Sju designregler: slippvinkel, godstykkelse og radier

Vi går gjennom støpbarheten på hver eneste del vi får inn, før vi gir pris. Vi kaller det positiv produktkritikk, og etter noen tusen slike gjennomganger går de samme sju punktene igjen.

Her er de, i den rekkefølgen de betyr mest.

1. Gjør godset jevnt — ikke bare tynt

Den vanligste misforståelsen er at godstykkelse handler om å spare metall. Det gjør det også, men det er ikke hovedpoenget.

Hovedpoenget er at ujevnt gods ødelegger delen.

Der godset er lokalt tykt, størkner metallet sist. Der oppstår sugehull — hulrom som dannes fordi flytende metall krymper når det blir fast og ikke får etterfylling. Og de havner nettopp der konstruktøren ofte trodde han la inn ekstra styrke.

Ujevn tykkelse gir dessuten skjeve deler. Tynne partier størkner og krymper først, tykke partier etterpå, og delen vrir seg.

Tykt gods koster i tillegg dobbelt: mer metall per del, og lengre syklustid fordi størkningen tar lenger tid. Syklustiden betaler du for i hvert eneste skudd, i hele seriens levetid.

Grepet: hul ut alt som er tykkere enn nødvendig. Legg inn ribber i stedet for massivt gods. Sikt på jevn veggtykkelse gjennom hele delen.

2. Legg slippvinkel på alt som står i uttrekksretningen

Uten slippvinkel setter delen seg fast i formen. Metallet krymper rundt kjernene når det størkner, og en helt loddrett vegg gnisser mot stålet gjennom hele uttrekket — eller rives i stykker av utstøterpinnene.

Som alminnelig praksis trenger innvendige flater mer slipp enn utvendige, fordi delen krymper vekk fra ytterveggene og inn mot kjernene. Dype ribber og høye kjerner trenger mer enn grunne.

Det folk glemmer: slippvinkelen påvirker målene. En vegg som er 3 mm i toppen er tykkere i bunnen. Er tykkelsen kritisk, må tegningen si hvor på flaten målet gjelder.

Grepet: legg slipp på alt, og angi hvor kritiske mål skal måles.

3. Sett radius i hvert eneste innvendige hjørne

Et skarpt innvendig hjørne gjør tre uheldige ting samtidig:

• Det konsentrerer spenning i delen og blir startpunkt for utmattingssprekker.
• Det gir en lokal opphopning av gods der metallet størkner sist.
• Det gir en skarp kant i stålverktøyet, som sprekker under termisk belastning.

Radier løser alle tre. De koster ingenting — verktøyet freses uansett — og de gjør delen sterkere, ikke svakere.

Dette er den billigste konstruksjonsendringen som finnes, og den vi foreslår oftest.

4. Hul ut skruetårnene bakfra

Skruetårn er den vanligste kilden til sugehull i et støpt hus.

Der tårnet møter veggen, dobles godstykkelsen. Der størkner metallet sist. Der kommer hullet — og det ligger rett under skruen, altså akkurat der delen skal ta opp kraft.

Grepet: hul ut tårnet fra baksiden slik at veggtykkelsen holder seg jevn, og knytt tårnet til veggen med en ribbe i stedet for å blande det inn i den.

Skal tårnet gjenges, må hullet dessuten støpes med riktig diameter. For trangt gir hard gjenging og verktøybrudd. For stort gir en gjenge uten nok materiale å bite i.

5. Bruk ribber i stedet for massivt gods

En ribbe flytter materiale ut fra den nøytrale aksen, der det gjør nytte, i stedet for å legge det midt i godset, der det bare bidrar med vekt. Prinsippet er det samme som i en I-bjelke.

En ribbet konstruksjon er stivere enn en massiv med samme vekt, og den støper bedre.

Regelen: ribben skal være tydelig tynnere enn veggen den sitter på, ellers lager den en ny opphopning av gods der de møtes. Gi den slippvinkel og en radius i foten.

I plate koster hver forsterkning en operasjon. I støping kommer ribben med i skuddet. Det er en av hovedgrunnene til at en støpt brakett kan gjøres lettere enn en sveist.

6. Fjern underskjæringene du kan leve uten

En underskjæring er alt som griper om verktøyet og hindrer delen i å slippe rett ut: et hull på siden, et spor, en krok, en gjenge på tvers av uttrekksretningen.

Løsningen er en skyvekjerne — en bevegelig del av verktøyet som trekkes ut sidelengs. Det er teknisk uproblematisk, men det koster: dyrere verktøy, lengre syklus, en ekstra delelinje på delen, og et mekanisk ledd til som kan slites eller sette seg fast.

Ofte kan underskjæringen fjernes med en liten geometriendring som ikke påvirker funksjonen i det hele tatt. Et sidehull kan flyttes til uttrekksretningen. Et spor kan bores etterpå.

Grepet: gå gjennom delen én gang og spør for hver detalj: slipper denne rett ut? Der svaret er nei, spør: må den være slik?

Dette er ofte den største enkeltbesparelsen i hele prosjektet.

7. Sett tett toleranse bare der funksjonen krever det

Den dyreste linjen på en tegning er ofte den generelle toleranseklassen i tittelfeltet.

Å skrive den fineste klassen «for sikkerhets skyld» gjør hele delen dyrere å produsere og å kontrollere, uten funksjonell gevinst. Hvert mål som er tettere enn støping kan holde, må maskineres — og da må det legges på materiale, som må fjernes igjen.

Grepet: sett en romslig generell klasse, og angi tett toleranse eksplisitt på de fem–seks målene som faktisk avgjør funksjonen.

To detaljer som hjelper mye:

Sett referansene fra anleggsflaten, ikke fra delens ytterkant. En støpt del har slipp på alle ytre flater, og et mål tatt derfra er tatt fra en flate som ikke er vinkelrett på noe.

Unngå at kritiske mål krysser delelinjen. Mål som går over delelinjen har alltid løsere toleranse enn mål innenfor én formhalvdel, fordi de påvirkes av hvordan de to halvdelene stiller seg. Ligger et kritisk mål der, kan det ofte flyttes.

Bonus: marker de synlige flatene

Er delen synlig for sluttbrukeren, marker det på tegningen. Da legger vi delelinjen og utstøterpunktene utenfor synsfeltet.

Dette er bygget inn i verktøyet og kan ikke rettes opp etterpå uten å bygge om. Det er den ene beslutningen som absolutt må tas før verktøyet konstrueres.

Feilene grepene forebygger

De sju grepene over er ikke estetikk. Hvert av dem forebygger en konkret støpefeil, og det lønner seg å kjenne feilene ved navn — de dukker opp i avviksrapporter og i tilbakemeldinger fra støperiet.

Kaldflyt oppstår når to smeltefronter møtes etter at begge har begynt å størkne. De legger seg inntil hverandre uten å smelte sammen, og resultatet er en synlig linje som også er en svakhet. Tynt gods langt fra innløpet er den vanligste årsaken, og jevn godstykkelse det viktigste motmiddelet.

Varmsprekk oppstår mens delen fortsatt er varm og svak: godset krymper, formen holder igjen, og materialet revner i et skarpt innvendig hjørne. Det er derfor radier ikke er en detalj — en skarp overgang er stedet der spenningen samler seg akkurat når materialet tåler minst.

Sugehull og porøsitet hører til samme familie og styres av det samme: hvor metallet størkner sist. Ligger det tykke partiet langt fra en mater (matehode), er det ingenting å etterfylle med mens delen krymper, og hulrommet blir stående inne i godset.

Alt dette er innholdet i DFM — konstruksjon for produserbarhet: å ta beslutningene i CAD-modellen, der de er gratis, i stedet for i verktøyet, der de ikke er det.

Når du bør ta kontakt

Før designet er låst.

Alle sju grepene over er endringer i geometrien. Når tegningen er godkjent internt hos deg, er den vanskelig å endre — og da sitter du med en del som lar seg støpe, men som koster mer enn den trengte.

Send tegningen, modellen eller skissen. Du får en gjennomgang av alle sju punktene, og den koster ingenting.