Что такое литье под давлением

Что такое литье под давлением

Литье под давлением - это производство Процесс производства металлических деталей с точными размерами, резко очерченной, гладкой или текстурированной поверхностью. Он осуществляется путем нагнетания расплавленного металла под высоким давлением в металлические штампы многоразового использования. Этот процесс часто описывают как кратчайшее расстояние между сырьем и готовым изделием. Термин "литье под давлением" также используется для описания готовой детали.
Термин "гравитационное литье под давлением" относится к отливкам, изготовленным в металлические формы под гравитационным напором. Он известен как литье в постоянные формы в США и Канаде. То, что мы называем "литьем под давлением" здесь известна как "литье под высоким давлением" в Европе.

Как производят литье под давлением

Литье под высоким давлением

Во-первых, стальная форма, способная быстро производить десятки тысяч отливок, должна состоять как минимум из двух секций, чтобы можно было извлекать отливки. Эти секции надежно закрепляются в машине и располагаются таким образом, чтобы одна из них была неподвижной (неподвижная половина формы), а другая - подвижной (половина формы с инжектором). Чтобы начать цикл литья, обе половинки формы плотно прижимаются друг к другу машиной для литья под давлением. Расплавленный металл впрыскивается в полость формы, где он быстро застывает. Половины формы раздвигаются, и отливка выбрасывается. Литейные формы могут быть простыми или сложными, с подвижными направляющими, стержнями или другими секциями в зависимости от сложности отливки.
Полный цикл процесса литья под давлением - самый быстрый из всех известных способов изготовления точных деталей из цветных металлов. Это заметно отличается от песчаное литьё что требует изготовления новой песчаной формы для каждой отливки. Хотя в процессе постоянного литья вместо песка используются железные или стальные формы, он значительно медленнее и не так точен, как литьё под давлением.

Типы машин для литья под давлением

Независимо от типа используемой машины необходимо, чтобы половинки формы, стержни и/или другие подвижные секции были надежно зафиксированы в течение цикла литья. Как правило, сила зажима машины зависит от (а) площади поверхности отливки (измеряется на линии разъема формы) и (б) давления, используемого для впрыска металла в форму. В большинстве машин для фиксации используются механизмы перекидного типа, приводимые в действие гидравлическими цилиндрами (иногда под давлением воздуха). В других используется гидравлическое давление прямого действия. Системы защитной блокировки используются для предотвращения открытия кристаллизатора во время циклов литья.
Машины для литья под давлением, большие или маленькие, принципиально отличаются друг от друга только методом впрыска расплавленного металла в форму. Они классифицируются и описываются как машины для литья под давлением с горячей или холодной камерой.

Машины для горячего камерного литья под давлением

Машины с горячей камерой (рис. 1) используются в основном для цинка и сплавов с низкой температурой плавления, которые не так легко разрушаются и разъедают металлические горшки, цилиндры и плунжеры. Передовые технологии и разработка новых, более высокотемпературных материалов расширили возможности использования этого оборудования для литье под давлением магниевого сплава.
Рисунок 1: Горячая камерная машина. На рисунке показан механизм плунжера, который погружается в расплавленный металл. Современные машины имеют гидравлический привод и оснащены автоматическим циклическим управлением и устройствами безопасности.
В машине с горячей камерой механизм впрыска погружается в расплавленный металл в печи, прикрепленной к машине. Когда плунжер поднимается, открывается отверстие, позволяющее расплавленному металлу заполнить цилиндр. Когда плунжер движется вниз, закрывая отверстие, он подает расплавленный металл через горловину и сопло в матрицу. После застывания металла плунжер извлекается, пресс-форма открывается, и полученная отливка выбрасывается.
Машины с горячей камерой отличаются быстротой работы. Время цикла варьируется от менее одной секунды для небольших деталей весом менее одной унции до тридцати секунд для отливки весом в несколько фунтов. Штампы заполняются быстро (обычно от пяти до сорока миллисекунд), а металл впрыскивается под высоким давлением (от 1 500 до более 4 500 фунтов на квадратный дюйм). Тем не менее, современные технологии позволяют тщательно контролировать эти показатели, что позволяет получать отливки с мелкими деталями, точными допусками и высокой прочностью.

Машины для литья под давлением с холодной камерой

Машины с холодной камерой (рис. 2) отличаются от машин с горячей камерой прежде всего одним: инжекционный плунжер и цилиндр не погружены в расплавленный металл. Расплавленный металл заливается в "холодную камеру" через отверстие или заливочную щель с помощью ручного или автоматического ковша. Плунжер с гидравлическим приводом, продвигаясь вперед, герметизирует отверстие, заставляя металл под высоким давлением поступать в запертую матрицу. Давление впрыска составляет от 3 000 до более 10 000 фунтов на кв. дюйм для алюминиевых и магниевых сплавов и от 6 000 до более 15 000 фунтов на кв. дюйм для сплавов на основе меди.

Рисунок 2: Машина с холодной камерой. На рисунке показаны матрица, холодная камера и горизонтальный плунжер (в положении зарядки).
Литье под давлением позволяет получать сложные формы с более точными допусками, чем многие другие процессы массового производства. В машине с холодной камерой в камеру заливается больше расплавленного металла, чем требуется для заполнения полости формы. Это позволяет поддерживать давление, достаточное для плотного заполнения полости литейным сплавом. Излишки металла выбрасываются вместе с отливкой и являются частью готовой отливки.
Работа машины с "холодной камерой" немного медленнее, чем машины с "горячей камерой", из-за операции черпания. Машина с холодной камерой используется для производства изделий с высокой температурой плавления литейные сплавы потому что узлы плунжера и цилиндра менее подвержены атакам, так как не погружены в расплавленный металл.

Литейные формы и их конструкция

Литейные формы (рис. 3) изготавливаются из легированных инструментальных сталей как минимум из двух частей, называемых неподвижной половиной формы и выталкивающей половиной формы. Неподвижная половина матрицы устанавливается на стороне, обращенной к системе впрыска расплавленного металла. Выталкивающая половина матрицы, к которой прилипает отливка и из которой она выталкивается при открытии матрицы, устанавливается на подвижной плите машины.

Неподвижная половина штампа предназначена для размещения литникового отверстия, через которое расплавленный металл поступает в штамп. Половина выталкивателя обычно содержит бегунки (проходы) и затворы (входы), которые направляют расплавленный металл в полость (или полости) штампа. Половина выталкивателя также соединена с коробкой выталкивателя, в которой находится механизм для выталкивания отливки из формы. Выталкивание происходит, когда штифты, соединенные с выталкивающей плитой, перемещаются вперед, выталкивая отливку из полости. Обычно это происходит во время открывающего хода машины. Размещение выталкивающих штифтов должно быть тщательно продумано, чтобы сила, действующая на отливку во время выталкивания, не вызвала деформации. Возвратные штифты, прикрепленные к выталкивающей плите, возвращают эту плиту в положение для отливки при закрытии штампа.
В штампах часто используются неподвижные и подвижные сердечники. Если сердечник неподвижен, его ось должна быть параллельна направлению литейная форма открытие. Если они подвижны, то часто крепятся к направляющим стержня. Если боковая поверхность отливки требует углубления, то для получения желаемого результата можно изготовить одну или несколько направляющих, не влияющих на выталкивание отливки из полости формы. Все подвижные ползуны и стержни должны быть тщательно подогнаны и иметь возможность надежной фиксации в нужном положении во время цикла литья. В противном случае расплавленный металл может попасть в их направляющие, что приведет к сбою в работе. Несмотря на то что направляющие и стержни усложняют и удорожают конструкцию литейной формы, они позволяют производить отливки под давлением самых разных конфигураций и, как правило, более экономично, чем любой другой процесс металлообработки.

Тип форм для литья под давлением

Штампы классифицируются на: штампы с одной полостью, штампы с несколькими полостями, комбинированные и штучные штампы (рис. 4-A - 4-D).

Штамп с одной полостью не требует пояснений. Штампы с несколькими полостями имеют несколько полостей, которые все одинаковы. Если штамп имеет полости разной формы, он называется комбинированным или семейным. Комбинированный штамп используется для изготовления нескольких деталей для сборки. Для простых деталей могут использоваться комбинированные штампы, что позволяет экономить на оснастке и производстве. Несколько деталей для сборки или для разных заказчиков могут быть отлиты одновременно с помощью комбинированных штампов. Один или несколько штампов собираются в общем держателе и соединяются направляющими с общим отверстием или литниковым отверстием. Это позволяет одновременно заполнять все полости.

Преимущества литья под давлением

Литые под давлением детали, декоративная отделка и/или готовые изделия обладают множеством особенностей, преимуществ и выгод для тех, кто использует этот производственный процесс.

1. Отливки под давлением производятся с высокой скоростью. При этом практически не требуется механическая обработка.
2. Отливки под давлением могут быть изготовлены с более тонкими стенками, чем те, которые можно получить другими методами литья... и гораздо прочнее, чем пластмассовые литьевые формы с теми же размерами.
3. Литье под давлением позволяет получать детали, которые отличаются долговечностью, стабильностью размеров, а также качеством и внешним видом.
4. Литейные формы может производить тысячи идентичных отливок с заданными допусками, прежде чем потребуется дополнительная оснастка.
5. Цинковое литье под давлением можно легко покрывать или отделывать с минимальной подготовкой поверхности.
6. Литейные формы могут быть изготовлены с поверхностями, имитирующими самые разнообразные текстуры.
7. Отлитые под давлением поверхности более гладкие, чем при других видах литья.
8. Отверстия в отливках могут быть выполнены с помощью керна и сверла с метчиком.
9. Наружная резьба на деталях может быть легко выполнена методом литья под давлением.
10. Литье под давлением обеспечивает встроенные крепежные элементы, такие как бобышки и шпильки, что может привести к экономии при сборке.
11. Вставки из других металлов и некоторых неметаллов могут быть отлиты под давлением.
12. Коррозионная стойкость сплавов для литья под давлением варьируется от хорошей до высокой.
13. Отливки под давлением являются монолитными. Они объединяют множество функций в одной детали сложной формы. Поскольку отливки под давлением не состоят из отдельных частей, сваренных или скрепленных вместе, прочность обеспечивается материалом, а не резьбой, сварными швами и т. д.
14. Процесс литья под давлением может производить литьё алюминия под давлением, магниевый корпус, цинковое литье под давлением, латунное литье под давлением , свинцовое литье и так далее, и все это может быть легко произведено массово.

Литье под давлением - это эффективный, экономичный процесс, который при максимальном использовании своего потенциала заменяет сборки различных деталей, изготовленных различными производственными процессами, при значительной экономии средств и трудозатрат.

Сравнение с другими продуктами

Литье пластмасс под давлением Детали

По сравнению с литье пластмассы под давлением ЗапчастиЛитье под давлением отличается прочностью, жесткостью, стабильностью размеров, термостойкостью и значительно превосходит пластик по соотношению свойств и стоимости. Они помогают предотвратить радиочастотные и электромагнитные излучения. При хромировании литье под давлением значительно превосходит пластик. Отливки под давлением обладают высокой степенью устойчивости к нагрузкам по сравнению с пластмассами, полностью устойчивы к ультрафиолетовым лучам, атмосферным воздействиям и растрескиванию под напряжением в присутствии различных реагентов. Производственные циклы для изготовления отливок под давлением намного быстрее, чем для литья пластмасс под давлением. Пластмассы, однако, могут быть дешевле в пересчете на единицу объема, обладают свойствами, присущими цвету, что позволяет отказаться от финишной обработки, чувствительны к температуре и являются хорошими электроизоляторами.

Отливки из песка

По сравнению с песчаными отливками, литьё под давлением требуют гораздо меньшей механической обработки; могут быть изготовлены с более тонкими стенками; могут иметь все или почти все отверстия с расточкой по размеру; могут быть выдержаны в гораздо более тесных размерных пределах; производятся быстрее в формах, которые делают тысячи отливок без замены; не требуют новых стержней для каждой отливки; легко снабжаются вставками, отлитыми на месте; имеют более гладкие поверхности и требуют гораздо меньших трудозатрат на одну отливку. С другой стороны, отливки из песка могут быть изготовлены из черных металлов и многих цветных сплавов, не пригодных для литья под давлением. Формы, которые не могут быть получены литьем под давлением, доступны в песчаных отливках; максимальный размер может быть больше; стоимость оснастки часто меньше, и небольшие количества могут быть произведены более экономично. вы можете проверить больше литье алюминия в песок

Литье в постоянные формы

По сравнению с литье в постоянные формыОтливки под давлением могут быть изготовлены с более близкими размерными ограничениями и с более тонкими секциями; отверстия могут быть растачиваемыми; производятся с более высокой скоростью при меньших затратах ручного труда; имеют более гладкие поверхности и обычно стоят меньше за отливку под давлением. Литье в постоянные формы требует несколько меньших затрат на оснастку, может производиться с песчаными стержнями, что позволяет получать формы, недоступные при литье под давлением.

Поковки

По сравнению с поковками, литьё под давлением могут иметь более сложную форму, а также форму, не поддающуюся ковке; могут иметь более тонкие сечения; выдерживать более точные размеры и иметь кернение, которое невозможно в поковках. Поковки, однако, плотнее и прочнее отливок; обладают свойствами деформируемых сплавов; могут изготавливаться из черных и других металлов и иметь размеры, не подходящие для литья под давлением.

Штамповка

По сравнению со штамповкой, одна отливка под давлением часто может заменить несколько деталей. Отливки под давлением часто требуют меньшего количества сборочных операций; могут быть выдержаны в более жестких размерных рамках; могут иметь практически любую желаемую вариацию толщины сечения; имеют меньше отходов в виде лома; могут быть изготовлены в более сложных формах и могут быть изготовлены в формах, которые не могут быть изготовлены в штампованных формах. Штамповки, с другой стороны, обладают свойствами кованых металлов; могут быть изготовлены из стали и сплавов, не подходящих для литья под давлением; в своих простых формах производятся быстрее; и могут весить меньше, чем отливки под давлением.

Продукция винтовых машин

По сравнению с винтовыми машинами, литьё под давлением часто производятся быстрее, имеют гораздо меньше отходов в виде лома, могут иметь форму, которую трудно или невозможно получить из прутка или трубы, и требуют меньшего количества операций. С другой стороны, изделия для винтовых машин могут быть изготовлены из стали и сплавов, которые не поддаются литью под давлением; они обладают свойствами кованых металлов и требуют меньших затрат на оснастку.