Co je tlakové lití

Tlakové lití je výrobní proces proces výroby přesně dimenzovaných, ostře ohraničených kovových dílů s hladkým nebo strukturovaným povrchem. Provádí se vtlačováním roztaveného kovu pod vysokým tlakem do opakovaně použitelných kovových forem. Tento proces je často popisován jako nejkratší vzdálenost mezi surovinou a hotovým výrobkem. Termín "tlakové lití" se používá také pro popis hotového dílu.
Termín "gravitační tlakové lití" se vztahuje na odlitky vyrobené v kovové formy pod gravitační hlavicí. Je známá jako odlévání do trvalých forem v USA a Kanadě. To, čemu říkáme "tlakové lití" se zde nazývá "vysokotlaké lití" v Evropě.

Jak se vyrábějí tlakové odlitky

Vysokotlaké tlakové lití

Za prvé, ocelová forma, která je schopna vyrobit desítky tisíc odlitků v rychlém sledu, musí být vyrobena nejméně ze dvou částí, aby bylo možné odlitky vyjmout. Tyto části jsou pevně namontovány ve stroji a uspořádány tak, že jedna je stacionární (pevná polovina formy), zatímco druhá je pohyblivá (vstřikovací polovina formy). Pro zahájení licího cyklu jsou obě poloviny kokily pevně sevřeny k sobě licím strojem. Roztavený kov se vstříkne do dutiny formy, kde rychle tuhne. Poloviny formy se od sebe odtáhnou a odlitek je vyhozen. Odlévací formy mohou být jednoduché nebo složité, s pohyblivými sklíčky, jádry nebo jinými částmi v závislosti na složitosti odlitku.
Celý cyklus procesu tlakového lití je zdaleka nejrychlejší známý pro výrobu přesných dílů z neželezných kovů. To je ve výrazném kontrastu s odlévání do písku což vyžaduje pro každý odlitek novou pískovou formu. Při výrobě trvalých forem se místo písku používají železné nebo ocelové formy, je však podstatně pomalejší a není tak přesný jako výroba forem z písku. tlakové lití.

Typy strojů pro tlakové lití

Bez ohledu na typ použitého stroje je nezbytné, aby byly poloviny matrice, jádra a/nebo jiné pohyblivé části během licího cyklu bezpečně zajištěny na svém místě. Obecně se upínací síla stroje řídí a) předpokládanou plochou odlitku (měřenou na dělící čáře kokily) a b) tlakem použitým k vstřikování kovu do kokily. Většina strojů používá kloubové mechanismy ovládané hydraulickými válci (někdy i tlakem vzduchu), aby se dosáhlo uzamčení. Jiné používají přímo působící hydraulický tlak. Bezpečnostní blokovací systémy se používají k zabránění otevření matrice během licích cyklů.
Tlakové licí stroje, velké i malé, se velmi zásadně liší pouze způsobem vstřikování roztaveného kovu do formy. Ty se klasifikují a popisují buď jako stroje pro tlakové lití s horkou, nebo se studenou komorou.

Stroje pro tlakové lití za tepla

Stroje s horkou komorou (obr. 1) se používají především pro zinek a slitiny s nízkou teplotou tání, které snadno nenapadají a neerodují kovové nádoby, válce a písty. Pokročilá technologie a vývoj nových materiálů s vyšší teplotou rozšířily použití tohoto zařízení pro tlakové lití hořčíkových slitin.
Obrázek 1: Stroj s horkou komorou. Schéma znázorňuje mechanismus pístu, který je ponořen do roztaveného kovu. Moderní stroje jsou ovládány hydraulicky a jsou vybaveny automatickým cyklickým ovládáním a bezpečnostními zařízeními.
U stroje s horkou komorou je vstřikovací mechanismus ponořen do roztaveného kovu v peci připojené ke stroji. Při zvedání pístu se otevře otvor, kterým se roztavený kov dostává do válce. Jak se píst pohybuje směrem dolů a uzavírá otvor, protlačuje roztavený kov husím krkem a tryskou do matrice. Po ztuhnutí kovu se píst stáhne, zápustka se otevře a výsledný odlitek se vyhodí.
Stroje s horkou komorou jsou rychlé v provozu. Doba cyklu se pohybuje od méně než jedné sekundy u malých součástí o hmotnosti menší než jedna unce až po třicet sekund u odlitků o hmotnosti několika kilogramů. Lisovací formy se plní rychle (obvykle mezi pěti a čtyřiceti milisekundami) a kov se vstřikuje pod vysokým tlakem (1 500 až více než 4 500 psi). Moderní technologie nicméně umožňuje tyto hodnoty přísně kontrolovat, a tak vznikají odlitky s jemnými detaily, malými tolerancemi a vysokou pevností.

Stroje pro tlakové lití za studena

Stroje se studenou komorou (obr. 2) se od strojů s horkou komorou liší především v jednom ohledu: vstřikovací píst a válec nejsou ponořeny do roztaveného kovu. Roztavený kov se nalévá do "studené komory" otvorem nebo nalévací štěrbinou ruční nebo automatickou naběračkou. Hydraulicky ovládaný píst, který postupuje vpřed, uzavře otvor a pod vysokým tlakem vtlačí kov do uzavřené formy. Vstřikovací tlaky se pohybují od 3 000 do více než 10 000 psi pro hliníkové a hořčíkové slitiny a od 6 000 do více než 15 000 psi pro slitiny na bázi mědi.

Obrázek 2: Stroj se studenou komorou. Schéma znázorňuje matrici, studenou komoru a vodorovný beran nebo píst (v nabíjecí poloze).
Tlakové lití poskytuje složité tvary v užších tolerancích než mnoho jiných hromadných výrobních procesů. U strojů se studenou komorou se do komory nalije více roztaveného kovu, než je potřeba k vyplnění dutiny zápustky. To pomáhá udržet dostatečný tlak, aby se dutina pevně zaplnila slitinou. Přebytečný kov je vyhozen spolu s odlitkem a je součástí kompletního výstřelu.
Provoz stroje se "studenou komorou" je o něco pomalejší než u stroje s "horkou komorou", a to z důvodu operace naběračky. Stroj se studenou komorou se používá pro stroje s vysokým bodem tání. slitiny pro tlakové lití protože sestavy pístu a válce jsou méně náchylné k napadení, protože nejsou ponořeny do roztaveného kovu.

Tlakové odlitky a jejich konstrukce

Tlakové formy (obr. 3) jsou vyrobeny z legovaných nástrojových ocelí nejméně ve dvou částech nazývaných pevná polovina formy a vyhazovací polovina formy. Pevná polovina zápustky je namontována na straně směrem k systému vstřikování roztaveného kovu. Vyhazovací polovina matrice, na kterou odlitek přiléhá a ze které je po otevření matrice vyhozen, je namontována na pohyblivé desce stroje.

Pevná polovina zápustky je určena pro vtokový otvor, kterým do zápustky vstupuje roztavený kov. Vyhazovací polovina obvykle obsahuje vtokové kanály (průchody) a brány (vtoky), které vedou roztavený kov do dutiny (nebo dutin) zápustky. Vyhazovací polovina je také spojena s vyhazovacím boxem, v němž je umístěn mechanismus pro vyhazování odlitku z formy. K vyhazování dochází, když se kolíky připojené k vyhazovací desce pohybují dopředu a vytlačují odlitek z dutiny. K tomu obvykle dochází v rámci otevíracího zdvihu stroje. Umístění vyhazovacích kolíků musí být pečlivě uspořádáno tak, aby síla působící na odlitek během vyhazování nezpůsobila jeho deformaci. Zpětné kolíky připevněné k vyhazovací desce vracejí tuto desku do polohy odlitku při zavírání zápustky.
V zápustkách se často používají pevná a pohyblivá jádra. Pokud je jádro pevné, musí být osa jádra rovnoběžná se směrem pohybu jádra. formy pro tlakové lití otevření. Pokud jsou pohyblivé, jsou často připevněny k jádrovým skluzům. Pokud strana konstrukce odlitku vyžaduje prohlubeň, může být zápustka vyrobena s jedním nebo více sklíčky, aby se dosáhlo požadovaného výsledku, aniž by to ovlivnilo vyhození odlitku z dutiny zápustky. Všechna pohyblivá sklíčka a jádra musí být pečlivě připevněna a musí mít možnost bezpečného zajištění v poloze během licího cyklu. V opačném případě by mohlo dojít k vtlačení roztaveného kovu do jejich kluzných drah, což by způsobilo narušení provozu. Přestože kluzné plochy a jádra zvyšují složitost a náklady na konstrukci zápustek, umožňují vyrábět zápustkové odlitky v nejrůznějších konfiguracích a obvykle hospodárněji než při jakémkoli jiném procesu zpracování kovů.

Typ forem pro tlakové lití

Lisovací formy se dělí na: s jednou dutinou, s více dutinami, kombinované a jednotkové (obrázky 4-A až 4-D).

Jednoduchá dutinová kostka nevyžaduje žádné vysvětlení. Vícedutinová matrice má několik dutin, které jsou všechny stejné. Pokud má matrice dutiny různých tvarů, nazývá se kombinovaná nebo rodinná matrice. Kombinovaná matrice se používá k výrobě několika dílů pro sestavu. U jednoduchých dílů se mohou používat jednotkové zápustky, aby se dosáhlo úspory při výrobě a výrobě nástrojů. Několik dílů pro sestavu nebo pro různé zákazníky může být odléváno současně pomocí jednotkových zápustek. Jedna nebo více jednotkových forem je sestaveno ve společném držáku a spojeno pomocí vtokových lišt se společným otvorem nebo vtokovým otvorem. To umožňuje současné plnění všech dutin.

Výhody tlakového lití

Komponenty, ozdobné licí lišty a/nebo hotové výrobky nabízejí mnoho funkcí, výhod a přínosů pro ty, kteří si tento výrobní proces objednají.

1. Tlakové odlitky se vyrábějí ve vysokých výrobních rychlostech. Obrábění je minimální nebo žádné.
2. Tlakové odlitky lze vyrábět s tenčími stěnami, než jakých lze dosáhnout jinými metodami lití ... a mnohem pevnější než plastové vstřikovací výlisky stejných rozměrů.
3. Tlakové lití poskytuje díly, které jsou odolné, rozměrově stálé a působí kvalitním dojmem a vzhledem.
4. Lisovací formy dokáže vyrobit tisíce stejných odlitků ve stanovených tolerancích, než bude nutné použít další nástroje.
5. Zinkové tlakové odlitky lze snadno pokovit nebo povrchově upravit s minimální přípravou povrchu.
6. Tlakové odlitky lze vyrábět s povrchem simulujícím širokou škálu textur.
7. Povrchy tlakových odlitků jsou hladší než u většiny ostatních forem odlévání.
8. Otvory v tlakových odlitcích lze jádrovat a zhotovit podle velikosti závitových vrtáků.
9. Vnější závity na dílech lze snadno odlévat pod tlakem.
10. Tlakové odlitky mají integrované upevňovací prvky, jako jsou například čepy a svorníky, což může vést k úsporám při montáži.
11. Vložky z jiných kovů a některých nekovů lze odlévat pod tlakem.
12. Odolnost slitin pro tlakové lití proti korozi je dobrá až vysoká.
13. Tlakové odlitky jsou monolitické. Spojují mnoho funkcí v jednom složitě tvarovaném dílu. Protože se tlakové odlitky neskládají z oddělených dílů, které by byly svařeny nebo spojeny dohromady, je pevnost dána pevností materiálu, nikoliv pevností závitů nebo svarů atd.
14. Proces tlakového lití může produkovat tlakové lití hliníku, hořčíkové tlakové pouzdro, zinkové tlakové lití, mosazné tlakové lití , olověný odlitek a podobně, přičemž všechny tyto materiály lze snadno vyrábět v masovém měřítku.

Tlakové lití je účinný a hospodárný proces, který při maximálním využití svého potenciálu nahrazuje sestavy různých dílů vyráběných různými výrobními postupy při výrazné úspoře nákladů a práce.

Srovnání s jinými produkty

Vstřikování plastů Díly

V porovnání s vstřikování plastů Díly, tlakové odlitky jsou pevnější, tužší, rozměrově stabilnější, odolnější vůči vysokým teplotám a v poměru vlastností a nákladů jsou mnohem lepší než plasty. Pomáhají předcházet radiofrekvenčnímu a elektromagnetickému vyzařování. Pro chromování jsou tlakové odlitky mnohem lepší než plasty. Tlakové odlitky mají ve srovnání s plasty vysokou míru stálosti při zatížení, jsou zcela odolné vůči ultrafialovému záření, povětrnostním vlivům a praskání pod napětím v přítomnosti různých činidel. Výrobní cykly při výrobě tlakových odlitků jsou mnohem rychlejší než u vstřikování plastů. Plasty však mohou být levnější v přepočtu na jednotku objemu, mají přirozené vlastnosti barvy, které mají tendenci eliminovat dokončovací práce, jsou citlivé na teplotu a jsou dobrými elektrickými izolanty.

Odlitky z písku

V porovnání s pískovými odlitky, tlakové odlitky vyžadují mnohem méně obrábění; lze je vyrábět s tenčími stěnami; mohou mít všechny nebo téměř všechny otvory vyvrtané na míru; lze je udržet v mnohem užších rozměrových mezích; vyrábějí se rychleji v zápustkách, které vyrábějí tisíce odlitků bez výměny; nevyžadují nová jádra pro každý odlitek; lze je snadno opatřit vložkami odlitými pod tlakem; mají hladší povrch a vyžadují mnohem menší náklady na práci na jeden odlitek. Naproti tomu odlitky z písku lze vyrábět ze železných kovů a z mnoha slitin neželezných kovů, které nejsou vhodné pro tlakové lití. Tvary, které nelze vyrobit tlakovým litím, jsou dostupné v pískových odlitcích; maximální rozměry mohou být větší; náklady na nástroje jsou často nižší a malá množství lze vyrábět hospodárněji. můžete se podívat na další informace odlévání hliníku do písku

Odlitky z trvalých forem

V porovnání s odlitky z trvalých forem, odlitky lze vyrábět v užších rozměrových mezích a s tenčími průřezy; otvory lze jádrovat; vyrábějí se ve vyšších rychlostech s menším množstvím ruční práce; mají hladší povrch a obvykle stojí méně na jeden odlitek. Odlévání do trvalých forem vyžaduje poněkud nižší náklady na nástroje; lze je vyrábět s pískovými jádry, čímž se získají tvary, které nejsou k dispozici při tlakovém lití.

Výkovky

V porovnání s výkovky, tlakové odlitky mohou být tvarově složitější a mít tvary, které se nedají vykovat; mohou mít tenčí průřezy; mohou být drženy v užších rozměrech a mít vývrt, který není proveditelný u výkovků. Výkovky jsou však hustší a pevnější než tlakové odlitky; mají vlastnosti kovaných slitin; lze je vyrábět ze železných i jiných kovů a v rozměrech, které nejsou vhodné pro tlakové odlitky.

Razítkování

V porovnání s lisováním může jeden odlitek často nahradit několik dílů. Tlakové odlitky často vyžadují méně montážních operací; lze je udržet v užších rozměrových mezích; mohou mít téměř jakoukoli požadovanou variabilitu tloušťky průřezu; zahrnují méně odpadu v podobě zmetků; lze je vyrábět ve složitějších tvarech a lze je vyrábět ve tvarech, které nelze vyrobit lisováním. Na druhé straně mají lisované výrobky vlastnosti tepaných kovů, lze je vyrábět z oceli a slitin, které nejsou vhodné pro tlakové lití, v jednodušších formách se vyrábějí rychleji a mohou vážit méně než tlakové odlitky.

Výrobky šroubovacích strojů

V porovnání s výrobky šroubovacích strojů, tlakové odlitky jsou často vyráběny rychleji, obsahují mnohem méně odpadu ve formě šrotu, mohou být vyráběny ve tvarech, které je obtížné nebo nemožné vyrobit z tyčového nebo trubkového materiálu, a mohou vyžadovat méně operací. Na druhé straně lze šroubové strojní výrobky vyrábět z oceli a slitin, které nelze odlévat pod tlakem; mají vlastnosti tepaných kovů a vyžadují menší náklady na nástroje.