Када тражите „ливење челика под притиском“, вероватно мислите да је челик добар избор за ливење под притиском. На ову тему, стручњаци из Молдие даће вам директан одговор:
Челик се генерално не користи за ливење под притиском због високе тачке топљења и лошег протока, осим у нишним и експерименталним покушајима.
Међутим, овај одговор не задовољава вашу потребу за издржљивим и висококвалитетним делом, па ћемо у овом блогу демонстрирати друге опције са ливењем метала под притиском, као и више алтернативне методе ливења челика.
Зашто се челик не користи у ливењу под притиском
Челик се не показује добро у ливењу под притиском јер му је потребна екстремна топлота, не тече добро и врши велико оптерећење калупа. Ова ограничења повећавају трошкове алата, успоравају производњу и повећавају ризик од... дефекти ливења.
Висока тачка топљења челика и термички стрес на калупима
Челик има тачку топљења око КСНУМКС ° Ц, што је далеко више него код метала који се користе у ливењу под притиском. Алуминијум се топи на око КСНУМКС ° Ц, а цинк се топи близу КСНУМКС ° ЦОва велика разлика ствара значајна ограничења процеса.
Висока температура ливења челика ствара озбиљне термички стрес на калупима. Сваки ударац брзо загрева калуп, а затим га хлади исто тако брзо. Овај циклус високог термичког удара узрокује пуцање, савијање и превремени квар.
Калупи за ливење под притиском се често праве од каљеног алатног челика. Чак и ови материјали могу бити оштећени под утицајем топлоте ливења челика. Резултат је тежак... хабање од калупа и честе поправке.
Кратак век трајања калупа повећава застоје и трошкове. За масовну производњу, ово оштећење чини челик лошим избором у поређењу са металима нижих температура.
Слаб проток и брзо очвршћавање
У поређењу са легурама алуминијума или цинка, растопљени челик има већи вискозитет и брзо губи прегревање када се убризгава у јако охлађени калуп. Чврсти слој се брзо формира на зидовима калупа, тако да преостали течни метал има потешкоћа са попуњавањем танких пресека и сложених детаља у веома кратким временима пуњења типичним за ливење под високим притиском.
Овај недостатак такође задржава гас и ствара унутрашње шупљине, што узрокује недостатке ливења као што су хладно затварање, погрешно ливење и неравне површине. Ови проблеми повећавају стопу отпада и смањују квалитет делова. У процесу брзог ливења под притиском, челик постаје много теже контролисати. Ово уклања предност брзине која дефинише ливење под притиском и додатно повећава трошкове алата.
Избор материјала за ливење под притиском за подједнако издржљиве делове
Иако челик није добар кандидат за ливење под притиском, овај процес ливења метала и даље има велики потенцијал за производњу веома издржљивих делова са сложеним дизајном сличним ливењу челика.
Ово поглавље ће бити увод у уобичајене метале за ливење под притиском, као што су легуре алуминијума, цинка, магнезијума и бакра, како бисте могли да разумете њихову чврстоћу и флексибилност.
Алуминијум и легуре алуминијума
Ливење алуминијума предњачи у индустрији јер се легуре алуминијума топе на релативно ниским температурама, што омогућава брзе циклусе и дуг век трајања алата. Растопљени метал добро тече под притиском и испуњава танке зидове са добрим детаљима.
Метал такође нуди јак баланс чврстоће и тежине. Ово је важно код аутомобилских и електронских делова, где маса утиче на перформансе. Алуминијум је отпоран на корозију и лако прихвата премазе.
Цинк и легуре цинка
Употреба ливења цинка под притиском легуре цинка са веома ниским тачкама топљења, често близу КСНУМКС ° ЦОво омогућава брзе циклусе, ниску потрошњу енергије и одличну завршну обраду површине. Цинк боље попуњава фине карактеристике од алуминијума због своје велике флуидности, што подржава мале толеранције.
Произвођачи често бирају легуре цинка за мале и средње делове. Уобичајена употреба укључује конекторе, кућишта и хардвер. Цинк такође смањује хабање алата, што смањује дугорочне трошкове.
Легуре магнезијума и бакра
Легуре магнезијума топи се на ниским температурама и тежи мање од алуминијума. Ливење магнезијума под притиском подржава танке зидове и сложене облике, а такође има и супериорну обрадивост. Ово је погодно за делове у ваздухопловној и аутомобилској индустрији где је тежина битна.
Легуре бакра, укључујући месинг и бронзу, ређе се појављују у ливењу под притиском. Топе се на релативно вишим температурама од алуминијума или цинка, али и даље остају употребљиве. Ове легуре пружају високу електричну и топлотну проводљивост.
Алтернативне методе ливења челика
Неколико доказаних процеса боље се носи са високом тачком топљења челика и ограниченим протоком него ливење под притиском. Ове методе жртвују брзину за толеранцију на топлоту, флексибилност калупа и контролу очвршћавања, што одговара потребама ливења челика.
Ливење челика у песку
Санд цастинг остаје један од најчешћих производних процеса за ливење челика. Користи збијене пешчане калупе који толеришу веома високе температуре без оштећења. Ливнице често бирају ову методу за велике делове или мале до средње количине.
Процес добро функционише за ливење челика и ливење гвожђаПешчани калупи омогућавају дебље пресеке и једноставно утискивање, што помаже челику да попуни шупљину пре него што се охлади.
Површинска обрада и тачност остају ниже него код ливеног под притиском, али трошкови такође остају разумни. Дизајнери такође добијају слободу да стварају сложене геометрије које трајни калупи не могу да поднесу.
Кључне карактеристике ливења песка
- Отпоран на високе температуре од обојених метала
- Ради за велике и тешке делове
- Подржава легуре челика и сивог гвожђа
Ливење инвестицијама за челик
Кастинг за улагање, такође познато као ливење изгубљеним воском, производи детаљне челичне делове са строгим толеранцијама. Воштани узорак формира облик, који затим окружује керамичка љуска. Након загревања које уклања восак, растопљени челик испуњава шупљину.
Ова метода је погодна за делове са танким зидовима, финим детаљима и глатким површинама. Добро функционише за сложене геометрије та машинска обрада би коштала превише за производњу.
Ливење прецизним методама кошта више по делу него ливење у песку. Најбоље је када је прецизност важнија од брзине или величине дела.
Уобичајена употреба
- Вентили и фитинзи
- Аерокосмички и индустријски компоненти
- Прецизни делови од ливених гвожђа
Центрифугално ливење
Центрифугално ливење користи ротацију да би притискао растопљени челик уз зид калупа. Ово кретање уклања ваздушне џепове и гура нечистоће ка центру. Резултат је густ метал са јаком зрнастом структуром.
Произвођачи често користе овај поступак за цеви, прстенове и чауре. Добро функционише за челик и друге материјале за ливење од гвожђа којима је потребна висока чврстоћа.
Метода ограничава опције облика. Не одговара деловима са унутрашњим детаљима или оштрим угловима.
Типични производи
- Челичне цеви и цевчице
- Лежајеви и чауре
- Дебелозидни цилиндрични делови
Остали процеси облика близу мреже
Неколико метода за постизање облика близу мреже подржава челик када стандардно ливење не успе. Континуирано ливење формира челичне гредице и плоче са константним квалитетом. Ови облици се касније подвргавају ваљању или ковању.
Бризгање метала обрађује мале челичне делове са финим детаљима. Меша метални прах са везивом, а затим синтерује део до пуне чврстоће.
Ови процеси смањују отпад и машинску обраду. Такође подржавају поновљиве резултате код ливења челика великих количина.
| Proces | najbolji За | Кључна корист |
|---|---|---|
| Непрекидно ливење | Греде и плоче | Униформна структура |
| Метално ињекционо ливење | Мали челични делови | Високи детаљи |
| Прецизно ковање | Делови од густог челика | Снага и тачност |
Потенцијали у будућем ливењу челика под притиском
Истраживачки тимови настављају да истражују ограничене путеве за ливење челика под притиском, иако главне препреке и даље постоје. Напредак се фокусира на издржљивост калупа, контрола процеса, и уске случајеве употребе где друге методе нису довољне.
Продужавање трајања калупа
Највећи проблем је век трајања калупа. Челик се топи на веома високим температурама које брзо оштећују обичне калупе. Истраживачи тестирају три главна решења:
- Јачи алатни челици – Може да поднесе више топлоте, али кошта много
- Керамички уметци – Отпорне на екстремне температуре, али се лако ломе
- Заштитни премази – Помажу калупи да дуже трају, али се ипак брзо троше
Неки тимови праве калупе где само најтоплији делови користе посебне уметке отпорне на топлоту који се могу заменити када се истроше.
До сада су ови приступи показали обећање само у лабораторијским испитивањима и веома ограниченој производњи у специфичним областима. Далеко су од тога да буду конкурентни конвенционалном ливењу обојених метала под притиском у погледу трошкова, брзине или робусности.
Боља контрола процеса
Већина напретка долази од пажљивије контроле процеса ливења. Инжењери покушавају:
- Спорије убризгавање метала ради смањења удара
- Бољи системи хлађења
- Вакуумска технологија за уклањање мехурића ваздуха
- Сензори који прате температуру и притисак у реалном времену
Ово праћење помаже у откривању проблема пре него што калупи откажу. Већина овог рада је још увек експериментална и обавља се у лабораторијама, фокусирајући се на то да процес буде поуздан, а не брз или јефтин.
Закључак
Истраживање ливења челика под притиском се наставља у уским нишама, углавном малим, сложеним, високо оптерећеним деловима где други метали не могу да задовоље захтеве чврстоће или хабања.
У већини пројеката из стварног света, добићете боље перформансе, поузданост и укупну контролу трошкова комбиновањем легура ливења обојених метала са великом количином и исплативом производњом и резервисањем челика за процесе оптимизоване око његовог захтевног понашања.
Најчешћа питања (FAQ)
Ако су ми потребни делови јаки као челик, које метале за ливење под притиском треба прво да размотрим?
Ако циљате на перформансе упоредиве са многим челичним применама, почните тако што ћете размотрити високочврсте легуре алуминијума ливене под притиском и одабране легуре на бази бакра.
Алуминијум може пружити одличан однос чврстоће и тежине, добру отпорност на корозију и компатибилност са површинским третманима за додатну издржљивост.
Легуре бакра могу понудити изванредну топлотну и електричну проводљивост заједно са добрим механичким својствима, што их чини идеалним за делове који морају да поднесу и структурно оптерећење и топлоту или струју.
Иако њихова апсолутна чврстоћа можда не може да се пореди са челицима највише чврстоће, они често пружају довољне механичке перформансе са значајним предностима у тежини и производљивости.
Шта су процеси „скоро нето облика“ и како помажу код челичних компоненти?
Процеси добијања готово чистог облика су методе које производе делове веома блиске њиховој коначној геометрији, смањујући машинску обраду и отпад материјала.
За челик, ово укључује континуирано ливење (за гредице и плоче које ће се ваљати или ковати), бризгање метала (за мале, сложене делове) и прецизно ковање (за високо оптерећене компоненте које захтевају одличну чврстоћу и димензионалну тачност).
Ови приступи могу смањити укупне трошкове производње и побољшати конзистентност у поређењу са потпуно обрађеним деловима од шипке или плоче.