
Литье под давлением - это широко используемый процесс литья металлов, при котором форма формы обеспечивается штампом, а расплавленный металл подается в штамп под действием силы тяжести, а не внешнего расположения штампа (позитивное позиционирование). Этот метод отличается от литья под высоким давлением тем, что расплавленный металл подается в форму под давлением, а для подачи материала в форму используется только сила тяжести. Форма обычно изготавливается из прочных металлов, таких как сталь или чугун, многоразового использования с высокой точностью размеров и высокой чистотой поверхности. Кроме того, эта технология очень популярна при производстве деталей из цветных металлов, таких как алюминий, цинк, магний и их сплавы. Металл нагревается до металлического состояния и затем заливается в предварительно нагретую постоянную форму. Расплавленный металл течет под действием силы тяжести и попадает в полость формы, в результате чего она заполняется. После этого форму открывают и извлекают отливку, которую можно обрезать, обработать или иным образом улучшить поверхность.
Одним из наиболее распространенных применений этого процесса является гравитационное литье алюминия под давлением, поскольку алюминий имеет небольшой вес, устойчив к коррозии и обладает хорошими механическими свойствами. Этот метод широко используется в различных отраслях промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую, промышленное оборудование и потребительские товары, для изготовления прочных сложных деталей, таких как детали двигателей, корпуса, кронштейны и т. п. Одной из причин уважения к гравитационному литью является возможность отливать средние и большие объемы деталей высокого качества (с низкой пористостью) для обеспечения хорошей механической прочности. Несмотря на некоторые ограничения, такие как более высокая первоначальная стоимость оснастки и менее сложные изделия по сравнению с другими системами литья, преимущества гравитационного литья делают его подходящим и недорогим методом для многих производственных нужд.
По сути, гравитационное литье под давлением - это точный, повторяемый и рациональный материал, который имеет большое значение в современном процессе металлообработки.
Как понять процесс гравитационного литья под давлением?
В основе гравитационного литья под давлением лежит простая и эффективная технология. Предварительно нагретая металлическая форма из стали или чугуна покрывается разделительным составом, готовым к литью, отливки легко удаляются. После того как форма готова, в нее заливается расплавленный металл, например алюминиевые, магниевые или медные сплавы. Чтобы металл заполнил полость, форма просто остывает и затвердевает под действием силы тяжести.
После этого форму открывают и извлекают отливку. Если нет, остается лишний материал, будь то литник, бегунок или другая деталь, он отрезается, и отливка может быть доработана механической обработкой или другими способами. По сравнению с песчаным литьем, формы, в которых отливки производятся из песка, используются только один раз. Компонент, отливаемый в гравитационной форме, значительно повышает эффективность производства и качество продукции, поскольку металлические формы для гравитационного литья можно использовать повторно.
Различные варианты отделки поверхности для гравитационного литья под давлением
Еще одним преимуществом гравитационного литья под давлением является то, что оно позволяет получать детали с гладкой и равномерной поверхностью непосредственно из формы. Однако в зависимости от функциональных и эстетических требований к конечному изделию в процесс отделки могут быть добавлены другие методы обработки поверхности (или методы) для улучшения внешнего вида, долговечности или подготовки детали к дальнейшим процессам, таким как покраска или нанесение покрытия. Ниже перечислены наиболее часто используемые виды отделки поверхности деталей, изготовленных методом гравитационного литья под давлением:
1. Финишная отделка
Это естественная поверхность, полученная непосредственно в результате процесса литья. Однако при правильной подготовке и оптимальных условиях процесса гравитационное литье может дать довольно гладкую поверхность по сравнению с литьем в песчаные формы. Внутренние компоненты или детали, для которых внешний вид не является критичным, обычно принимают в качестве литых поверхностей.
2. Дробеструйная обработка / пескоструйная обработка
Дробеструйная обработка - это воздействие мелких стальных или керамических шариков на поверхность отливки для удаления окалины, вспышек и любых остатков. Этот процесс придает поверхности равномерную матовую текстуру, а также лучше очищает ее и подходит для таких деталей, которые в дальнейшем подвергаются такой отделке, как порошковое покрытие или покраска.
3. Полировка
Механическое удаление мелких дефектов используется для полировки, чтобы улучшить гладкость и блеск поверхности. Особенно это касается эстетичных деталей и тех, где необходимо снизить трение. Полировка может быть простой полировкой, ручной или автоматизированной, или включать в себя зеркальную отделку.
4. Порошковое покрытие
При порошковом покрытии порошок наносится на поверхность отливки и затвердевает под воздействием тепла, образуя твердый защитный слой. Превосходная устойчивость к коррозии, ударам и ультрафиолету делает его подходящим для автомобильных компонентов и наружных деталей, изготовленных методом гравитационного литья алюминия под давлением.
5. Анодирование
У деталей гравитационного литья алюминия есть множество причин выбрать анодирование. Поверхность утолщается естественным оксидным слоем электрохимическим способом, что повышает коррозионную стойкость и дает возможность индивидуального выбора цвета. Анодированные поверхности долговечны, цвета не стираются, и они имеют гладкий, профессиональный вид.
6. Обработка прецизионных поверхностей
Во многих случаях детали, отлитые под действием силы тяжести, подвергаются хотя бы частичной механической обработке после литья, в частности, для получения точных допусков или придания гладкости критическим поверхностям. Обработка с ЧПУ используется для доработки плоских поверхностей и резьбы, а также для уплотнения тех участков, где точность не под силу самому штампу.
7. Окраска и покрытие
Детали, требующие брендирования, цветовой маркировки или защиты, могут быть выполнены любым из методов, используемых при обычной окраске мокрым способом. Нанесение лакокрасочных покрытий обычно осуществляется либо вручную, либо с помощью автоматических линий распыления, часто после очистки или грунтовки поверхности.
8. Хромирование / химическая обработка
Для усиления защиты от коррозии и улучшения адгезии краски можно наносить хромирующие или химические конверсионные покрытия. Пассивная защитная пленка, образующаяся в результате такой обработки, мало влияет на размеры, но защищает алюминиевую поверхность.
Преимущества гравитационного литья под давлением
Превосходные механические свойства - одна из главных причин, по которой производители отдают предпочтение гравитационному литью под давлением. В результате отливки, полученные этим способом, как правило, имеют меньше воздушных карманов, или пористости, и, следовательно, более прочные и надежные компоненты.
Другие ключевые преимущества включают:
- Высокая точность измерений: Гравитационное литье обеспечивает жесткие допуски и мелкие детали на изготавливаемых деталях.
- Гладкая поверхность: Поскольку металлические формы позволяют получить более качественную поверхность, сокращается объем последующей обработки.
- Повторяемость: Формы можно использовать повторно, поэтому производители могут создавать большие партии продукции с тем же уровнем качества.
- Эффективность материала: Отходы металла сводятся к минимуму при условии использования правильных конструкций затвора и подачи.
Алюминиевое гравитационное литье под давлением и сегодня является оптимальным вариантом для промышленности, которая стремится производить легкие, прочные и устойчивые к коррозии детали.
Алюминиевое гравитационное литье под давлением?
Гравитационное литье алюминиевых сплавов под давлением это метод, при котором металлическая форма (или штамп) гравитационного литья заполняется расплавленным алюминиевым сплавом под действием силы тяжести. Как правило, такие формы изготавливаются из стали или чугуна благодаря их износостойкости и способности выдерживать серию термических циклов. Определяющей особенностью этого процесса является его простота: нет внешнего давления, используемого для проталкивания металла в форму. Поток контролируется только силой тяжести.
Алюминиевое гравитационное литье под давлением - одно из преимуществ, которое сводит к минимуму внутренние дефекты. Захват воздуха сведен к минимуму, что, в свою очередь, минимизирует пористость, поскольку форма заполняется очень медленно и естественно. В результате получаются литые компоненты с лучшей целостностью и производительностью, а также повышенной прочностью. Поэтому этот метод широко распространен среди производителей для изготовления качественных и точно спроектированных деталей.
Распространенные алюминиевые сплавы, используемые в гравитационном литье под давлением
Выбор подходящего сплава имеет решающее значение при гравитационном литье алюминия. Различные сплавы имеют различные характеристики в зависимости от области применения. В соответствии с составом, механическими свойствами и областью применения алюминиевых сплавов, которые широко используются в промышленности, их можно разделить следующим образом.
Сплав | Состав | Примечательные объекты | Приложения |
A356 | Алюминий и кремний | Высокая прочность, хорошая пластичность, отличная обрабатываемость | Детали двигателя, корпуса насосов и кронштейны |
A380 | Алюминий и кремний | Хорошие характеристики потока, герметичность, универсальность | Корпуса коробок передач, кожухи и компоненты двигателей |
A413 | Алюминий и кремний | Высокая устойчивость к давлению, возможность механической обработки, умеренная прочность | Насосы, корпуса клапанов и гидравлические компоненты |
B390 | Алюминий-медь | Превосходная твердость, высокая износостойкость, ограниченная пластичность | Поршни, компоненты высокопроизводительных двигателей |
C355 | Алюминий-медь | Прочность, коррозионная стойкость и хорошая свариваемость | Детали шасси, элементы конструкции |
AM508 | Алюминий-магний | Долговечность, отличная способность к сварке, хорошая прочность | Авиационная арматура, транспортные рамы |
AM6061 | Алюминий-магний | Сбалансированная прочность и коррозионная стойкость, хорошая формуемость | Экструзии, опоры и строительные конструкции |
ZA8 | Алюминий-цинк | Точность размеров, хорошая обработка поверхности, прочность | Прецизионные литые детали, корпуса для электроники |
K-сплав | Al-Si-Cu-Mg | Исключительная коррозионная стойкость, высокая механическая прочность | Морское снаряжение, наружное применение |
Гиперэвтектический Al-Si | Алюминий и кремний | Высокая твердость, превосходная износостойкость и надежная прочность | Поршни, вкладыши, компоненты для повышения производительности |
Эта таблица представляет собой простое сравнение различных методов литья с точки зрения нескольких важных факторов. Она дает производителям представление о том, какой метод литья наиболее подходит для удовлетворения их потребностей.
Области применения гравитационного литья
Поскольку гравитационное литье обладает такими преимуществами, как адаптивность, экономичность и способность производить детали хорошего качества, оно широко используется во многих отраслях промышленности. Это объясняется его надежностью и эффективностью, которые позволяют использовать его для производства малых и больших партий прочных, точных и стабильных компонентов. Ниже перечислены наиболее распространенные области применения гравитационного литья.
Автомобильная промышленность
Несколько применений гравитационного литья можно найти в автомобильной промышленности, среди которых гравитационное литье для критически важных деталей двигателя, таких как блоки цилиндров, головки блока цилиндров, компоненты подвески и т.д., корпуса трансмиссии. Легкие, но прочные компоненты могут быть созданы с помощью алюминиевого гравитационного литья с отличным соотношением прочности и веса. Кроме того, из него изготавливают детали, в том числе корпуса автомобильных коробок передач, тормозные детали и впускные коллекторы, поскольку они обладают исключительной прочностью и химической стойкостью к нагреву и износу, что является важными составляющими автомобильной эксплуатации.
Аэрокосмическая промышленность
Процесс гравитационного литья под давлением - важный процесс для аэрокосмической промышленности, позволяющий производить детали с низкой плотностью, но прочные в структурном отношении, которые должны быть безопасными и работать так, как позволят будущие конструкции и приложения. Шелтон повторяет, что, как и в большинстве случаев гравитационного литья, важна точность и долговечность изделий, таких как кронштейны для самолетов, детали шасси и секции фюзеляжа. Поскольку требуется легкий материал, но без потери прочности, алюминиевое гравитационное литье подходит для аэрокосмических применений.
Промышленное оборудование
Метод гравитационного литья используется при производстве долговечных и высокопрочных деталей для промышленного оборудования, например, корпусов насосов, шестерен или кронштейнов. Поскольку эти детали должны выдерживать высокое давление, механические нагрузки и жесткие условия эксплуатации, гравитационное литье позволяет получить прочные детали с низкой пористостью. Например, такие детали используются в горнодобывающей технике и сельскохозяйственном оборудовании, а также в двигателях большой мощности.
Потребительские товары
Гравитационное литье также полезно для производства потребительских товаров, а именно посуды, осветительных приборов и декоративной фурнитуры. Например, гравитационное литье используется для производства таких изделий, как литые алюминиевые сковороды, кухонные мойки и кронштейны для светильников, поскольку оно позволяет получить хорошую отделку поверхности и стабильность формы отливки.
Художественные детали и архитектурные компоненты, такие как статуи, декоративные панели, фурнитура для дверей и окон, также изготавливаются методом гравитационного литья. Универсальность гравитационного литья означает, что оно является необходимым процессом в самых разных отраслях промышленности, сочетая в себе экономичность и высокие эксплуатационные характеристики.
Материалы, используемые при гравитационном литье под давлением
Очень универсальным процессом литья является гравитационное литье под давлением, которое может использоваться для отливки из самых разных материалов. Решающим моментом является правильный выбор материала, поскольку от него напрямую зависят прочность и эксплуатационные характеристики конечного изделия. Алюминий, цинк, медь и магниевые сплавы являются наиболее распространенными материалами, используемыми в гравитационном литье под давлением, но в зависимости от требований к изготавливаемой детали могут быть использованы и другие виды металлов и сплавов.
1. Алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы - это материалы, наиболее широко используемые в гравитационном литье под давлением благодаря превосходному соотношению прочности и веса, отличной коррозионной стойкости и литейным свойствам. Как правило, они находят применение в автомобильной, аэрокосмической промышленности и промышленном машиностроении.
К основным алюминиевым сплавам относятся:
- A356: A356 обладает хорошей прочностью, пластичностью и отличной обрабатываемостью, и широко применяется для изготовления блоков двигателя, корпусов и кронштейнов, используемых в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
- A380: Этот сплав обладает отличной текучестью, герметичностью и умеренной прочностью. В целом чугун широко используется для изготовления блоков цилиндров, корпусов и элементов трансмиссии.
- A413: При наличии - хорошая обрабатываемость и высокопрочный сплав с хорошей герметичностью; такой сплав иногда используется в гидравлических цилиндрах, клапанах и насосах.
Высокая эффективность гравитационного литья алюминия под давлением обусловлена, прежде всего, сочетанием легких свойств и механической прочности.
2. Цинковые сплавы
Цинковые сплавы часто используются в гравитационном литье под давлением, поскольку часто встречаются детали, которым требуется хорошая прочность, твердость и коррозионная стойкость при небольшом весе. Цинк - относительно недорогой материал, который обладает очень хорошей текучестью и позволяет выполнять сложную формовку и деталировку.
Обычно используются цинковые сплавы:
- ZA8: Он обладает высокой прочностью, умеренной пластичностью и хорошей стабильностью размеров. Он часто используется в производстве литых деталей с точными допусками.
- Замак: Это группа цинковых сплавов, особенно популярных для изготовления автомобильных деталей, фурнитуры и декоративного литья благодаря их хорошей коррозионной стойкости и литейным свойствам.
Цинковое гравитационное литье под давлением часто используется в долговечных приложениях, требующих жестких допусков в аппаратуре, электронных корпусах и потребительских товарах общего назначения.
3. Магниевые сплавы
Магниевые сплавы имеют небольшой вес и высокую прочность, поэтому подходят для применения с целью снижения веса. Одно из самых популярных применений магниевого гравитационного литья под давлением - автомобильная и аэрокосмическая промышленность для изготовления легких конструкционных деталей.
Основными магниевыми сплавами, используемыми в гравитационном литье под давлением, являются:
- AM60: Прочность и вязкость этого магниевого сплава высоки, и он легко сваривается; эти сплавы используются в конструкционных элементах и автомобильных деталях.
- AZ91D: AZ91D известен хорошей коррозионной стойкостью и соотношением прочности и веса и используется в аэрокосмической промышленности, включая кронштейны и корпуса.
Магний особенно ценен в таких отраслях, как аэрокосмическая или автомобильная, поскольку его высокое соотношение прочности и веса позволяет снизить вес при отсутствии потери производительности.
4. Медные сплавы
Гравитационное литье под давлением используется для получения медных сплавов, обладающих высокой прочностью, износостойкостью и отличной теплопроводностью. Детали, которые должны выдерживать высокие температуры и износ, часто изготавливаются из меди в различных легированных формах, таких как сплавы на основе меди, латуни и бронзы.
Широко используемые медные сплавы:
- C356: Этот сплав используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и износостойкости, таких как поршневые кольца, детали двигателей и промышленного оборудования.
- C443: Это латунный сплав, обычно используемый для обеспечения коррозионной стойкости и прочности в морских и автомобильных приложениях.
Высокая оценка способности медных сплавов выдерживать крайне неблагоприятные условия окружающей среды, такие как высокие температуры, послужила причиной их использования в таких областях, как морские двигатели, теплообменники и электрические приборы, например, комментаторы.
5. Другие сплавы
Другие специальные сплавы могут быть использованы в гравитационном литье под давлением, помимо более распространенных материалов, в зависимости от желаемых свойств конечного продукта. К ним относятся:
- Свинцовые сплавы: В тех случаях, когда необходима высокая плотность, фольга используется для противовесов и экранирования.
- Оловянные сплавы: Используется для изготовления мелких, маленьких и точных деталей, применяемых в производстве электроники и декоративных изделий.
Эти материалы выбираются на основе их свойств, которые варьируются от коррозионной стойкости до теплопроводности, плотности и других. Использование гравитационного литья под давлением позволяет применять различные материалы для придания изделию требуемых свойств.
Инновации в гравитационном литье под давлением
Дальнейшее совершенствование процесса гравитационного литья стало возможным благодаря последним достижениям в области программного обеспечения для моделирования, автоматизации и проектирования литейных форм. Теперь инженеры могут моделировать течение и застывание расплавленного металла и, таким образом, оптимизировать конструкцию формы и избегать дефектов.
Это также зависит от автоматизации. Заливка металла, извлечение отливок, а также основные этапы постобработки часто выполняются роботизированными руками. Инновации позволяют снизить трудозатраты, а также обеспечить безопасность на производстве. При гравитационном литье алюминия такие разработки, как вакуумная система и улучшенные покрытия форм, также позволили снизить пористость и продлить срок службы форм.
Воздействие на окружающую среду и устойчивое развитие
В эпоху, когда экологичность набирает обороты, гравитационное литье под давлением оказывается относительно экологичным. Если формы используются повторно, это также приводит к уменьшению количества отходов, а используемый металлолом часто перерабатывается и повторно используется в процессе.
Кроме того, алюминий, один из наиболее широко используемых в гравитационном литье под давлением, хорошо поддается вторичной переработке. Наконец, этот процесс потребляет меньше энергии, чем другие методы производства, особенно если технология оптимизирована с помощью современных печей и систем управления процессом.
Гравитационное литье под давлением по сравнению с другими методами литья
Хотя гравитационное литье под давлением является широко распространенной технологией, это не единственный метод создания металлических деталей. Различные методы литья имеют различные преимущества для производителя, в зависимости от требований. По сравнению с другими методами литья, к которым относятся литье в песчаные формы, литье под высоким давлением, литье по выплавляемым моделям и литье под низким давлением, гравитационное литье позволяет производителю принять обоснованное решение о том, какой тип литья лучше всего подходит для его конкретных требований.
Гравитационное литье под давлением по сравнению с литьем в песчаные формы
Существует существенная разница между материалом форм для гравитационного литья под давлением и литья в песчаные формы. При гравитационном литье постоянные формы часто изготавливаются из гипса или стали, а формы для литья в песчаные формы являются одноразовыми. В результате это приводит к существенным различиям в качестве обработки поверхности и точности размеров.
Поверхность получается более гладкой, чем при литье в песчаные формы, и гораздо более равномерной. Кроме того, лучше соблюдаются размеры. Однако процесс литья в песчаные формы более гибкий, если форма изделия больше или сложнее. Кроме того, литье в песчаные формы имеет более низкие первоначальные затраты на оснастку и поэтому более экономично при изготовлении небольших партий или крупных изделий. Гравитационное литье под давлением менее затратно для производства средних и больших объемов деталей и обеспечивает лучшее качество и постоянство деталей.
Литье под высоким давлением и гравитационное литье.
Способ введения расплавленного металла в форму - одно из главных отличий литья под высоким давлением от гравитационного литья. Гравитационное литье - это вид литья под давлением, при котором расплавленный металл попадает в полость формы под действием силы тяжести, поэтому процесс заполнения происходит медленнее и более контролируемо. Это снижает пористость и повышает прочность и надежность деталей.
Однако литье под высоким давлением требует гидравлического давления для проталкивания расплавленного металла в полость формы с гораздо большей скоростью. Несмотря на высокую скорость изготовления сложных форм, такое литье более чувствительно к повышенной пористости конечного продукта. По этой причине гравитационное литье под давлением используется в основном в тех случаях, когда необходима механическая прочность и низкая пористость, например, при изготовлении автомобильных компонентов и деталей конструкций. Более быстрое литье под высоким давлением может быть более подходящим для деталей, где детали мелкие, а скорость критически важна.
Гравитационное литье под давлением по сравнению с литьем по выплавляемым моделям
Еще один способ, отличающийся от гравитационного литья, - литье по выплавляемым моделям, или литье с потерей воска. Литье по выплавляемым моделям - один из самых точных процессов, требующий изготовления восковой версии детали, покрытия восковой формы керамической оболочкой, затем расплавления воска и создания формы. Однако такие высококачественные и детализированные детали достигаются только с помощью этого процесса, поэтому он очень подходит для отраслей, в которых много деталей, таких как аэрокосмическая промышленность, медицинское оборудование и ювелирное дело.
Хотя литье по выплавляемым моделям довольно сложное и требует более длительного времени изготовления, оно более дорогостоящее. Однако, в отличие от гравитационного литья, гравитационное литье быстрее и дешевле, особенно для деталей, которые не требуют такого же уровня сложности. Инвестиционное литье известно своей точностью и чистотой поверхности, но гравитационное литье под давлением - это менее дорогое решение для производства функциональных деталей с хорошими механическими свойствами в средних и больших объемах.
Литье под низким давлением по сравнению с гравитационным литьем под давлением
Еще одна технология, основанная на гравитационном литье, - это литье под низким давлением, при котором расплавленный металл подается в форму под контролируемым давлением. Это приводит к более равномерному заполнению и большей плотности материала, что позволяет устранить несколько потенциально проблемных дефектов, таких как пустоты и пористость.
При гравитационном литье под давлением стоимость оборудования и форм меньше, чем при литье под низким давлением, однако получаемые детали менее качественные, с дефектами материала и браком. Эта система сложнее, чем существующие системы низкого давления, но она позволяет производить большие объемы продукции более высокого качества при меньших затратах, чем все существующие системы низкого давления. Будучи немного менее контролируемым потоком металла, гравитационное литье под давлением (или литье под низким давлением) все же является более традиционным и экономичным способом производства компонентов средней сложности, таких как детали автомобильных двигателей и структурные компоненты в большинстве отраслей промышленности.
Сравнительная таблица: Гравитационное литье под давлением по сравнению с другими методами литья
Характеристика | Гравитационное литье под давлением | Литье в песок | Литье под высоким давлением | Инвестиционное литье | Литье под низким давлением |
Тип пресс-формы | Постоянная металлическая форма (сталь или железо) | Одноразовые формы для песка | Постоянная металлическая форма | Одноразовая восковая пресс-форма, керамическая оболочка | Постоянная металлическая форма |
Способ наполнения | Гравитационная подача | Гравитационная подача | Впрыск под давлением на высокой скорости | Подача самотеком или закачка под низким давлением | Подается под давлением снизу |
Отделка поверхности | Гладкая, равномерная поверхность | Грубая, часто требует постобработки | Хорошо обрабатывает поверхность, но может иметь пористость | Отличная обработка поверхности и детализация | Хорошая обработка поверхности, равномерная |
Точность размеров | Высокая точность, малая допустимая погрешность | Низкая точность, большая вариативность | Высокая точность, но может быть подвержена влиянию воздушных карманов | Чрезвычайно точный, идеально подходит для работы с мелкими деталями | Высокая точность, лучшая плотность материала |
Пористость | Низкие, минимальные внутренние дефекты | Более высокая, благодаря пористости песчаной формы | Выше, из-за захвата воздуха во время инъекции | Низкая, благодаря точности процесса | Низкий, лучший контроль наполнения |
Скорость производства | Умеренный, подходит для средних и больших объемов | Медленный, лучше для небольших партий | Быстрый, подходит для высокоскоростного массового производства | Медленный, лучше для сложных, малосерийных деталей | Умеренное, более быстрое, чем гравитационное литье под давлением |
Стоимость | Умеренная стоимость оснастки, экономичная при больших объемах | Низкая стоимость оснастки, более высокая стоимость каждой детали при малых партиях | Высокая стоимость оснастки, неэкономична при больших объемах | Высокие затраты на оснастку и переналадку, подходит для небольших объемов производства | Высокая стоимость инструмента, но более высокая эффективность использования материала |
Гибкость материала | В основном алюминий, а также цинк, медь и магний | Широкий спектр металлов, но ограниченный песчаной формой | В основном алюминий, цинк и магний | Подходит для широкого спектра металлов (сплавов) | Преимущественно алюминий и другие металлы |
Типовые применения | Автомобильные детали, блоки двигателей, корпуса | Крупные детали, сложные формы, малосерийное производство | Сложные тонкостенные детали, автомобильные компоненты | Аэрокосмическая промышленность, медицинские приборы, сложные детали | Автомобильная, аэрокосмическая промышленность и компоненты со сложной геометрией |
Объем производства | Средний и высокий объем | Низкий и средний объем | Крупносерийное, массовое производство | Небольшие объемы, сложные конструкции | Большой объем, стабильное качество |
Ограничения гравитационного литья под давлением
Гравитационное литье под давлением имеет ряд ограничений, но в то же время обладает рядом преимуществ, таких как хорошая точность размеров, качественная обработка поверхности, хорошая механическая прочность и т.д. Чтобы выбрать подходящий производственный процесс для конкретного применения, необходимо понимать эти недостатки.
1. Высокая первоначальная стоимость оснастки
Стоимость формы - основной недостаток гравитационного литья под давлением. Стоимость оснастки может быть значительной, поскольку в процессе используются постоянные металлические формы (обычно стальные или чугунные). Поскольку гравитационное литье под давлением экономически выгодно только для средне- и крупносерийного производства, оно обычно осуществляется только таким способом. Литье в песчаные формы может быть более дорогим процессом для небольших объемов производства.
2. Ограниченная сложность конструкции
Однако чрезвычайно сложные формы или формы со сложными внутренними элементами менее пригодны для изготовления методом гравитационного литья под давлением. Поскольку расплавленный металл поступает в форму не под давлением силы тяжести, он не может хорошо заполнить очень тонкие или глубокие полости формы. Подрезы, мелкие отверстия или очень тонкие стенки - это особенности, которых сложнее добиться по сравнению с литьем по выплавляемым моделям или литьем под высоким давлением.
3. Более длительное время охлаждения
В то время как время охлаждения и затвердевания при литье под высоким давлением может быть довольно коротким, время охлаждения и затвердевания при гравитационном литье может быть более длительным. Таким образом, это может замедлить общее время цикла и скорость производства. Для более быстрых и высокоскоростных производств это может быть не лучшим выбором.
4. Ограниченная совместимость материалов
Хотя гравитационное литье можно использовать со всеми цветными металлами, оно наиболее эффективно с алюминием и менее эффективно с цинком и магниевыми сплавами. Однако высокие температуры плавления черных материалов, таких как сталь или чугун, делают их непригодными для использования, поскольку температура плавления ослабляет форму и сокращает срок ее службы. Как следствие, область применения гравитационного литья под давлением ограничена.
5. Износ и обслуживание пресс-форм
Металлические формы, используемые при гравитационном литье под давлением, со временем изнашиваются и термически устают, поскольку их многократно нагревают и охлаждают. Это приводит к деградации поверхностей формы и может привести к появлению дефектных компонентов при неправильном обслуживании. Эксплуатационные расходы связаны с регулярным обслуживанием и последующей заменой пресс-форм.
6. Ручное или полуавтоматическое управление
Однако гравитационное литье под давлением менее автоматизировано, чем другие методы литья, например литье под высоким давлением. Ручная или полуавтоматическая заливка расплавленного металла в форму может быть сделана для повышения качества и снижения зависимости от рабочей силы. Кроме того, этот метод менее эффективен в условиях крупносерийного производства с полностью автоматизированным производством
Заключение
Гравитационное литье под давлением - важный производственный процесс. Эта технология заключается в использовании силы тяжести для загрузки форм расплавленным металлом, что позволяет получить высококачественные и надежные детали с отличной отделкой поверхности и механическими свойствами. Она уникальна, особенно в автомобильной, аэрокосмической промышленности и промышленном машиностроении, где прочность, стабильность и долговечность не могут быть поставлены под угрозу. Процесс может применяться для гравитационного литья алюминия под давлением или базового гравитационного литья алюминия и может поставлять производителю с экономичным и эффективным способом гравитационного литья алюминия под давлением для диапазонов объемов производства от среднего до высокого. Гравитационное литье под давлением остается простым методом, используемым в течение многих лет благодаря сочетанию простоты и производительности.
Главный плюс этого процесса - его универсальность. Он позволяет обрабатывать все виды цветных металлов, при этом наиболее популярно гравитационное литье алюминия, поскольку алюминий легок, устойчив к коррозии и пригоден для вторичной переработки. Более высокая точность размеров и повторяемость, поскольку при гравитационном литье используются постоянные металлические формы, что также помогает гарантировать, что каждая деталь соответствует промышленным стандартам. Сегодня процесс гравитационного литья под давлением развился, чтобы удовлетворить растущую потребность промышленности в хороших, прочных и легких решениях. Этот метод обеспечивает долговечность, экономию средств и производство стабильных продуктов для использования в производстве компонентов двигателя, деталей машин или структурных элементов.
Вопросы и ответы
1. В чем огромная разница между гравитационным литьем и литьем под высоким давлением?
При гравитационном литье для заполнения формы используется только сила тяжести, а при литье под высоким давлением - гидравлическое давление. Несмотря на то, что процесс литья под давлением медленнее из-за большего количества этапов, гравитационное литье позволяет получать более плотные и надежные детали.
2. Почему для гравитационного литья под давлением обычно используется алюминий?
Согласно книге "Алюминий для применения в технологии литья под давлением" (она же "Данное руководство"), алюминий легок, устойчив к коррозии и обладает отличной теплопроводностью, что означает, что он хорошо подходит для гравитационного литья под давлением в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
3. Подходит ли гравитационное литье для мелкосерийного производства?
Гравитационное литье наиболее успешно для средних и больших объемов производства из-за стоимости постоянных форм. Литье в песчаные формы обычно более экономично, чем литье в небольшие партии.
4. Каковы условия окружающей среды для гравитационного литья под давлением?
Это довольно экологичный предмет, поскольку он не требует использования очень загрязняющих материалов, таких как пластик. Современные процессы потребляют гораздо меньше энергии, а также сокращают количество отходов благодаря многоразовым формам.