Литье под действием силы тяжести и литье под давлением

Введение

Литье под действием силы тяжести и литье под давлением является одним из основных факторов, которые производители учитывают при выборе метода литья металла для новой детали. Оба метода позволяют получать детали с стабильными габаритами, которые трудно изготовить другими способами, и обеспечивают высокую прочность готовой детали. Они различаются по способу подачи расплавленного металла в плесень, темпы производства, инвестиции в оборудование и форма изделия, которое можно изготовить.

Гравитационное литье под давлением представляет собой гравитационное литье и в основном применяется для изготовления большого количества серийных деталей и узлов средних размеров, требующих контролируемого затвердевания. Литье под высоким давлением (HPDC): Расплавленный металл под давлением впрыскивается в форму с высокой скоростью, что идеально подходит для производства большого количества тонкостенных деталей сложной формы.

Краткое сравнение: литье под действием силы тяжести и литье под давлением

Что такое литье под действием силы тяжести?

Гравитационное литье — это процесс формовки металла, при котором расплавленный металл заливается в форму под действием силы тяжести. Если форма многоразовая и изготовлена из стали или чугуна, этот процесс обычно называют гравитационным литьё под давлением или литье в постоянных формах.

Гравитационное литье — это вид литья, при котором для заполнения формы не требуется система впрыска под высоким давлением. Качество отливки можно контролировать путем регулирования температуры формы, скорости заливки, конструкции литниковой системы и условий охлаждения в ходе производственного процесса.

Как работает гравитационное литье?

Обычно действуют следующим образом:

• Подготовка формы: Эту операцию выполняет производитель, который при необходимости очищает и предварительно нагревает форму, а затем наносит на нее соответствующее покрытие.
• Сплав плавится, после чего проводится анализ его состава и температуры.
• Заливка: Расплавленный металл заливается в форму, где под действием силы тяжести заполняет её.
• Затвердевание: Металл остывает и затвердевает, а усадка регулируется с помощью формы и системы подачи.
• Демонтаж детали: Форма раскрывается, и отливка извлекается из формы.
• Завершить работу и провести проверку: Заусенцы и излишки материала удаляются, после чего детали подвергаются механической обработке, финишной обработке поверхности или контролю качества — в зависимости от ситуации.

Какие материалы используются при гравитационном литье?

Алюминиевые сплавы используются, в частности, для литья под действием силы тяжести. Если плесень При условии, что материал, рабочая температура и организация технологического процесса соответствуют требованиям, можно использовать и другие цветные сплавы.

В чём заключаются преимущества литья под действием силы тяжести?

• Правильно спроектированный самотечный металлический канал может свести к минимуму турбулентность во время наполнения, что называется контролируемым наполнением.
• Возможно низкая пористость: Благодаря контролю технологического процесса можно получать плотные отливки с хорошей внутренней целостностью.
• Варианты термической обработки: Многие алюминиевые сплавы, получаемые методом гравитационного литья, поддаются термической обработке, что позволяет улучшить их механические свойства.
• Умеренные инвестиции в инструментарий: Как правило, инструмент для литья в постоянной форме не так сложен, как литье под высоким давлением инструмент.
• Соответствующие механические свойства: При использовании подходящего сплава и обеспечении надлежащего качества литья данный процесс можно применять для изготовления надёжных механических деталей, предназначенных для использования в конструкциях и в условиях давления.

Каковы ограничения литья под действием силы тяжести?

• Ввиду длительного времени изготовления гравитационное литье, как правило, занимает больше времени, чем литье под высоким давлением (HPDC).
• Тонкие участки и сложные детали, требующие заполнения, могут представлять большую сложность, и для соблюдения жестких допусков может потребоваться дополнительная механическая обработка.
• Хотя стоимость инструментов для технологии HPDC порой превышает стоимость инструментов для литья в постоянных формах, в последнем случае все равно требуются инвестиции.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением — это технологический процесс, при котором многоразовая металлическая форма заполняется расплавленным металлом.

Литье под высоким давлением: С помощью специального оборудования расплавленный металл под высоким давлением закачивается в полость формы, что позволяет металлу заполнить все детали полости до начала затвердевания.

Этот метод широко применяется в тех случаях, когда производителям требуются тонкие стенки, высокая производительность, сложная геометрия и стабильные размеры.

Как работает литье под давлением?

Общая процедура проведения HPDC заключается в следующем:

• Очистка, смазка и подготовка штампа к производству.
• Плавка сплавов: Сплав расплавляется и поддерживается в пределах требуемого температурного диапазона технологического процесса.
• Инъекция: Расплавленный металл находится под высоким давлением и заливается в полость формы.
• Охлаждение: Металл затвердевает в матрице в контролируемых условиях.
• Выброс: Отливка извлекается из формы с помощью выталкивающих штифтов.
• Обрезка и осмотр: Удалите излишки материала и проверьте деталь на наличие дефектов размеров и литейных дефектов.

Каковы два основных вида литья под давлением?

В основном существует два вида традиционного литья под давлением: с горячей камерой и с холодной камерой.

Литье под давлением в горячей камере

При литье под давлением с горячей камерой часть системы впрыска погружается в расплав металла или соединяется с ним. Такая конструкция исключает необходимость перекачки расплава в систему впрыска при каждом цикле.

Литье под давлением в холодной камере

Литье под давлением в холодной камере предполагает плавку металла во внешней печи и заливку расплава в литьевую камеру в ходе каждого цикла. Этот метод применяется для алюминиевых сплавов, а также для некоторых магниевых и медных сплавов.

В чём заключаются преимущества литья под давлением?

• Высокая скорость производства: Технология HPDC является идеальным выбором для крупных заказов благодаря коротким циклам производства.
• Сложная геометрия: Данный процесс позволяет воспроизводить сложные геометрические формы с тонкими стенками.
• Повторяемые размеры: Грамотная конструкция штампов и контролируемые технологические процессы способствуют обеспечению стабильности размеров.
• Хорошая чистота поверхности: Детали могут быть обработаны таким образом, чтобы их поверхности были достаточно гладкими для нанесения различных видов отделки.
• Эффективность производства: За счёт производства деталей, близких по форме к конечной, можно сократить объём механической обработки и отходов материала.

Каковы ограничения литья под давлением?

• Первоначальные инвестиции в литье под давлением являются несколько высокими, поскольку этот процесс требует использования специального оборудования, а также высококачественных, долговечных и точно спроектированных пресс-форм.
• Еще одной проблемой, связанной с быстрым впрыском металла, является вероятность захвата газа, что может негативно повлиять на механические свойства, герметичность или качество поверхности.
• Эти ограничения можно свести к минимуму за счет использования процессов литья под давлением с вакуумной поддержкой и других технологий литья с высокой степенью герметичности.

В чём заключается разница между литьем под действием силы тяжести и литьем под давлением?

Основное отличие заключается в способе заливки расплавленного металла в форму. При гравитационном литье используется сила тяжести, тогда как при HPDC — механическая система впрыска.

1. Скорость и объем производства.

Как правило, литье под действием силы тяжести занимает больше времени, поскольку металл заливается в плесень и оставляют остыть, прежде чем извлечь. В зависимости от спроса на инструменты и детали.

Технология HPDC обеспечивает короткие циклы и подходит для крупносерийного производства.

2. Сложность конструкции и точность размеров

Гравитационное литье подходит для изготовления широкого спектра деталей, отличающихся умеренной геометрической сложностью и имеющих относительно толстые стенки.

Технология HPDC позволяет создавать сложные интегрированные геометрические формы, более тонкие стенки и замысловатые детали.

3. Прочность, пористость и термообработка

При надлежащем контроле процессов литья и затвердевания можно добиться хорошей целостности отливок при использовании метода гравитационного литья.

Хотя технология HPDC позволяет изготавливать прочные и легкие детали, быстрое впрыскивание может приводить к образованию газовых пор.

4. Финишная обработка поверхности и последующие операции.

Поверхность отливки, как правило, гладкая, при этом хорошо воспроизводятся мелкие детали рельефа. Это позволяет упростить некоторые конструкции, что, в свою очередь, сокращает количество необходимых операций механической обработки.

Детали, отлитые под действием силы тяжести, также могут иметь хорошее качество поверхности, особенно при использовании металлических форм, находящихся в хорошем состоянии.

Сравнение затрат: какой метод литья более экономичен?

Области применения литья под действием силы тяжести и литья под давлением

Ниже приведены несколько примеров типичных областей применения гравитационного литья.

Распространенные области применения литья под действием силы тяжести

• Отдельные детали двигателя, головки блока цилиндров и корпуса автомобильных узлов.
• Корпуса насосов, корпуса клапанов и детали промышленных машин.
• Корпуса коробки передач и редуктора из алюминия.
• Конструктивные элементы, для которых требуются соответствующие механические свойства.
• Аэрокосмическая техника, спортивное снаряжение и электрические компоненты (в соответствующих случаях) с указанием требований к материалам и аттестации.

Распространенные области применения литья под давлением

• Корпуса, крышки, кронштейны и декоративные элементы автомобильных трансмиссий.
• Корпуса электронных устройств, разъемы и корпуса радиаторов.
• Корпуса бытовой техники и детали товаров широкого потребления.
• Крышки и конструктивные элементы для промышленного оборудования.
• Тонкостенные, легкие детали со сложной формой.

Какие существуют три вида литья?

Существует три популярных типа:

1. Литье в песок: Расплавление металла и заливка его в форму из песка. Этот метод подходит для изготовления крупных деталей и различных сплавов, а изготовление формы обходится относительно недорого.
2. Литье по выплавляемым моделям: Одноразовый воск или аналогичный материал покрывают огнеупорными материалами для формирования формы. После извлечения модели остается полость, позволяющая изготовить деталь сложной формы с мелкими деталями.
3. Литье под давлением: Расплавленный металл заливают в многоразовую металлическую форму либо самотеком, либо с помощью системы, которая подает металл под давлением.

Как выбрать между литьем самотеком и литьем под давлением

Перед выбором технологического процесса производителям следует учитывать следующие факторы:

• Анализ проекта: Толщина стенок, полость, ребра, выступы, угол наклона и допуски на размеры.
• Требования к материалам: Необходимо обеспечить совместимость сплавов, прочность, коррозионную стойкость, рабочую температуру и соблюдение требований к термической обработке.
• Объем производства: Оцените начальный спрос, а также ожидаемый объем продаж за весь срок службы.
• Требования к качеству: Укажите допустимые значения пористости, герметичности, качества поверхности и методы контроля.
• Tобщая стоимость: Учтите вопросы, связанные с инструментальной оснасткой, серийным производством, механической обработкой, финишной обработкой, контролем качества и логистикой.

Опыт производителя в области технологических процессов, оборудование, система управления качеством и возможности поставщиков по обеспечению поставок. В ходе анализа «проектирования с учетом технологичности» (DFM) выявляются возможности, доступные на этапе разработки пресс-форм, для упрощения конструкции пресс-форм, улучшения течения металла, сокращения объема механической обработки и контроля затрат в процессе производства.

Заключение

Как литье под действием силы тяжести, так и литье под высоким давлением позволяют получать детали с высокой надежностью и применяются в зависимости от приоритетов производства.

Литье под действием силы тяжести часто применяется для производства небольших и средних партий, деталей с толстыми стенками, а также сплавов, которые могут потребовать термообработки. Литье под высоким давлением обычно предпочтительнее для изготовления сложных деталей или деталей с тонкими стенками, а также для крупносерийного производства.

Цена и скорость — не единственные критерии при выборе оптимального технологического процесса. На принятие решения влияют такие факторы, как свойства материала, геометрия детали, требования к пористости, допуски на размеры, затраты на инструмент и общий объем производства. Своевременное сопоставление этих факторов позволяет производителям достичь баланса между качеством, производительностью и стоимостью.

Часто задаваемые вопросы

Сколько существует видов литья?

Литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и литье под давлением — это три наиболее распространенных вида литья. При литье в песчаные формы используется песчаная форма, при литье по выплавляемым моделям — одноразовая модель и огнеупорная форма, а при литье под давлением — многоразовая металлическая форма. К другим методам относятся гравитационное литье, центробежное литье и непрерывное литье.

Что означает термин «литье под действием силы тяжести»?

Литье под действием силы тяжести — это метод литья, при котором расплавленный металл заливается или поступает под действием силы тяжести в многоразовую форму без применения высокого давления. Этот метод применяется для изготовления алюминиевых деталей и позволяет обеспечить высокую точность размеров и целостность внутренних структур при надлежащем контроле состава сплава, формы и технологического процесса.

Сколько существует видов литья под давлением?

Существует два основных типа: Литье под давлением в горячей и холодной камерах. Цинк и другие соответствующие сплавы с низкой температурой плавления, как правило, перерабатываются в системах с горячей камерой. Алюминиевые сплавы и другие металлы, которые необходимо расплавить перед подачей в камеру впрыска, обычно расплавляются с использованием систем с холодной камерой.

Что означают аббревиатуры PDC и GDC?

Как правило, PDC — это сокращение от «pressure die casting» (литье под давлением), а точнее — от «high-pressure die casting» (HPDC, литье под высоким давлением), при котором расплавленный металл под давлением закачивается в форму. Литье под действием силы тяжести (GDC) — это метод, при котором расплавленный металл под действием силы тяжести заливается в многоразовую металлическую форму. PDC обычно используется при больших объемах производства или для быстрого выпуска продукции, тогда как GDC может применяться как для небольших партий, так и для изготовления деталей, требующих контролируемого затвердевания.