Обзор процессов литья под давлением
Что такое кастинг?
Литье — это когда вы заливаете жидкий материал, обычно металл, в форму, имеющую форму детали, которую вы хотите изготовить. Жидкость охлаждается и затвердевает, принимая форму формы.
Существует много видов литья, например, литье в песчаные формы, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям. Каждый вид использует свой способ формирования и закрепления материала. Эти методы могут работать с такими металлами, как алюминий, железо, сталь и даже некоторые виды пластика.
Литье важно, поскольку оно позволяет изготавливать мелкие и крупные детали, формы которых трудно получить другими методами.
Применение литья
Вы найдете литые детали в автомобилях, зданиях, машинах и инструментах. Автомобильные двигатели, трубы, статуи и тяжелая техника часто имеют детали, изготовленные методом литья.
Производители выбирают литье, когда им нужны прочные детали, способные выдерживать суровые условия. Например, блоки двигателей и корпуса насосов часто отливаются, поскольку они должны быть прочными и иметь детализированные формы.
Литье также помогает создавать художественные изделия, такие как металлические скульптуры и индивидуальные проекты для домашнего декора. Этот процесс поддерживает крупносерийное производство, поэтому он отлично подходит для изготовления множества деталей одновременно.
Основные преимущества литья
Литье ценится за возможность создания сложных и больших форм за один шаг. Вы можете формовать материалы, с которыми трудно работать другими методами. Это означает, что вы получаете детали, которые точно соответствуют вашему дизайну.
Важные преимущества включают в себя:
- Экономия средств для крупных производственных циклов
- Сокращение механической обработки так как вы получаете окончательную форму из формы
- Гибкость материала, так как многие металлы и даже пластики можно отливать
Вы также можете изготавливать тонкие, детализированные и полые детали, которые было бы дорого или невозможно изготовить с использованием других методов. Литье — это хорошее решение, когда вам нужна индивидуальная или детализированная металлическая деталь, выполненная эффективно.
Методы литья в песчаные формы
Литье в песчаные формы использует различные типы песка и связующих веществ для создания форм для формования металлических деталей. Выбор метода литья в песчаные формы влияет на качество поверхности, прочность и стоимость.
Литье в зелёные песчаные формы
Литье в зелёные песчаные формы — наиболее распространённый метод литья в песчаные формы. Он использует смесь кварцевого песка, глины (часто бентонита), воды и иногда других добавок. Термин «зелёный» означает, что песок не высушивается; он остаётся несколько влажным.
Этот метод популярен, потому что он гибкий, быстрый и доступный. Его можно использовать как для мелких, так и для крупных металлических деталей. Большинство деталей из железа, стали и алюминия изготавливаются таким образом.
Преимущества:
- Бюджетный
- Песок многоразового использования
- Легко формировать
Недостатки:
- Более низкое качество отделки поверхности
- Менее точные допуски
Формы из зеленого песка не очень прочные, поэтому они лучше всего подходят для более простых деталей.
Литье в песчаные формы из смолы
Литье в песчаные формы из смолы использует песок, смешанный с химическими связующими веществами, такими как смола. Эти связующие вещества помогают частицам песка слипаться и затвердевать больше, чем зеленый песок. Форма затвердевает, создавая прочную и жесткую форму.
Этот процесс обеспечивает лучшую отделку поверхности и более точные формы. Он часто используется для сложных деталей или более высокого качества. Формы из смоляного песка могут обрабатывать более подробные конструкции, чем формы из зеленого песка.
Преимущества:
- Хорошая точность размеров
- Лучшая отделка поверхности
- Может создавать сложные формы
Недостатки:
- Более высокая стоимость, чем у зеленого песка
- Песок для формовки обычно не подлежит повторному использованию.
Если качество и детализация важнее стоимости, стоит рассмотреть вариант литья в песчаные формы из смолы.
Сухое литье в песчаные формы
Литье в сухую песчаную форму похоже на литье в сырую песчаную форму, но песчаная форма сушится в печи перед заливкой металла. Сушка формы повышает ее прочность и предотвращает появление дефектов, таких как пузырьки газа. Это делает ее более подходящей для более крупных или тяжелых отливок.
Процесс занимает больше времени из-за этапа сушки, но форма прочнее и устойчивее к растрескиванию. Сухое литье в песок обычно выбирают для очень больших деталей, таких как тяжелое машиностроение или крупные промышленные компоненты.
Преимущества:
- Более прочные формы
- Подходит для крупных отливок.
- Меньше дефектов литья
Недостатки:
- Более длительное время производства
- Дороже, чем зеленый песок
Этот метод лучше всего подходит, когда вам нужны прочные и устойчивые формы для крупномасштабных проектов.
Процессы литья в постоянные формы
Литье в постоянные формы использует прочные металлические формы вместо одноразовых песчаных форм. Эти процессы позволяют изготавливать множество деталей одинаковой формы, с гладкими поверхностями и хорошей прочностью.
Литье под давлением
При литье под давлением расплавленный металл заливается в металлическую форму вручную или с помощью ковша. Гравитация помогает металлу заполнить все пространства внутри формы. Этот процесс не использует дополнительное давление или вакуум.
Этот метод можно использовать для производства средних и больших объемов металлических деталей. Литье под давлением очень распространено для производства изделий из алюминиевых, магниевых или медных сплавов. Вы получите прочные детали с лучшей отделкой поверхности, чем при литье в песчаные формы.
Основные преимущества:
- Хорошая точность размеров
- Формы многоразового использования
- Меньше отходов по сравнению с литьем в песчаные формы
Распространенные продукты:
- Автомобильные детали
- Компоненты машины
- Трубопроводная арматура
Литье под низким давлением
Литье под низким давлением использует специальную камеру под формой, заполненную расплавленным металлом. Расплавленный металл вдавливается в форму с помощью низкого давления воздуха, обычно ниже 1 бара.
Это дополнительное давление помогает заполнить тонкие области формы лучше, чем гравитационное литье. Процесс медленнее, но вы получите более прочные и детализированные детали. Этот процесс особенно хорошо работает с алюминиевыми и магниевыми сплавами.
Основные преимущества:
- Точный контроль за наполнением
- Меньше пористости
- Подходит для тонкостенных деталей.
Этот метод часто используется для колес, деталей двигателей и корпусов в автомобильной промышленности.
Вакуумное литье под давлением
При вакуумном литье под давлением вакуумный насос удаляет воздух из полости формы. Это помогает втянуть расплавленный металл в каждый уголок формы.
Вы получаете детали с очень небольшим количеством захваченного газа или пористости, что делает их прочными и герметичными. Этот процесс отлично подходит, когда вам нужна высокая точность для тонких или детализированных деталей. Это лучший выбор в таких отраслях, как аэрокосмическая и электронная.
Ключевые моменты:
- Очень гладкие поверхности
- Высокая плотность, низкий уровень дефектов
- Отлично подходит для легких сплавов, а также деталей малого и среднего размера.
Вакуумное литье под давлением часто используется для изготовления корпусов электрооборудования, шестерен и высокоточных компонентов.
Литье по выплавляемым моделям и по газифицируемым моделям
Литье по выплавляемым моделям и литье по выплавляемым моделям используют шаблоны для формирования форм, но они используют разные материалы и этапы. Каждый процесс полезен для изготовления деталей с определенными формами, размерами или деталями.
Литье по выплавляемым моделям
Литье по выплавляемым моделям использует восковую или пластиковую модель для изготовления формы. Сначала модель покрывается специальной керамической суспензией, затем покрывается мелким песком. Когда керамическая оболочка затвердевает, воск выплавляется, оставляя пустое пространство.
Вы заливаете расплавленный металл в это пространство, чтобы создать финальную часть. Этот метод помогает вам создавать сложные формы с гладкими поверхностями и жесткими допусками.
Основные области применения:
- Мелкие или детализированные металлические детали
- Высокоточные компоненты
- Ювелирные изделия, медицинские инструменты и детали для аэрокосмической техники
Плюсы:
- Хорошо подходит для мелких деталей.
- Работает со многими металлами
Минусы:
- Больше шагов и времени, чем при использовании других методов
- Дорого для крупных деталей
Литье по выплавляемым моделям
Литье по выплавляемым моделям похоже, но вместо воска используется пенополистирол. Вы помещаете пенообразующую модель в коробку с песком. Когда вы заливаете расплавленный металл, пена испаряется, и металл заполняет ровно то пространство, которое оставила пена.
Это позволяет легко создавать формы, которые трудно изготовить с помощью других типов литья. Литье по выплавляемым моделям хорошо подходит для больших или сложных деталей без использования стержней.
| Особенность | Литье по выплавляемым моделям | Литье по выплавляемым моделям |
|---|---|---|
| Шаблон | Воск/Пластик | Мыло |
| Удаление шаблона | Расплавился | Испаренный |
Вы получаете меньше литейных швов, поэтому вы тратите меньше времени на очистку готовых деталей. Этот процесс полезен, когда вы хотите изготовить прототипы или уникальные изделия без дорогостоящей оснастки.
Специальные и современные технологии литья
Некоторые методы литья используют специальные приемы для создания прочных, точных или уникальных металлических деталей. Эти процессы помогают изготавливать такие предметы, как трубы, шестерни и длинные металлические прутки.
Центробежное литье
Центробежное литье используется для изготовления полых круглых предметов, таких как трубы и кольца. В этом процессе вы заливаете жидкий металл в прядильную форму. Вращение выталкивает металл наружу к стенкам формы, удаляя пузырьки воздуха и примеси.
Этот метод позволяет получить плотные, прочные и однородные детали без швов. Внутренняя поверхность обычно более гладкая, а любые примеси перемещаются к центру, откуда их можно удалить. Он хорошо подходит для таких металлов, как железо и сталь, а также для бронзы и алюминия.
Типичные продукты:
- Водопроводные трубы
- Втулки
- Маховики
Благодаря своей надежности центробежное литье широко применяется при изготовлении деталей, которые должны выдерживать большие нагрузки или давление.
Литье в оболочковые формы
Литье в оболочковую форму — это процесс, в котором в качестве формы используется тонкая оболочка из песка и специальной смолы. Вы начинаете с нагрева металлической модели и покрытия ее смесью песка и смолы. Тепло заставляет оболочку затвердевать, создавая прочный, тонкий слой формы.
После того, как оболочка остынет, она снимается с шаблона и собирается вместе с другой половиной оболочки. Затем вы заливаете расплавленный металл, чтобы создать окончательную часть. Этот метод дает вам гладкую отделку и острые края, что полезно, если вы хотите получить детализированные или сложные формы.
Основные характеристики литья в оболочковые формы:
- Хорошая отделка поверхности
- Высокая точность и повторяемость
- Подходит для деталей малого и среднего размера.
Распространенные изделия включают в себя корпуса клапанов, корпуса редукторов и головки цилиндров.
Непрерывное литье
Непрерывное литье используется для изготовления длинных форм, таких как стержни, бруски и листы. В этом процессе вы заливаете расплавленный металл в форму, которая открыта с обоих концов. По мере остывания металл медленно вытекает из формы непрерывным куском.
Главное преимущество в том, что можно изготавливать изделия практически любой длины с небольшими отходами. Этот процесс высокоавтоматизирован, поэтому его часто используют на крупных заводах. Он хорошо подходит для таких металлов, как сталь, медь и алюминий.
Преимущества непрерывного литья:
- Постоянное качество
- Высокая эффективность
- Снижение производственных затрат
Этот метод часто применяется при изготовлении рельсов, балок и других металлических конструкций, которые должны быть однородными и прочными.
Процессы литья под давлением
Литье под давлением использует высокое давление для вдавливания расплавленного металла в стальные формы, также называемые штампами. Это быстрый и точный процесс, что делает его популярным для производства металлических деталей с гладкими поверхностями и узкими размерами.
Существует два основных типа: горячая камера и холодная камера. Каждый метод подходит для определенных металлов и производственных нужд.
Литье под давлением в горячей камере
Литье под давлением с горячей камерой лучше всего подходит для металлов с низкой температурой плавления, таких как цинк, магний и некоторые свинцовые сплавы. В этом процессе система впрыска всегда находится в контакте с расплавленным металлом. Металл поступает в форму непосредственно из камеры машины.
Этот метод быстрый, с коротким временем цикла, что позволяет производить большое количество деталей за меньшее время. Автоматическая работа также снижает потребность в рабочей силе. Однако вы не можете использовать литье в горячей камере для алюминия или металлов с высокой температурой плавления, так как они могут повредить машину.
Литье под давлением в горячей камере обычно применяется для изготовления деталей малого и среднего размера. Его часто используют для автомобильных компонентов, деталей игрушек и оборудования. Этот процесс обеспечивает точные формы и гладкие поверхности, практически не требуя дополнительной отделки.
| Основные преимущества | Основные ограничения |
|---|---|
| Высокая скорость производства | Не подходит для алюминия. |
| Высокая точность | Ограничено легкоплавкими металлами |
Литье под давлением в холодной камере
Литье под давлением в холодной камере используется для металлов с более высокой температурой плавления, таких как алюминий, медь и латунь. Здесь металл плавится в отдельной печи, затем заливается в систему впрыска. Металл вдавливается в пресс-форму с помощью поршня.
Этот метод помогает защитить детали машины от теплового повреждения, что важно при работе с более горячими металлами. Однако время цикла немного больше по сравнению с литьем в горячей камере.
Литье под давлением в холодной камере — хороший выбор для более крупных или тяжелых деталей, таких как блоки двигателей или корпуса. Этот процесс позволяет получить прочные, детализированные детали, но может потребовать большего обслуживания для подвижных частей, подвергающихся воздействию расплавленного металла.