonne inclinate di eventuali movimenti a cassetto.

Infine, dopo un’ accurata analisi  e misurazione delle lavorazioni fatte, si procede alla rifinitura manuale delle piastre, rendendole disponibili per l’ assemblaggio finale.

contatto zama pressofusioni - Stampo per la zama: le fasi per la sua costruzione

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Forno da tempra caldo
Pezzi in acciaio incandescenti
tasselli-sgrossati-temprati

Trattamenti termici

I tasselli, gli inserti ed altre parti stampanti, i cassetti, i cunei ed altri componenti dello stampo, vanno trattati termicamente per poter aumentare le proprie caratteristiche, prime fra tutte la durezza.

Per queste lavorazioni solitamente altri stampisti si rivolgono a terzisti. Noi invece, molti anni fa abbiamo deciso di attrezzare un reparto apposito che ci dà la possibilità di trattare i pezzi mano a mano che vengono pronti, senza dover aspettare di avere dei lotti interessanti per il fornitore, abbattendo i tempi di lavorazione, le spese di trasporto ed i costi dovuti ad eventuali rifacimenti di semilavorati che purtroppo ogni tanto vanno smarriti.

Si procede caricando i pezzi in forno, mettendoli in modo opportuno con un dispositivo che evita l’ eccessiva ossidazione.

Una volta fatto il carico, si fa partire il ciclo di tempra ad oltre 1.000 °C , che dura in proporzione alle dimensioni medie dei pezzi da trattare.

Trascorso il tempo impostato, utilizzando degli appositi attrezzi, si estrae il carico e lo si fa raffreddare in modo molto rapido. In questa fase avviene la trasformazione strutturale dell’ acciaio, che però sarebbe troppo duro e fragile per poter essere impiegato tal quale sullo stampo.

E’ per questo infatti che eseguiamo dei cicli di rinvenimento e distensione a temperature inferiori, fino a raggiungere i valori di durezza voluti, normalmente di circa 52-54 HRC.

La durezza viene misurata più volte su ogni singolo pezzo, in modo da essere sicuri di avere uniformità di trattamento su tutte le zone del pezzo.

Reparto rettificatrici tangenziali

Rettifica

Una volta terminati i cicli di tempra e rinvenimento, i pezzi ormai freddi sono pronti per la successiva fase di rettifica. Tramite mole abrasive si asporta il materiale in sovrametallo dai pezzi in  modo molto preciso.

Un tempo le rettificatrici erano molto più utilizzate. Ora vengono utilizzate per lo più per fare squadrature di precisione, spianature e rettifica in tondo di spine ed inserti.

Profili, giunzioni ed altre lavorazioni più complesse che una volta erano lavorazioni fatte tipicamente di rettifica, adesso vengono eseguite mediante elettroerosione a filo e tramite la fresatura ad alta velocità. Queste 3 tecnologie offrono una precisione simile, e combinate assieme ci danno un’ estrema flessibilità nel costruire i nostri componenti nel modo migliore a seconda dei casi.

Elettroerosione a filo e micro foratrice
Taglio pezzo con elettroerosione a filo

Elettroerosione a filo

La tecnologia dell’ elettroerosione a filo fa parte della nostra attrezzeria da ormai più di 15 anni. A partire dalla data della sua introduzione, abbiamo letteralmente cambiato il modo di concepire gli stampi, evolvendone diversi aspetti. Ora è infatti possibile fare componenti più complessi, che magari un tempo venivano ottenuti a fatica o con tecnologie più lente, oppure affiancando più componenti semplificati.

L’ elettroerosione a filo è utilizzata quotidianamente per il taglio di profili sui tasselli, sedi per anime fisse, estrattori lamellari, ecc.

Anche la precisione e la qualità degli stampi hanno beneficiato dall’ introduzione della tecnologia del filo. Da allora infatti abbiamo iniziato a ripassare tutti i fori degli espulsori precedentemente sgrossati o di punta prima del trattamento termico, oppure con la micro-foratrice appena prima di caricare il pezzo sull’ elettroerosione.
Questa sistema di lavorazione ha aumentato la precisione degli estrattori ed al contempo ha notevolmente diminuito la conseguente presenza di bave sui pezzi stampati.

Con l’ elettroerosione a filo è anche possibile ottenere dei profili conici. A tal proposito noi la utilizziamo molto per tagliare il cono di iniezione principale del nostro stampo.

elettrodo
elettrodi-stampo-zama

Fresatura elettrodi

Nella costruzione di uno stampo, gran parte delle ore lavoro sono dedicate alla progettazione e alla fresatura degli elettrodi. Essi sono gli utensili che verranno adoperati nelle successive fasi di incisione con l’ elettroerosione a tuffo.

Gli elettrodi nascono sfruttando la geometria 3D del pezzo da realizzare. Si inizia con l’ estrazione delle superfici dalla matematica del pezzo da ottenere, si generano le superfici dei fuori figura, rendendo l’ elettrodo fresabile e robusto.

Così come altri elementi dello stampo, gli elettrodi verranno fresati con i CNC. Necessitano pertanto dei percorsi utensili fatti con il CAM. Essi saranno calcolati tenendo conto dei sottodimensionamenti necessari alla successiva fase di incisione mediante elettroerosione a tuffo.

Prima della fresatura è necessario preparare i grezzi. Avendo a disposizione un centro di lavoro pallettizzato che può lavorare in modo non presidiato anche 24H al giorno, è indispensabile che i grezzi in rame siano preparati e montati su apposite attrezzature facilmente utilizzabili dal centro di lavoro.

Una volta caricati tutti i grezzi, tutti gli utensili e selezionato correttamente tutti i programmi, facciamo partire la lavorazione non presidiata che ci renderà tutti gli elettrodi finiti, quasi pronti per essere dati in pasto all’ elettroerosione a tuffo per l’ incisione di tasselli ed inserti.

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elettroerosione-tuffo
incisione-elettroerosione-tuffo

Incisione figure

Quando i pezzi del nostro stampo sono stati rettificati, tagliati con l’ elettroerosione a filo e fresati con il centro di lavoro ad alta velocità, essi sono pronti per un’ altra importantissima fase della loro costruzione: l’ incisione delle figure.

L’ elettroerosione a tuffo è una macchina che scava l’ acciaio mediante scariche elettriche controllate che passano dall’ elettrodo al pezzo secondo un programma predeterminato.

Il risultato della lavorazione sarà un incisione al negativo perfettamente fedele all’ elettrodo utilizzato.

La qualità dell’ incisione è direttamente proporzionale alla qualità di realizzazione dell’ elettrodo. Pertanto l’attività inizia con rifinire tutti gli elettrodi necessari alla lavorazione, sbavandoli e lucidandoli a regola d’arte.

Una volta pronti tutti gli elettrodi, carichiamo gli stessi in macchina sull’ apposito cestello e facciamo il setup, allineandoli rispetto all’ origine della macchina stessa.

Quando gli elettrodi sono pronti, siamo in grado di caricare e allineare il pezzo da lavorare. Una volta fatta anche questa operazione, passiamo alla fase di programmazione. Essa è fatta a bordo macchina, seguendo l’ interfaccia user friendly della macchina stessa.

Una volta pronto, si lancia il programma, lasciando lavorare la macchina in modo pressoché totalmente non presidiato.

Al termine dell’ esecuzione del programma, tramite appositi strumenti di misura in dotazione alla macchina, si fanno i rilievi del caso per validare la lavorazione. Successivamente si provvede a rimuovere il pezzo dalla macchina e a renderlo disponibile alle fasi successive di aggiustaggio e assemblaggio.

prova-di-chiusura
prova-stampo

Aggiustaggio

Arrivati a questo punto, i componenti dello stampo sono quasi tutti pronti e vengono assemblati per la prima volta tra di loro.

Con l’ausilio di una pressa prova stampi si provano le chiusure, testandole in punti strategici con sonde centesimali e blu di Prussia. Se è il caso, si fanno dei ritocchi ai componenti, utilizzando solitamente la rettifica.

Prima dell’ assemblaggio finale, ci si accerta che le figure siano tutte ben lucide e nel caso si provvede a lucidarle. Questo è un aspetto molto importante per poter ottenere delle stampate conformi durante la produzione. Infatti se le pareti dello stampo non fossero lucide, le piccole cavità presenti sulle superfici delle figure, creerebbero dei piccoli sottosquadri che potrebbero essere i principali responsabili delle deformazioni e delle rigature dei pezzi stampati.

Una volta tutto pronto, non resta che assemblare lo stampo e consegnarlo alla fonderia per la prima prova stampo.

Pressofusione a camera calda
prova-stampo-pressofusione

Prova stampo

Finalmente lo stampo è pronto e tutti non aspettano altro che venga montato in macchina per la prima volta.

Questa fase può essere semplice nel caso di uno stampo standard, oppure mediamente più complessa nel caso si tratti di uno stampo con dei movimenti idraulici. In questo caso infatti è sovente necessario predisporre le giuste tubazioni, che per comodità vengono preparate con lo stampo direttamente in macchina, in quanto è la condizione ottimale per prendere le misure delle tubature stesse.

Quando lo stampo è stato correttamente posizionato in macchina, esso viene fatto girare a vuoto per qualche volta, in modo che i vari componenti si assestino. Al termine di questo mini rodaggio, parte la prova completa vera e propria. Generalmente essa consiste nel produrre circa 50 stampate, che potranno anche essere di più se gli accordi con il cliente sono di diversa grandezza.

Al termine della prova viene redatto un report con tutte le indicazioni delle eventuali problematiche riscontrate durante la prova stessa, in modo da facilitare la successiva messa a punto in attrezzeria.

misura-campioni
collaudo-campionature

Collaudo campioni

Come ultima fase, prendiamo i campioni e li collaudiamo dimensionalmente, in modo da validare lo stampo o predisporre eventuali messe a punto.

Come prima cosa, se non già fornito direttamente dal cliente, produciamo una versione pallinata del disegno quotato del componente.

A questo punto, utilizzando gli strumenti di misura appositi e, se necessario sacrificando anche dei pezzi stampati tagliandoli per raggiungere delle zone difficili, misuriamo i pezzi. Mano a mano che le misure vengono fatte, viene redatto un report che potrà essere consegnato al cliente su richiesta.

Una volta terminati i rilievi, procediamo con la preparazione e l’ imballaggio dei campioni da consegnare al cliente. Generalmente i campioni consegnati sono grezzi, con le lavorazioni di ripresa concordate fatte, ma privi di eventuali trattamenti galvanici.

Infine, prima di poter procedere con l’ avvio della produzione vera e propria, se necessario si dovranno fare le messe a punto richieste, sia per portare in tolleranza eventuali quote che non lo sono, sia per sistemare altri piccoli problemi evidenziati sullo stampo durante la sua prima prova stampo.

Fatte le messe a punto, se richiesta, si esegue un’ altra prova stampo ed un’ altro rilievo, in modo da poter ottenere il benestare dimensionale del componente prodotto.

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