Для инженеров и менеджеров по закупкам, оценивающих литье под давлением Для деталей средних и больших объемов литье под давлением занимает практичное промежуточное положение. Оно обеспечивает баланс между инвестициями в оснастку, точностью размеров, качеством поверхности и целостностью детали.
В этом блоге мы рассмотрим процесс и материалы литья под действием силы тяжести, а главное, его преимущества, ограничения и экономические факторы.
Содержание
[Нажмите на заголовок ниже, чтобы перейти к следующей записи в блоге.]
- Процесс литья под давлением
- Материалы
- Преимущества и ограничения
- Применение и продукция
- Расчет стоимости
- Поиск комплексного партнера по производству.
Как работает процесс литья под действием силы тяжести
Процесс литья под действием силы тяжести включает в себя определенную последовательность этапов, и решения, принимаемые на каждом этапе, напрямую влияют на качество отливки, точность размеров и требования к последующей обработке.
Подготовка и нанесение покрытия на штампы.
Перед началом любой операции матрица предварительно нагревается до контролируемой температуры, обычно от 150 до 300 градусов Цельсия в зависимости от сплава.
Предварительный нагрев устраняет холодные зоны внутри полости, которые в противном случае привели бы к преждевременному затвердению и плохому заполнению.
После предварительного нагрева на поверхности полостей наносится огнеупорное покрытие или разделительный состав. Это покрытие выполняет две функции:
- Обеспечивает чистое извлечение готовой отливки без повреждения поверхности.
- Защита штамповой стали от эрозии, вызванной многократным контактом с расплавленным металлом.
Толщина и тип покрытия влияют как на качество поверхности, так и на скорость теплопередачи в процессе затвердевания.
На этом этапе также устанавливается вентиляция. Небольшие вентиляционные отверстия, расположенные на линии разъема матрицы и в местах, подверженных скоплению воздуха, позволяют вытесненному воздуху выходить по мере заполнения полости металлом.
Подача расплавленного металла через систему литниковых каналов.
Затем расплавленный металл выливается из ковша в литниковую систему, которая подает металл в полость матрицы через систему литников.
Геометрия литникового канала и затвора контролирует скорость потока, направление заполнения и степень турбулентности, которую испытывает металл при входе в полость.
В конструкцию пресс-формы часто включают питатели для подачи расплавленного металла в отливку по мере ее усадки во время затвердевания, предотвращая образование усадочных пустот в толстых участках.
Затвердевание, охлаждение и выброс
После заполнения полости металл начинает затвердевать. Охлаждение начинается у стенок матрицы, где тепло передается быстрее всего, и распространяется внутрь.
Время охлаждения зависит от толщины стенки, сплава и температуры формы, и когда отливка достаточно затвердеет, форма открывается, и деталь выталкивается из полости с помощью выталкивающих штифтов, не деформируя еще теплую отливку.
Обрезка, обработка на станках с ЧПУ и постобработка.
Сначала удаляется заусенец по линии разъема. После этого отливки могут быть обработаны на станках с ЧПУ для получения деталей с жесткими допусками, таких как отверстия, резьбовые отверстия или сопрягаемые поверхности, которые невозможно изготовить с помощью одной только штамповки.
В зависимости от требований к конечному применению детали, выполняются следующие этапы финишной обработки поверхности, включая дробеструйную обработку, порошковое покрытие, анодирование или покраску.
Материалы, сплавы и характеристики деталей, получаемых методом литья под действием силы тяжести.
Выбор сплава при литье под действием силы тяжести не является второстепенным решением. Выбор литейного материала влияет на текучесть при заполнении формы, поведение при затвердевании, механические свойства, качество поверхности, а также на возможность термообработки детали после литья.
Литье алюминия под действием силы тяжести для конструкционных и теплотехнических применений
Литье алюминия под действием силы тяжести является одним из наиболее распространенных методов литья под действием силы тяжести по практическим соображениям: низкая плотность, хорошая текучесть, приемлемая теплопроводность и прочные механические свойства после литья.
Они также хорошо поддаются термообработке, что делает их полезными в конструкционных и силовых агрегатах.
К распространенным алюминиевым сплавам, используемым в литье под действием силы тяжести, относятся следующие:
Термическая обработка, в частности цикл Т6, включающий термическую обработку раствором с последующим искусственным старением, доступна для нескольких из этих сплавов и значительно повышает предел текучести и твердость по сравнению с состоянием после литья.
Марки цинка и сплава Замак для прецизионных компонентов
Цинковые сплавы, в том числе семейство Замак, обладают низкой температурой плавления и превосходной текучестью, что позволяет им точно заполнять мелкие детали. Замак 3 Это наиболее распространенный сорт, обеспечивающий хороший баланс прочности, пластичности и стабильности размеров.
Цинковые отливки отличаются высокой точностью изготовления и гладкой, естественной поверхностью, что сокращает объем последующей обработки декоративных и прецизионных изделий. Их электропроводность и легкость нанесения покрытий также делают их полезными в электронике и корпусах разъемов.
Компромисс заключается в плотности. Цинк значительно тяжелее алюминия, что ограничивает его использование в областях, где важен вес.
Магниевые сплавы для специализированных требований
Магниевые сплавы, такие как АЗ91Д и AM60B Обладают самой низкой плотностью среди конструкционных литьевых материалов. AM50 обеспечивает хорошее поглощение энергии для деталей автомобиля, подверженных ударам при столкновении.
Там, где снижение веса является обязательным требованием, литье из магния под действием силы тяжести обеспечивает соотношение прочности и веса, недостижимое для алюминия.
Преимущества, ограничения и качественные результаты
Литье под действием силы тяжести приносит пользу производственному процессу благодаря своим уникальным преимуществам, но также имеет свои ограничения. Четкое понимание этих компромиссов, особенно в отношении... стоимость оснасткиОбъём производства и качество литья – вот что отличает удачное решение о выборе поставщика от дорогостоящего.
Почему многоразовые штампы повышают воспроизводимость результатов
Литье под действием силы тяжести — это процесс литья в постоянную форму, при котором одна и та же стальная форма используется для тысяч отливок. Геометрия полости остается неизменной, что означает, что точность размеров и качество поверхности остаются неизменными от первой отливки до десятитысячной.
Использование многоразовых штампов также позволяет оптимизировать конструкцию штампа с течением времени. Расположение каналов охлаждения, геометрия литникового канала и вентиляция могут быть уточнены на основе данных первичного контроля качества (FAI), что повышает выход годной продукции без необходимости переделывать оснастку с нуля.
Низкая газовая пористость — еще одно структурное преимущество. Поскольку заполнение под действием силы тяжести происходит медленнее и менее турбулентно, чем при впрыске под высоким давлением, металл заполняет полость с меньшим количеством захваченного воздуха. Контролируемая направленная кристаллизация затем создает более плотную микроструктуру, которая поддерживает термообработку и улучшает усталостную прочность в процессе эксплуатации.
Где процесс дает сбои
Наиболее существенным препятствием для входа на рынок являются инвестиции в оснастку. Формы для литья под действием силы тяжести изготавливаются из инструментальной стали и обходятся дороже в производстве, чем формы для литья в песчаные формы. Для мелкосерийного производства стоимость оснастки на одну деталь остается высокой, и процесс теряет свою экономическую выгоду.
Конструкция штампов для литья под действием силы тяжести также ограничивает геометрическую сложность. Подрезы и впадины требуют использования песчаных стержней или разборных секций штампов, что увеличивает стоимость и время цикла. Детали с глубокими внутренними каналами или чрезвычайно сложной геометрией могут лучше подходить для литья под действием силы тяжести. инвестиционное литье or литье под низким давлением.
Темпы производства также ниже, чем при литье под высоким давлением. Заливка под действием силы тяжести занимает больше времени, чем впрыск под давлением, что ограничивает производительность за одну смену.
Факторы контроля качества, имеющие наибольшее значение
Точность размеров при литье под действием силы тяжести зависит от качества стали для штампов, поддержания стабильной температуры штампа и правильной техники заливки. Изменение любого из этих параметров приводит к отклонению размеров в ходе производственной партии.
Внутренний контроль качества, в частности рентгеновский контроль для выявления усадочных пустот и проверка критических размеров на координатно-измерительной машине, должен быть частью стандартного процесса любого поставщика. Отчеты о проверке в натуральную величину после испытаний оснастки помогают подтвердить, что штамп изготавливает детали в соответствии со спецификацией до начала серийного производства.
Качество поверхности напрямую зависит от состояния покрытия кристалла и температуры кристалла. По мере износа покрытия или изменения температуры кристалла качество поверхности ухудшается. Регулярное техническое обслуживание и мониторинг процесса являются практическими мерами контроля, предотвращающими это.
Типичные изделия, полученные методом литья под действием силы тяжести.
Применение литья под действием силы тяжести охватывает широкий спектр типов деталей, размеров и требований к сплавам. Объединяет их неизменная потребность в точности размеров, механической прочности и качестве поверхности, ограничивающем затраты на последующую обработку.
Автомобильные и силовые запчасти
Литье под действием силы тяжести широко используется в автомобильный сектор Благодаря своей способности производить высококачественные алюминиевые компоненты, выдерживающие экстремальные термические и механические нагрузки, он в основном используется для производства:
- Головки цилиндров
- Блоки двигателя
- Поршни
- Картеры коробки передач
- Компоненты подвески
- Тормозные суппорты
Электронные, осветительные и тепловые компоненты
Литье алюминия под действием силы тяжести является предпочтительным методом для производства электронных, осветительных приборов и компонентов систем терморегулирования благодаря превосходной теплопроводности алюминия и способности этого процесса производить корпуса со стабильными размерами и готовые к использованию. Вот несколько примеров:
- Электронные корпуса
- Радиаторы
- Корпуса светодиодных светильников
- Корпуса для телекоммуникаций и промышленной электроники
Промышленное оборудование и детали для систем перекачки жидкостей
Литье под действием силы тяжести широко применяется для производства промышленного оборудования и деталей для систем перекачки жидкостей, особенно там, где герметичность, коррозионная стойкость и сложная внутренняя геометрия имеют решающее значение для производительности системы. К таким изделиям, изготовленным методом литья под действием силы тяжести, относятся:
- Корпуса клапанов
- Корпуса насосов
- Коллекторы
Расчет стоимости литья под действием силы тяжести
Стоимость литья под действием силы тяжести — это сумма инвестиций в оснастку, себестоимости производства одной детали, накладных расходов на контроль качества, а также затрат на последующую финишную обработку и механическую обработку, распределенных по всему объему производства. Понимание каждого фактора, влияющего на стоимость, помогает менеджерам по закупкам и инженерам вести более эффективные переговоры и избегать неожиданностей после заключения договора на поставку оснастки.
-
Инвестиции в инструмент Это самая большая первоначальная стоимость, и именно она в наибольшей степени зависит от сложности детали. Простая двухкомпонентная матрица для кронштейна стоит гораздо меньше, чем многогнездная матрица с песчаными сердечниками для корпуса клапана или головки цилиндра. На эту стоимость влияют марка стали, размер матрицы, количество полостей и время обработки.
-
Стоимость производства за деталь Зависит от времени цикла, цены сплава, процента брака и трудозатрат. Стоимость сплава колеблется в зависимости от товарных рынков и оказывает прямое влияние на цену деталей для толстостенных отливок. Процент брака определяется качеством конструкции пресс-формы, контролем технологического процесса и состоянием штампа с течением времени.
-
Стоимость обработки с ЧПУ Цена возрастает с увеличением количества элементов с жесткими допусками, требуемых допусков и сложности оснастки. Детали, требующие нескольких этапов механической обработки или точной центровки поверхностей, обходятся дороже в плане финишной обработки.
-
Стоимость отделки поверхности Зависит от типа процесса, площади покрытия и размера партии. Порошковая покраска, анодирование, окрашивание и аналогичные виды обработки увеличивают время и трудозатраты в зависимости от конечных требований к детали.
-
Стоимость осмотра Это зависит от объема проверки первого образца, промежуточных проверок и окончательной проверки. Рентгеновский контроль, проверка на координатно-измерительной машине и составление отчетов о размерах увеличивают стоимость, но помогают снизить риски, связанные с качеством, до начала серийного производства.
Когда партнер, предоставляющий полный спектр производственных услуг, приносит дополнительную ценность.
Для OEM- и ODM-заказчиков, работающих с множеством поставщиков, объединение проектирования штампов, литья, механической обработки, контроля качества и отделки под одной крышей может сократить усилия по координации и уменьшить сроки выполнения заказов. Это также упрощает коммуникацию, поскольку одна команда отвечает за весь процесс, от разработки оснастки до окончательной поставки.
Поставщик, имеющий собственную систему моделирования потока расплава, может выявлять проблемы с заполнением пресс-формы до начала изготовления оснастки, что помогает избежать дорогостоящих изменений штампов после проверки первого образца. Если тот же поставщик также располагает возможностями координатно-измерительной машины (CMM) и рентгеновского контроля, а также собственным оборудованием для обработки и финишной обработки на станках с ЧПУ, он может предоставлять отчеты о размерах и внутреннем качестве гораздо быстрее, чем организация, зависящая от сторонних лабораторий.
Главное значение Производитель пресс-форм и деталей для литья под давлением «под ключ». Это не просто снижение себестоимости единицы продукции. Это повышение эффективности инженерного обеспечения, более четкая подотчетность и более быстрое решение проблем, возникающих в процессе производства.