Литье цветных металлов под давлением

Литьё цветных металлов под давлением

Развитие методов литья в металлические формы под давлением вызвано большим спросом на изделия из легких и цинковых сплавов. Этим способом отливают примерно 50% всего фасонного литья из алюминиевых и до 95% из цинковых сплавов. Отливают также магниевые сплавы и латуни, но в меньших количествах. Машины литья под давлением, применяемые в настоящее время для изготовления изделий из цветных сплавов, подразделяют на машины с горячей камерой прессования и с холодной.


Рис. 1 Схема машины литья под давлением (ЛПД) с горячей камерой для прессования
1 — обогрев пламенем от форсунки; 2 — котёл с расплавленным металлом; 3 — отверстие; 4 — поршень; 5 — мундштук; 6 — разъёмная пресс-форма; 7 — подвижная часть пресс-формы; 8 — неподвижная часть пресс-формы

Принципиальная схема устройства машины с горячей камерой прессования (поршневого действия) приведена на рис. 1. Она состоит из обогреваемого чугунного котла, составляющего конструктивно одно целое с камерой прессования (камеры можно также выполнять отдельно от котла). Когда поршень 4 находится в верхнем положении, металл через отверстие поступает в цилиндр а и металлопровод б. При перемещении поршня вниз металл, находящийся в цилиндре и в изогнутой трубе (металлопроводе), поступает через мундштук 5 в пресс-форму. Такие машины в основном применяют для сплавов, имеющих низкую температуру плавления (300—400° С), например, для сплавов на оловянной, свинцовой и цинковой основах.

Алюминиевые сплавы не отливают на этих машинах, так как они имеют относительно высокую температуру плавления, а также вследствие того, что железо растворяется в алюминии, в результате может происходить заедание поршня в цилиндре и имеет место загрязнение сплава.


Рис. 2 Схема машины литья под давлением с холодной камерой прессования
1 — пресс-форма; 2 — цилиндр камеры прессования; 3 — прессующий поршень; 4 — отверстие для заливки порции металла в цилиндр

Более удобны в работе машины с холодной камерой прессования, принципиальная схема которой приведена на рис. 2. В цилиндр машины вручную специальной мерной ложкой или с помощью автоматического дозатора заливают порцию расплавленного металла, достаточную для заполнения полости пресс-формы, после чего поршень под действием гидравлического давления перемещается влево и запрессовывает металл в пресс-форму.

Имеются машины с горизонтальной и вертикальной камерой прессования. Усилие прессования на этих машинах от 120 до 140 Мн/м 2 (1400 кГ/см 2 ).

Машины с холодной камерой прессования применяют для литья цинковых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Средняя производительность машин с горячей камерой прессования 100—200 ударов в час, а машин с холодной камерой — 50—180 ударов в час.

Пресс-формы изготовляют из сталей (углеродистых и жаропрочных типа ЗХ2В8, ЭИ121 и др.). Сложные формы состоят из корпуса и нескольких съемных вставок, что облегчает изготовление, ремонт пресс-форм и улучшает их смену после износа по частям. Вставки могут быть литыми, что удешевляет их стоимость и повышает стойкость. Средняя стойкость форм при работе на цинковых сплавах 150—250 тыс. ударов, на алюминиевых 50 тыс. ударов, магниевых 60—80 тыс. ударов и медных 2—10 тыс. ударов.

Температура заливки различных сплавов следующая: для цинковых сплавов 400—450° С, алюминиевых 660—750° С, магниевых 700—780° С, латуней 950—1020° С. Чтобы получить высококачественную плотную отливку и увеличить стойкость пресс-форм стремятся к минимально возможным температурам заливки. Чем отливка сложнее и стенки ее тоньше, тем температуру расплава следует держать более высокой.

Наиболее хорошие результаты получают при изготовлении этим методом деталей с небольшой и равномерной по всем сечениям толщиной стенок. Особенности этого метода (принудительная подача расплава в форму) позволяют получать изделия с толщиной стенок до 0,5—1 мм.

Наличие в деталях местных скоплений металла затрудняет получение качественных отливок вследствие появления в этих местах усадочных пороков, так как устроить питание от прибылей трудно, а давления не хватает, чтобы запрессовывать образующиеся при затвердевании отливки усадочные пороки.

Температура нагрева пресс-форм зависит от сложности и толщины тела отливки. Если отливка имеет тонкие стенки (2—2,5 мм), то температура формы должна быть выше. Однако чрезмерный нагрев формы приводит к привару и снижению прочности литого изделия. Заниженная температура вызывает массовый брак по недоливам и воздушным включениям (пузырям). При литье цинковых сплавов температуру формы поддерживают в пределах 180—250° С, при литье алюминиевых сплавов 120—280° С, а при литье медных 300—400° С.

Перед началом, а также и во время работы рабочую поверхность пресс-формы покрывают смазкой. Смазка частично предохраняет форму от термического удара и, следовательно, увеличивает сроки службы формы, она способствует более легкому извлечению отливки из формы, предохраняя форму от приваривания. Смазка помогает получить также более качественную поверхность отливки.

При литье под давлением применяют в основном жирные смазки на основе минеральных масел, которые при сгорании не дают минеральных осадков. При литье алюминиевых сплавов применяют смесь масла с графитом или смесь графита с воском и вазелином и др. Смазку наносят тонким, ровным слоем через 1—2 заливки. Для получения качественного изделия необходимо соблюдать определенные значения удельного давления прессования. Повышение давления вызывает уплотнение отливки. Практически при литье цинковых сплавов удельное давление в настоящее время применяют до 35 Мн/м 2 (350 кГ/см 2 ), для алюминиевых сплавов до 60 Мн/м 2 (600 кГ/см 2 ), для латуней 100 Мн/м 2 (1000 кГ/см 2 ). Увеличение удельных давлений до 150—250 Мн/м 2 (1500—2500 кГ/см 2 ) считается полезным, так как происходит дополнительное уплотнение металла, повышается прочность и плотность изделия, особенно если заливаемый сплав имеет широкий интервал кристаллизации и склонен к рассеянной пористости.

Читайте также:
Литье алюминия под низким давлением

Важнейшие достоинства литья под давлением следующие: возможность получения тонкостенных отливок сложной конфигурации, высокая точность размеров и высокая чистота поверхности, позволяющая исключить или свести к минимуму механическую обработку, самая высокая производительность из всех известных методов литья, что делает этот способ незаменимым при массовом производстве отливок.

Однако более широкое применение литья под давлением ограничивается тем, что металл при заполнении полостей пресс-форм захватывает воздух, и отливки имеют значительно рассеянную газовую пористость. Однако в последнее время эти трудности начинают преодолевать, для чего помещают пресс-формы в герметические камеры, из которых удаляется воздух.

Поэтому, как правило, отливки, полученные методом литья под давлением, применяют без последующей механической обработки. Если же механическая обработка необходима, то припуск не должен превышать 0,3—0,5 мм, так как механической обработкой снимается наиболее прочная наружная литейная корка, под которой могут вскрываться мелкие пузыри.


Рис. 3 Схема штамповки металла из жидкого состояния
а — заливка дозированной порции металла; б — прессование; в — извлечение готовой; 1 — пресс-форма; 2 — металл; 3 — ложка; 4 — пуансон; 5 — деталь

Этого серьезного недостатка можно избежать при получении изделий методом штамповки из жидкого металла на гидравлических специализированных прессах. Сущность метода заключается в следующем (рис. 3): в металлическую форму, состоящую из неподвижной части пресс-формы и подвижного пуансона, укрепленных на гидравлическом или фрикционном прессах, заливают мерную порцию жидкого металла.

Затем приводят в движение пуансон, который медленно входит в жидкий металл и производит выдавливание жидкого металла в полость формы, образуемой неподвижной пресс-формой и пуансоном, т. е. происходит формообразование отливки. Вслед за этим, когда металл уже почти полностью затвердеет и находится в пластическом состоянии, происходит его пластическая деформация под давлением. В результате этого отливка получается плотной, с чистой поверхностью и с высокими механическими свойствами. Захвата воздуха, наблюдаемого при прессовании на машинах литья под давлением при штамповке из жидкого металла, не наблюдается из-за сравнительно медленного движения пуансона.

Преимущества этого способа заключаются также в том, что выход годных отливок достигает 90—98%; так как нет необходимости в литниковой системе и прибылях.

Литье под давлением

Литье под давлением – это высокопроизводительный автоматизированный технологический процесс создания тонкостенных деталей из цветных металлов, стали и пластмасс. С высокой скоростью жидкий расплав заполняет пресс форму. и далее в результате под давлением получаются отливки заданной формы. Эта статья подробно описывает технологию, оборудование и изделия, которые можно получить при помощи метода.

Описание технологических операций

Процесс литья под давлением осуществляется в стальных пресс-формах. Расплавленный материал подаётся в пресс-форму и кристаллизуется там под воздействием высокого давления.

Пресс-форма это технологическая литейная оснастка, сконструированная из подвижной и неподвижной стальных частей. Подвижная половина передвигается по направляющим цилиндрам, неподвижная закреплена на стационарной плите.

Перед заливкой подвижная часть плотно прижимается к неподвижной гидроцилиндром и фиксируется в этом положении специальными замками. После застывания заготовки, подвижная часть оборудования отъезжает, а отливку выталкивают механические толкатели. Перед смыканием пресс-формы, контактирующие с расплавленным металлом поверхности, покрывают разделительной смазкой. Специальный состав обеспечивает беспрепятственное отделение отливок после литья, защищает сталь от негативного воздействия высоких температур.

Литье под давлением выполняется в автоматизированном режиме в промышленных установках. Главными узлом этого оборудования выступает камера для прессования, она бывает холодной или горячей. Холодная камера – это горизонтальный цилиндр, с поршнем внутри и воронкой, предназначенной для заливания расплава. После заливки металла, поршень движется внутри цилиндра, нагнетая расплав в пресс-форму. После заполнения формы повышается усилие на поршень для создания достаточной величины давления для кристаллизации металла.

Горячая камера для прессования представляет собой ванну с расплавом, которая расположена в подогреваемом чугунном тигле. Поступательное движение поршня выталкивает расплав из тигля. Металл поднимается по каналу и поступает в пресс-форму. В конструкции канала предусмотрен подогреваемый мундштук. Этот элемент нужен, чтобы жидкий металл не затвердевал внутри.

После застывания детали, остатки расплава из канала сливаются обратно в чугунную ванну. Оборудование этого типа применяется для изделий из сплавов цинка и магния.

Температура нагрева расплава

Нагрев материала для литья под давлением осуществляется исходя из марки сплава и геометрических параметров детали. Если расплав перегрет, при заполнении пресс-формы брызги попадают в отверстия для вентиляции и закупоривают их. Это приводит к ухудшению газоотвода и, как следствие, к возникновению пор в отливке.

Высокая температура жидкого металла приводит к увеличению времени затвердевания изделия, как следствие нужно больше времени на весь технологический процесс. Увеличивается износ оборудования из-за длительного соприкосновения с перегретым расплавом. Возрастает опасность приваривания заливаемого металла к оборудованию, из-за этого может повредиться деталь при выталкивании. Всё это приводит к быстрому износу пресс-формы.

Читайте также:
Мини станок для производства арболита

При литье под давлением расплав спрессовывают при минимальной температуре. Цветные металлы нагревают всего на 10–300ºС выше температуры, при которой сплав полностью твердеет. При небольших толщинах элементов отливки сплав нужно нагревать сильнее. Для литья больших изделий простой конфигурации сплав нагревают чуть выше температуры плавления.

Для деталей, к которым предъявляются высокие требования по прочности, металл заливают в твердо жидком состоянии. За счет этого обеспечиваются следующие преимущества:

  • предотвратить появление усадочных дефектов в отливке;
  • снизить тепловое воздействие на оборудование;
  • снизить время охлаждения изделия;
  • уменьшить опасность приваривания пресс-формы и отливки.

Металл с включениями твёрдой фазы можно прессовать только в установках, с холодной камерой. При использовании оборудования с горячей камерой есть риск застывания расплава в подводящем канале.

Пример литья под давлением деталей из алюминия – процент твёрдых частиц в расплаве, когда пресс-форма беспрепятственно заполняется, а качество отливки остаётся на высоком уровне, составляет от 40 до 60%.

Скорость подачи расплава в пресс-форму

Поршень спрессовывает металл в пресс-форму с определённой скоростью. Значение выбирается в зависимости от характеристик сплава и геометрических параметров отливки. Если изделие простое с толстыми стенками высокая скорость прессования не нужна. Если деталь имеет сложную геометрию и тонкие элементы скорость запрессовки должна быть высокой. Это требуется, чтобы расплав успел заполнить все узкие полости до затвердевания.

Слишком большая скорость подачи расплавленного материала становится причиной следующего явления: струя разделятся на мелкие капли, образуя смесь расплава и воздуха. Если количество каналов для отвода газов недостаточно или они забиты металлом, пузырьки воздуха останутся в отливке. Это приведёт к образованию пор в металле, чтобы исключить такие дефекты пресс-форму помещают в вакуум.

От скорости движения расплава зависит качество отливок и долговечность оборудования. Если скорость литья под давлением слишком высокая, то защитную смазку с соприкасающихся с жидким металлом поверхностей может смыть. Из-за этого отливка приварится к пресс-форме, и при выталкивании ее может повредить или сломать.

Слишком медленная подача, снизит качество детали. Металл будет застывать прямо во время заполнения формы до того, как усилие будет увеличено. Скорость поступления расплава в пресс-форму при литье под давлением обычно выбирается в диапазоне от 10 до 50 м/с. Небольшую скорость используют для литья деталей из стали, медных сплавов, высокая скорость требуется для сплавов олова и цинка.

Давление на расплав при застывании

В момент, когда расплав полностью заполняет пресс-форму, усилие на поршень многократно увеличивается. Воздействие давлением не прекращается до тех пор, пока металл полностью не затвердеет. В результате возрастает плотность и механические характеристики отливки, в ней не образуются усадочные дефекты. При повышении усилия сжатия уменьшается количество бракованных изделий, растёт чистота поверхности металла, повышается качество отливок.

Чем выше требования к прочности детали, тем больше должно быть усилие прессования. Алюминиевые сплавы прессуют давлением от 40 до 200 МПа. Для сплавов на основе магния используют от 40 до 180 МПа. Цинковые сплавы повергают давлению от 10 до 50 МПа. Для обеспечения высокого качества при увеличении толщины стенки нужно повышать давление при кристаллизации.

Температура подогрева пресс-формы

Перед подачей жидкого сплава литейное оборудование нужно нагреть до определённой температуры, которая подбирается для каждого сплава в зависимости от толщины стенок изделия. Температура предварительного подогрева пресс-формы:

  • для литья цинка до 120–1600 ºС;
  • магния 200–2400 ºС;
  • алюминия 180–2500 ºС;
  • стали 200–2800 ºС;
  • латуни 280–3200 ºС.

Если отливка тонкостенная – пресс-форму нагревают до температуры ближе к большим значениям указанных выше интервалов. Для толстостенных деталей – ближе к нижнему значению. Это нужно чтобы в тонкостенных отливках расплав не затвердел в процессе заполнения формы. В технологии заливки больших деталей напротив необходимо увеличить скорость застывания.

Преимущества и недостатки литья под давлением

Отливки, выполненные на установках для литья под давлением – это детали, с низкой шероховатостью, высокой точностью исполнения, которым не нужна механическая обработка или она минимальна. После литься детали поступают на отрезные прессы, где с них удаляются литники и промывники.

Состоящий из небольшого количества операций процесс может быть полностью автоматизирован. Из-за простоты операций, быстрого затвердевания металла и автоматического извлечения изделий этот процесс является высокопроизводительным.

Недостаток технологии – это сложность и высокая стоимость технологической оснастки. Экономически не рационально использовать литье под давлением в средне серийном и мелкосерийном производстве. Способ не подходит для литья тугоплавких металлов, которые плавятся при температуре выше, чем сталь.

Эту технологию не применяют для изготовления больших отливок, так как преимущества метода пропадают из-за неравномерного затвердевания, а из-за высокой цены габаритного высокоточного оборудования использование этого способа экономически нецелесообразно.

Применение

Литье под давлением изготавливают тонкостенные детали со сложной геометрией. Этой технологией делают изделия из меди, алюминия, цинка, магниевых сплавов, сталей и пластика. Эта технология позволяет выполнять геометрически сложные отливки с толщиной элементов до 1 мм.

Литье под давлением применяют в следующих отраслях промышленности:

  • приборостроение;
  • автомобилестроение;
  • самолётостроение;
  • станкостроение;
  • изготовление элементов смесителей.
  • производство бытовой техники;
Читайте также:
Нарезка резьбы на нержавеющей трубе вручную

Литье под давлением широко используют для производства изделий из полиэтилена, полипропилена и других синтетических материалов. Из-за большой стоимости применяемой оснастки эта технология экономически обоснована только в массовом или крупносерийном производстве.

Сегодня ни одно машиностроительное предприятие, массово изготавливающее детали бытовой техники, приборы, двигатели внутреннего сгорания и другие высокотехнологичные механизмы, не может обойтись без установок для литья под давлением.

Литье под давлением: особенности технологии, достоинства и область применения

Содержание статьи:
  1. Особенности технологического процесса
  2. Преимущества и недостатки технологии
  3. Область применения
  4. Температура нагрева материала
  5. Скорость подачи расплавленного материала
  6. Давление на расплав при затвердевании
  7. Температура нагрева пресс-формы

Литье под давлением — это процесс, в рамках которого с помощью автоматизированного оборудования изготавливаются детали с тонкими стенками из цветных металлов, пластмассы и стали. Данная технология отличается высокой производительностью. При создании деталей жидкий расплав, полученный из указанных материалов, с высокой скоростью подается в специальную пресс-форму, после чего под действием давления получается отливка заданной конфигурации.

Особенности технологического процесса

В рамках данного процесса используются специальные стальные пресс-формы, предназначенные для заливки расплавленного материала, который под воздействием высокого давления кристаллизуется, приобретая заданную конфигурацию.

Данное устройство представляет собой литейную оснастку, в конструкции которой предусматриваются подвижные и неподвижные детали. Первые перемещаются по направляющим цилиндрам, вторые крепятся на стационарной плите.

Перед началом технологического процесса подвижная часть пресс-формы плотно фиксируется к неподвижным с помощью гидроцилиндра. Затем, чтобы предотвратить перемещение этих деталей, последние крепятся посредством специальных замков. После заливки и застывания расплавленного материала подвижную часть устройства сдвигают в сторону. Полученная под высоким давлением заготовка удаляется из оборудования с помощью механических толкателей.

Перед началом процесса внутренние детали, которые контактируют с расплавленным материалом, предварительно обрабатываются специальной разделительной смазкой. Данный состав применяется для исключения негативного влияния высоких температур на стальные детали оборудования и беспрепятственного отделения созданных заготовок от стенок.

Литье под давлением ведется в автоматическом режиме с использованием промышленных установок. Основным узлом данного оборудования считается камера, в которой происходит прессование материала. Этот элемент конструкции бывает двух типов: холодный и горячей. Конструктивно первая камера представлена в виде горизонтально уложенного цилиндра, внутри которого располагаются поршень воронка, используемая для заливки расплавленного материала.

Процесс изготовления деталей в таком оборудовании сводится к следующему: после заполнения установки металлом запускается поршень, который, двигаясь внутри цилиндра, нагнетает расплав в пресс-форму. После заполнения последней внутри камеры увеличивается давление. Это происходит за счет повышения усилия на поршень, что приводит к кристаллизации металла.

Горячая камера пресс-форм представлена в виде ванны, расположенной в чугунном тигле, который в ходе создания заготовок постоянно подогревается. В таких установках также используется поршень, который двигаясь выталкивает расплав из тигля. Далее металл поднимается по специальному каналу с подогреваемым мундштуком (предупреждает затвердевание материала), через который поступает в пресс-форму. По окончании процесса остатки расплава возвращаются в ванну.

Пресс-формы с горячей камерой применяются при создании заготовок из сплавов цинка и магния.

Температура нагрева материала

Температура, до которой нагревается материал, подбирается с учетом двух параметров: марка сплава и геометрических параметров создаваемой детали. Несоблюдение этого правила ведет к серьезным последствиям. Из-за перегрева материала при заливки пресс-формы вылетают брызги, которые перекрывают отверстия для вентиляции, вследствие чего нарушается газоотведение, что ведет к появлению пор в заготовке после затвердевания последней.

Превышение допустимой температуры ведет к увеличению продолжительности кристаллизации металла, из-за чего на завершение технологического процесса уходит больше времени. Это приводит к росту нагрузки на оборудования, что повышает износ пресс-формы. В подобных условиях увеличиваются риски приваривания металла к внутренним стенкам. Вследствие этого растет вероятность повреждения детали при выталкивании.

Данный технологический процесс предполагает выполнение прессовки при минимальной температуре. Цветные металлы можно нагревать на 10-300 градусов выше той отметки, по достижении которой сплав начинает затвердевать. При этом, если техническое задание требует изготовление деталей с тонкой стенкой, температура нагрева увеличивается. При создании отливок простой конфигурации применяется обратный подход. В подобных случаях материал нагревается до температуры, немного превышающей точку плавления.

Если в ходе данного технологического процесса изготавливаются детали высокой прочности, то металл заливают в пресс-форму в твердо-жидком состоянии. Такой подход позволяет добиться следующих результатов:

  • исключить появление усадочного эффекта в создаваемой заготовке;
  • уменьшить негативное влияние высокой температуры на оборудование;
  • сократить продолжительность процесса затвердевания отливки;
  • снизить риски приваривания металла к внутренним стенкам.

Металл с включениями твердой фазы прессуется исключительно в установках с холодной камерой. Это объясняется тем, что при изготовлении деталей из данного материала в другом оборудовании повышаются риски застывания расплава в подводящем канале. В частности, в ходе литья под давлением алюминия объем твердых частиц должен составлять 40-60% при условии, если пресс-формы беспрепятственно заполняется, а качество отливки остается на высоком уровне.

Скорость подачи расплавленного материала

Скорость, с которой поршень спрессовывает расплавленный материал, определяется с учетом характеристики сплава и геометрии изготавливаемой детали:

  1. Деталь простой формы и с толстыми стенками. В этом случае не требуется быстрая прессовка расплава.
  2. Деталь сложной геометрической формы и с тонкими стенками. При создании подобной заготовки расплав прессуется с высокой скоростью. Такое требование объясняется тем, что жидкий материал должен успеть заполнить все полости до начала затвердевания.
Читайте также:
Марка стали сверла по металлу

Превышение допустимой скорости прессовки приводит к тому, что подаваемая струя разлетается на мелкие капли, вследствие чего в расплав попадает воздух. В случае если в конструкции предусматривается недостаточное количество каналов, предназначенных для отвода газов, либо те закупорены, в отливаемой заготовке останутся пустоты. Во избежание подобных последствий литье под давлением проводится в вакууме, в который помещается пресс-форма.

То, с какой скоростью проводится прессовка, определяет качество отливок и продолжительность срока службы оборудования. Если расплав подается слишком быстро, то из-за этого смазка, которой обработана ванна, смывается. Из-за этого металл прикипает к внутренним стенкам, что при выталкивании приводит к повреждению заготовки.

При слишком медленной скорости ухудшается качество детали. В этом случае металл начинает затвердевать до того момента, как будет увеличено давление внутри оборудования. Во избежание описанных последствий расплавленный материал подается в пресс-форму со скоростью 10-50 м/с. Меньший параметр выбирается при создании заготовок из стали и медных сплавов. Расплавленные олово и цинк подаются с большей скоростью.

Давление на расплав при затвердевании

После заполнения пресс-формы металлом на поршень многократно увеличивается давление. Материал испытывает такое воздействие до того момента, пока не затвердеет. Благодаря давлению:

  • увеличивается плотность заготовки;
  • улучшаются механические характеристики отливки;
  • исключается образование усадочных дефектов;
  • повышается качество отливки;
  • снижается риск появления брака;
  • растет чистота поверхности металлической детали.

Усилие прессования определяется в зависимости от требований, предъявляемых к прочностным характеристикам детали: чем выше второй параметр, тем больше должно быть давление. Данный показатель также зависит от типа сплавов:

  • алюминиевые прессуются под давлением 40-200 МПа;
  • на основе магния — 40-180 МПа;
  • цинковые — 10-50 МПа.

Чем толще стенка изготавливаемой детали, тем выше должно быть давление при кристаллизации.

Температура нагрева пресс-формы

Перед подачей расплава пресс-форма нагревается до температуры, определяемой в зависимости от типа сплава и толщины стенок:

  • цинковые — 120-1600 градусов;
  • на основе магния — 200-2400 градусов;
  • алюминиевые — 180-2500 градусов;
  • на основе стали — 200-2800 градусов;
  • латунные — 280-3200 градусов.

При изготовлении деталей с тонкими стенками пресс-форма прогревается до верхней границы указанных диапазонов, с толстыми — до нижней. Это обусловлено тем, что в первом случае такой подход позволяет предупредить затвердевание металла до заполнение формы, во втором — увеличить скорость застывания материала.

Преимущества и недостатки технологии

К достоинствам литья под давлением относится следующее:

  • детали получаются с низкой шероховатостью и высокой точностью исполнения;
  • детали не требуют механической обработки после окончания прессовки;
  • процесс можно полностью автоматизировать;
  • процесс отличается высокой производительностью.

К недостаткам данной технологии относят сложность и высокую стоимость оборудования, необходимого для литья под давлением. Поэтому этот метод изготовления деталей не применяется при мелко- и среднесерийном производстве. Также данную технологию не используют при литье тугоплавких металлов (плавятся при температуре выше, чем сталь). Кроме того, такой метод не подходит для создания крупных отливок из-за неравномерного затвердевания материала.

Область применения

Литье под давлением позволяет создавать тонкостенные изделия толщиной от 1 мм со сложной геометрией из пластика и следующих сплавов:

  • медных;
  • алюминиевых;
  • цинковых;
  • на основе магния;
  • на основе стали.

В связи с этим литье под давлением нашло применение в приборо-, автомобиле-, самолето- и станкостроении, при производстве бытовой техники и элементов для смесителей. Также данная технология используется при создании продукции из синтетических материалов (полиэтилена, полипропилена и других).

Литье под давлением: как это работает


Машина для литья под давлением (иллюстрация компании Rutland Plastics)

При разработке серийного продукта для рынка электроники вам понадобится корпус. И, скорее всего, он будет сделан из пластика. Для макетирования пластиковых деталей и создания прототипа корпуса используется 3D-печать, а для серийного производства — литье под давлением.

Технология литья под давлением — один из важнейших пунктов на пути продукта на рынок электроники. Поэтому независимо от наличия технического образования, вам стоит разобраться в сути этого процесса хотя бы на базовом уровне.

Все знают, что при разработке нового устройства самая затратная задача — это проектирование электроники, но не все понимают, что при постановке на производство большую часть бюджета на себя перетянет пластиковый корпус.

Это связано прежде всего с высокой стоимостью оснастки или так называемых пресс-форм. На практике стоимость форм для отливки корпуса становится одной из главных статей затрат при выводе нового продукта на рынок.

Основы литья под давлением

Литье под давлением — это относительно старая технология, она используется с конца 1800-х годов. В инжекторно-литьевых машинах установлен огромный винт (шнек), который направляет расплавленный пластик в пресс-форму под высоким давлением. Этот метод винтовой передачи был изобретен в 1946 году, и используется до сих пор.

Машины для литья под давлением — это, конечно, не то же самое, что современные высокотехнологичные аппараты для 3D-печати. В них нет ничего инновационного, но использование литья под давлением — это обязательное условие для создания большинства новых «железячных» продуктов.

Читайте также:
Металлические щетки для чистки металла

Литьевая пресс-форма состоит из двух половинок (матрицы и пуансона), которые при смыкании образуют полость в форме нужной детали. В нее под высоким давлением заливают горячий жидкий пластик.

Высокое давление необходимо для того, чтобы пластик в вязкотекучем состоянии заполнил каждый уголок в полости пресс-формы.

Когда пластик остывает, две половинки пресс-формы раздвигаются, и из них извлекают готовую деталь корпуса.

Разработка дизайна и конструкции корпуса для серийного производства — это довольно сложная задача, а стоимость самих пресс-форм исчисляется десятками тысяч долларов. При этом литье под давлением остается одной из самых востребованных технологий, потому что только оно позволяет производить миллионы идентичных деталей по невероятно низкой цене за штуку.

Стоимость пресс-форм

Оснастка стоит дорого. А для производства большинства устройств требуется несколько пресс-форм, поэтому общая стоимость может оказаться весьма значительной. И чем больше деталей требуется произвести с помощью конкретной формы, тем дороже она будет стоить.

Это связано с тем, что «долгоживущая» пресс-форма должна работать в невероятно жестких условиях. Раз за разом она подвергается воздействию высоких температур и давления.

Эти две разрушительные силы работают на износ пресс-формы, пока в какой-то момент не появляются первые дефекты отливки.

Для создания стойких литьевых форм используются твердые металлы. Твердость металла зависит от того, сколько отливок нужно изготовить с использованием данной конкретной формы. Оснастку для изготовления 10 тыс. деталей, можно произвести ​​из более мягкого металла, по сравнению с той, что рассчитана на 1 млн деталей.

Например, для производства малых серий (до 10 тыс. шт.) широко используется алюминий. Для более крупных объемов производства переключаются на более твердый металл, например, сталь.

Однако чем тверже металл, тем сложнее сделать саму пресс-форму, и тем выше ее стоимость. Кроме того, для получения стальной оснастки потребуется намного больше времени. Это связано с тем, что литьевые формы создаются путем фрезерования, т.е. для твердой пресс-формы потребуется еще более твердый фрезерный инструмент.

Если компания или стартап без внешнего финансирования реализует проект с небольшим бюджетом, ей стоит попробовать найти производителя, который согласится амортизировать затраты на изготовление пресс-форм.

Например, если пресс-формы стоят 25.000 долларов, можно предложить заводу-изготовителю рассчитаться по следующей схеме: вы платите по доллару за каждую произведенную единицу из первых 25.000 изделий.

Конечно, такая схема сокращает прибыль на единицу продукции, но все же это весьма разумный метод финансирования, особенно по сравнению с банковским кредитом.

Дизайн для производства (Design for manufcturing, DFM)

Высокая стоимость пресс-форм — это лишь один из недостатков литья под давлением. Второй недостаток — это сложности и ограничения на этапе разработки дизайна и конструкции пластиковых деталей.

Получив идеальный рабочий прототип, изготовленный на 3D-принтере, приходится уделить значительно больше времени и средств, чтобы адаптировать его для литья под давлением.

Ограничения серийного производства стоит учитывать уже на первых этапах разработки. Одни требования к форме отливок, такие как литейные уклоны, можно отложить по крайней мере до создания второго прототипа.

Другие требования, такие как равномерная толщина стенок и поднутрения, нужно реализовать с самого начала.

Литьевой уклон

Главная задача в работе с деталями, изготовленными за счет литья под давлением — правильно изъять их из формы. Как только пластик остынет, две половинки формы открываются, и мы получаем новую отлитую пластиковую деталь.

Любой 3D-дизайн для литья под давлением должен включать литьевой или технологический уклон для заполнения пресс-формы и беспрепятственного извлечения готового изделия. Литьевой уклон — это по сути небольшой угол наклона, который добавляется к любым вертикальным поверхностям, совпадающих с направлением извлечения изделия из пресс-формы. В большинстве случаев достаточно 1–2 градусов.


Примеры верной реализации поднутрения. Изображение предоставлено ICO Mold.

Некоторые эксперты считают, что поднутрения нужно реализовать в 3D-модели с самого начала.

И хотя учет поднутрений на раннем этапе разработки важен, он создает ненужные осложнения при создании первых прототипов. Поэтому лучше добавлять их в проект, когда вы будете полностью уверены в своем прототипе. Т.е. в большинстве случаев поднутрения стоит добавлять после первой или второй версии прототипа.

Выталкивающие штифты

Выталкивающие штифты или толкатели используются для удаления пластиковых деталей из пресс-формы. Как следует из названия, это небольшие цилиндрические штифты, которые выталкивают деталь из формы.

У толкателей нет стандартного положения, поэтому придется продумать, где они будут располагаться. В идеале они должны располагаться в самой прочной части отливки, чтобы предотвратить ее деформацию при извлечении из пресс-формы.

Стоит учитывать, что выталкивающие штифты, как правило, оставляют небольшие отметки на изделии. Если вы внимательно посмотрите на большинство пластиковых деталей, то сможете увидеть эти крошечные круглые метки, которые появляются в процессе выталкивания отлитой формы.

Это стоит учитывать при разработке продукта. Постарайтесь сделать так, чтобы толкатели соприкасались с отливкой в местах, которые не критичны для внешнего вида продукта. Можно даже попытаться скрыть метки толкателя под этикеткой или логотипом.

Читайте также:
Мягкий пуск болгарки своими руками

Двойной ход толкания

Некоторые пластиковые детали невозможно извлечь из простой двухкомпонентной формы в один прием, в таких случаях используют наклонные толкатели и механизм двойного выталкивания.

Наклонный толкатель — это составная часть пресс-формы, которая вставляется до начала отливки, а затем извлекается до раскрытия основных частей формы. Наклонный толкатель двигается перпендикулярно к направлению движения двух полуформ.

Стоит приложить все усилия, чтобы не использовать механизм двойного выталкивания, поскольку он значительно увеличивает сложность и стоимость пресс-формы.

Один из основных приемов, который позволяет отказаться от двойного выталкивания — отказ от использования поднутрений. Поднутрение — это выступ или углубление на поверхности отливки, препятствует выталкиванию изделия из пресс-формы за один ход толкания.

Ситуацию с поднутрениями зачастую можно исправить так: добавляем паз (прорезь) под выступом и используем единичное выталкивание вместо двойного.


В конструкции 1 из-за поднутрения потребуется двойной ход толкания. Паз в конструкции 2 позволяет отказаться от двойного выталкивания и снять деталь с пресс-формы за один ход. Изображение предоставлено Proto Labs.

Равномерная толщина стенки

Одна из важных особенностей литья под давлением, которая оказывает огромное влияние на дизайн устройства — это требование к равномерной толщине стенок отливки. Оно связано с тем, что залитый в форму пластик должен остывать с одинаковой скоростью по всей поверхности детали. При неравномерном охлаждении деталь может деформироваться.

Поэтому при разработке корпуса для литья под давлением вместо более толстых секций используются ребра. Корректное проектирование детали с равномерной толщиной стенок определенно требует опыта.

Использование двойного хода толкания и неравномерной толщины стенок отливки — это две самые распространенные ошибки 3D-дизайнеров, которые не знакомы с техническими ограничениями литья под давлением.

Стоит удостовериться в том, что 3D-моделирование вашего устройства выполняет специалист, который знаком с этой технологией.


Примеры конструкций с одинаковой толщиной стенки. Изображение предоставлено ICO Mold.

Радиус / закругление углов

Идеальные углы и края деталей непрактичны для литья под давлением. Расплавленный полимер не сможет равномерно и полностью заполнить всю форму с острыми краями даже в условиях высокого давления. По крайней мере, не стоит на это надеяться при больших объемах производства.


Пример правильной конструкции угла. Изображение предоставлено ICO Mold.

Все края и углы должны быть закруглены или скошены, чтобы полимер заполнил их равномерно и полностью.

Холодные каналы против горячих каналов

Холодноканальная / горячеканальная подача пластика — это варианты литниковой системы, которая направляет расплавленный полимер в полости пресс-формы.

Широкий литниковый канал позволяет полимеру свободно течь при более низких давлениях. Однако широкие каналы требуют больше времени на охлаждение пластика и создают больше отходов производства, оба эти параметра влияют на себестоимость детали.

С другой стороны, узкий литниковый канал сокращает время охлаждения и уменьшает перерасход материала, и, в конечном счете, минимизируют стоимость отливки. Однако у него есть недостаток: для узкого канала требуется более высокое давление, чтобы протолкнуть расплавленный полимер в форму.

Существует решение, которое позволяет использовать узкие каналы при невысоком давлении — горячеканальная литниковая система.

Прямо в пресс-форму вдоль каналов устанавливают нагревательные элементы, которые поддерживают полимер в более жидком состоянии, благодаря им пластик заполняет пресс-форму при более низком давлении.

К сожалению, за все приходится платить, и у горячих каналов тоже есть свои недостатки: дополнительная сложность при изготовлении оснастки, которая всегда выливается в дополнительные затраты.

В большинстве случаев, по крайней мере, изначально, лучше использовать каналы без нагревательных элементов, т.е. холодноканальную литниковую систему. Всегда стоит начинать с самого простого и недорогого решения.

Линия разъема формы

Если вы внимательно рассмотрите любую пластиковую деталь, то увидите так называемую линию разъема. Она будет расположена в месте соединения двух частей пресс-формы.

Это место сопряжения двух полуформ никогда не бывает идеальным, по контуру всегда вытекает немного полимера. По мере старения и износа пресс-формы эта утечка становится все более заметной.

Очень важно выбрать оптимальное место для линии разъема. В идеале она должна размещаться на невидимой части устройства.

Одноместная и многоместная пресс-формы

На определенном этапе производства появляется возможность сокращения времени отливки за счет многоместных пресс-форм (их еще называют многогнездными). Они используются для увеличения скорости производства и снижения себестоимости заготовок.

Многоместные пресс-формы, как понятно из названия, позволяют создавать несколько копий одной детали за счет одной заливки полимера. Только не стоит использовать эти формы на старте, пока процесс не отлажен и еще не созданы идеальные отливки из одноместных форм. Целесообразно выпустить как минимум несколько тысяч единиц изделий до перехода на многоместные формы.

Как правило, предприниматели с ограниченным бюджетом по-максимуму используют свои одноместные формы, если только сам производитель не финансирует изготовление их пресс-форм.

Семейные пресс-формы

В большинстве случаев для каждой отдельной пластиковой детали в составе устройства используется отдельная форма. Для корпуса понадобится как минимум две части: верхняя и нижняя.

Читайте также:
Маркировка пищевой нержавеющей стали

Но для большинства продуктов потребуется больше двух деталей из пластика. Пресс-формы очень дороги, а покупка нескольких пресс-форм сразу — это серьезное финансовое препятствие, поэтому нужно стремиться к минимальному количеству пластиковых деталей.

Альтернативный вариант минимизации необходимых пресс-форм — использование специального типа многоместных пресс-форм, так называемых семейных. Семейная пресс-форма позволяет объединить несколько различных деталей в одной отливке.

В то время как типичная многоместная (многознездовая) форма создает несколько копий одной и той же детали, семейная форма создает разные детали.

Звучит хорошо, правда? К сожалению, не всё так просто, за всё приходится платить. Основная проблема с семейными формами заключается в том, что каждая деталь в них должна быть примерно одинакового размера.

В противном случае одна из полостей пресс-формы заполнится расплавленным полимером раньше других. Семейные формы должны проектироваться таким образом, чтобы все полости заполнялись полимером с примерно одинаковой скоростью. Это явно ограничивает возможности их применения. Маловероятно, что все детали корпуса будут сходного размера.

Выбор материалов

Сегодня в нашем распоряжении оказалось невероятное разнообразие полимеров в различными характеристиками. Два самых распространенных полимера в производстве электроники — поликарбонат (ПК / PC) и АБС-пластик (ABS /акрилонитрилбутадиенстирол).

Поликарбонат обладает гораздо более высокой устойчивостью к ударам и на вид кажется более качественным по сравнению с АБС. Однако ПК, конечно, дороже АБС.

Поликарбонат — самый популярный пластик в изделиях более высокого класса, его любят за прочность и эстетичный внешний вид.

Если качество поверхности имеет решающее значение для нового продукта, то лучше остановить свой выбор на ПК. Если же продукт рассчитан на низкую ценовую категорию, то лучше выбрать АБС.

Где работать с пресс-формами?

Где лучше производить пластиковые детали для своего устройства: на родине или в Китае? В большинстве случаев лучше начать работу с местным производителем в своей стране (если только вы не живете в стране, где промышленность развита очень слабо).

Затем, когда объемы превысят 10 тыс. штук, для снижения затрат можно переходить к китайскому производителю.

Китай — это просто идеальный выбор для крупносерийного производства. Только не стоит там затевать первичную разработку и отладку процесса. С местными производителями любые вопросы можно будет решить гораздо проще и быстрее.

Первый запуск и первые ошибки делать на местном уровне, а затем перемещать производство в Китай.

Примечание переводчика: важно учитывать, что перевозка пресс-формы из одной страны в другую (а тем более в Китай из Европы) — это сложная и дорогая затея. Поэтому мы выбираем для своих клиентов местных производителей прототипов, а серию — если она в сумме будет крупная — сразу размещаем в Китае с расчетом на амортизацию формы за несколько итераций производства. Ведь если запустить серийное производство у местных производителей, то и пресс-форма будет местная, а ее перевозка в Китай или создание второй формы в Китае себя не оправдает.

Заключение

Эта статья рассчитана на первое знакомство с особенностями литья под давлением. Но даже эти базовые знания помогут вам осознанно выбрать 3D-дизайнера для своего нового продукта.

Для неспециалиста не так уж важно понимать все нюансы этой технологии, достаточно получить общее представление о возможностях и сложностях серийного производства корпуса для электроники.

Теперь вы сможете задавать правильные вопросы при встрече со специалистами, которые займутся разработкой и производством корпуса вашего нового продукта.

Услуга литье под давлением в Москве быстро и недорого

Производство литья под давлением очень широко применяется сегодня во многих сферах нашей повседневной жизни. Так, например, многие даже не задумываются, что результатом данной технологии являются современные мобильные телефоны, телевизоры и прочая бытовая электроника. На производственных мощностях нашего предприятия можно отлить изделия из разных видов металла.

Для чего используют литье под давлением

Современная металлообработка достигла небывалых высот. Сегодня за небольшие сроки и с малыми затратами реально изготовить изделия любой конфигурации и величины, веса, даже превышающего 10 кг, при помощи литья под давлением. Здесь применяются некоторые стали и многие цветные сплавы, такие как медь, цинк, магний, алюминий, свинец и олово.

С помощью высокого давления происходит заполнение пресс-формы расплавленным металлом очень быстро. Таким образом получается достичь нужной формы детали и свести к минимуму неровности, пористости и другие дефекты.

Инженер-технолог “Арсенкский Виктор Михайлович”

Литье под давлением изделий различного назначения востребовано во многих отраслях промышленности:

  • приборостроение;
  • производство автомобилей, кораблей и самолетов;
  • изготовление сантехники;
  • комплектация бытовых приборов, в частности стиральных машин, пылесосов и телефонов необходимыми деталями разного калибра;
  • производство электродвигателей, ДВС, деталей карбюраторов, алюминиевых блоков и т.п.;
  • электроэнергетика, аэрокосмическая промышленность;
  • изготовление жилых отопительных систем.

Хотите получить быстрый расчет стоимости вашего заказа?

    Пришлите файл в формате AutoCad, КОМПАС и других; Пришлите файл в JPEG, PNG, PDF в виде чертежа или наброска;

Как происходит литье под давлением на заказ

Весь процесс должен четко соответствовать установленному регламенту, иначе результат не будет соответствовать нормам. Будут утрачены все достоинства изделий, которые им дает литье под давлением. Технология складывается из определенных этапов:

  1. Смазка пресс-формы – металл не должен застывать до начала процесса прессовки, изделие должно с легкостью извлекаться из лекала. Образующаяся на данном этапе пленка способствует стабилизации температуры внутри емкости и дает возможность использовать ее повторно.
  2. Смыкание пресс-формы – чем сильнее мощность машины, тем крепче будет изделие. По сути, давление при изготовлении объекта формирует его назначение.
  3. Заливка металла – сырье помещается в камеру прессования.
  4. Прессование – посредством поступательных движений под воздействием азота и гидравлики металл поступает в нужную полость.
  5. Снятие готового изделия – застывший объект извлекается из формы.
Читайте также:
Маркировка пищевой нержавеющей стали

В процессе используются по большей части стальные литейные формы. А что касается оборудования, то прессование проходит в литейных машинах либо с холодной, либо с горячей камерой. Первые годятся для отлива медных, магниевых, алюминиевых деталей. Сплавы из них не требуют слишком горячей атмосферы.

Инженер-технолог “Арсенкский Виктор Михайлович”

Последний больше подходит для латунных и цинковых изделий, ведь температура их плавления превышает 900 о С, а непредвиденные перепады могут негативно сказаться на качестве изделий и ускорят износ формы.

Достоинства технологии литья под давлением

Литье под давлением на заказ отличается следующими преимуществами:

  • высокая производительность;
  • отличное качество поверхности изделия;
  • максимальная точность установленных параметров отливки;
  • многоразовое использование одной формы;
  • возможность регулировки скорости поступления расплавленного металла в емкость;
  • создание тонкостенных изделий (тоньше 1 мм);
  • структура материала низкопористая, что означает высокую плотность металла;
  • механическая обработка готового объекта требуется за редким исключением.

К недостаткам можно отнести дороговизну метода из-за сложной оснастки, плохое застывание толстостенных изделий и ограниченности в конфигурациях из-за повышенной хрупкости в процессе отделения от формы.

Где заказать качественное литье изделий под давлением

Вы получаете максимально качественный результат благодаря комплексному подходу нашей команды:

  • конструктивно-технологический анализ;
  • совместное проектирование;
  • создание прототипа;
  • изучение сильных и слабых сторон изделия;
  • создание образца;
  • оптимизация заготовки;
  • производство пресс-формы;
  • имитация литья.

От конкурентов нас отличают следующие преимущества:

  1. Опыт – много лет на рынке металлообработки.
  2. Скорость – высокотехнологичные мощности обеспечивают оперативную работу с минимальными трудозатратами, а значит, с приемлемой стоимостью.
  3. Поддержка – наши специалисты помогут в монтаже и обслуживании даже после исполнения своих обязательств по договору.

Мы дорожим своей репутацией и клиентами, так что гарантируем каждому отменное качество и высокий сервис. Обращайтесь в нашу компанию, если хотите сотрудничать с добросовестными партнерами и опытными специалистами.

Литье металлов под давлением

Основы литья металлов под давлением

Литьё металлов под давлением — способ изготовления отливок из сплавов, при котором сплав приобретает форму отливки, быстро заполняя пресс-форму под высоким давлением от 7 до 700 МПа. Этот способ применяется для сплавов цветных металлов (на основе цинка, алюминия, меди, магния, сплав олово-свинец) из-за их низкой температуры плавления, а также для некоторых сталей. Изделия могут быть массой от десятков граммов до десятков килограммов. Литье металлов под давлением занимает одно из самых высоких мест по объемам массового производства в металлообработке.

Литьём под давлением изготавливают:

детали автомобильных двигателей (в том числе алюминиевые блоки, детали карбюраторов);

детали сантехнического оборудования;

детали бытовых приборов (пылесосы, стиральные машины, телефоны); ранее — детали печатных машинок;

детали компьютеров, мобильных телефонов и прочего аналогичного оборудования.

Применение технологии

Литье под давлением алюминия: используется в легких и высокопрочных узлах. Картер коробки передач и т.д.

Литье под давлением магния: используется в легких и высокопрочных узлах, например: корпуса электро-борудования.

Литье под давлением цинка: используется при производстве игрушек и в деталях малых размеров, а так же в узлах с хорошим качеством поверхности, особенно где есть хромирование.

Литье под давлением латуни: используется в сантехнических изделиях, например, водопроводных кранах, смесителях.

Процесс изготовления изделий

Литейные формы (пресс-формы) обычно изготавливаются из стали. Оформляющая полость формы выбирается подобной наружной поверхности отливки, однако учитываются искажения размеров. Пресс-форма содержит также выталкиватели и подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости изделий. Литейные машины разделяют на два вида — с горячей и холодной камерой прессования. По типу расположения вертикальные и горизонтальные. На рис. 1 дана принципиальная схема работы машин с холодной камерой прессования, расположенной у одних машин горизонтально (a), a y других — вертикально (б). При работе машины жидкий металл мерной ложкой или с помощью автоматического дозатора заливают в камеру прессования 6 и гидравлическим плунжером (прессующим поршнем 7) запрессовывают в пресс-форму. Пресс-формы изготовляют из двух половин (подвижной 3 и неподвижной 5) с вертикальной или горизонтальной плоскостью разъема. Это обеспечивает быстрое извлечение отливок с помощью толкателей 2, которые крепятся с тыльной стороны подвижной пресс-формы.


Рис.1 – Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования:

а — холодной горизонтальной;

б — холодной вертикальной;

1 — плита крепления подвижной части формы;

3 — подвижная матрица формы;

4 — полость формы (отливка);

5 — неподвижная матрица формы;

6 — камера прессования;

7 — прессующий поршень;

9 — тигель нагревательной передачи;

10 — обогреваемый мундштук.

Литейные машины с горячей камерой прессования

Читайте также:
Монтировка для шиномонтажа своими руками

Сплавы на основе цинка, как правило, льются в машинах с горячей камерой прессования. Камера погружена в расплав. Под относительно слабым давлением сжатого воздуха или поршня расплав из камеры вытесняется в пресс-форму.

Скоростная операция. Время цикла менее 1 секунды для маленьких деталей, до 30 секунд для более крупных деталей.

Рабочее давление в диапазоне от 100-300 атм.

Обычные пресса или небольшие высокоскоростные установки.


Рис.2 – Схема литья под давлением на машинах с горячей камерой прессования:

Литейные машины с холодной камерой прессования

Такие машины используются для литья под давлением алюминиевых, магниевых, медных сплавов. Литьё в пресс-формы происходит под давлением от 35 до 700 МПа.

Инжекторный плунжер и цилиндр не опускаются в расплавленный.

Расплавленный металл разливается ковшом механически или вручную.

Более длительное время цикла. Может достигать 1 мин.

Рабочее давление 200-700 psi Al и Mg (13-47 атм.).

Рабочее давление 400-1000 psi Cu (27-68 атм.).


Рис.3 – Схема литья под давлением на машинах с холодной камерой прессования:

Основные преимущества литья под давлением

К основным преимуществам технологии литья под давлением можно отнести:

  • высокую производительность;
  • высокое качество поверхности (5-8 классы чистоты для алюминиевых сплавов);
  • точные размеры литого изделия (3-7 классы точности);
  • минимальная потребность в механической обработке изделия.

Процессы литья под давлением

Существуют следующие этапы литья под давлением:

Первый этап: раскрытие пресс-формы и смазка.
Это необходимо для того, чтобы готовая отливка легко отходила от полостей пресс-формы и металл в поршне не застывал до того, как он будет запрессован. Также образуется пленка, которая помогает стабилизировать температуру и защищает поверхность пресс-формы, что увеличивает срок службы оснастки.

Второй этап: смыкание пресс-формы.

Третий этап: заливка металла в поршень.
После смазки пресс-формы и поршня рабочий зачерпывает из печи необходимое количество металла и заливает его в горловину поршня.

Четвертый этап: запрессовка металла.
Поршень под воздействием пневматики, в которую как правило закачан азот, совершает поступательное движение и закачивает металл в камеру прессования.

Пятый этап: снятие готового изделия.

Смазочные материалы для литья под давлением

Перед началом, а также и во время работы рабочую поверхность пресс-формы покрывают смазкой линейка Petrofer Formol. Смазки для холодного пуска наносятся на холодные штампы в начале операции, то есть в тот момент, когда смешивающиеся с водой жидкие смазочные материалы еще не образуют достаточную пленку из-за низких температур матрицы. Смазка частично предохраняет форму от термического удара и, следовательно, увеличивает сроки службы формы, она способствует более легкому извлечению отливки из формы, предохраняя форму от приваривания. Смазка помогает получить также более качественную поверхность отливки. Смазки для холодного пуска используют в качестве разделительного состава при производстве отливок из свинцовых сплавов. Данные продукты практически не эмульгируются, и требуется их удаление методом скиммирования.

При литье под давлением в 90-Х годах применяли в основном жирные смазки на основе минеральных масел, которые при сгорании не дают минеральных осадков. При литье алюминиевых сплавов применяли смесь масла с графитом или смесь графита с воском и вазелином и др.

Современные водосмешиваемые и чистые масла отвечают следующим требованиям:

нанесение смазочного материала методом микро-напыления под давлением. Очень тонкий слой смазки должен обеспечивать весь предъявляемый функционал и способствовать экономичности расхода.

высокие проникающие свойства и устойчивость к температуре, отсутствие воспламенения и образования дыма. Применение продукта для различных сложностей геометрических форм.

состав смазки должен обеспечивать высокий эффект отделения металла из формы, оставлять после отделения минимальное накопление осадков.

легкое удаление отложений и очистка оборудования. Остатки на литых компонентах должны быть совместимы с процессами окраски и гальванике изделий.

высокие концентрации смешения с водой 1:50-1:200.

устойчивость к поражению микроорганизмами и стабильность эмульсии, минимальное влияние на здоровье человека и окружающую среду.

долгий срок службы смазки на форме, отсутствие стекания образования сгустков и содержания твердых веществ в составе.

равномерное охлаждение формы, коррозионная защита узлов и оснастки, улучшенное прохождение метала.

Смазку наносят тонким, ровным слоем через 1—2 заливки. Для получения качественного изделия необходимо соблюдать определенные значения удельного давления прессования.

Продукция PETROFER для литья металла под давлением

Компания PETROFER предлагает своим клиентам продукты, отвечающие всем потребностям современной промышленности.

Линейка продуктов DIE-LUBRIC – смазочные материалы для литья металлов под давлением в портфеле продуктов Petrofer. Водосмешиваемые и чистые масла подходят для смазки форм при литье под давлением изделий из алюминия, цинка, магния, меди и металлов различных сплавов. Продукты разделяются для применения в машинах как горячего литья, так и холодного литья; оптимизированы для универсального и специального применения. Имеют экономичный расход, хорошую защиту от коррозии. Состав продуктов максимально безопасен для здоровья человека и окружающей среды.

При этом стоит отметить, что могут быть улучшены следующие факторы:

Литье под высоким давлением

Способ производства металлического литья под высоким давлением предусматривает принудительное заполнение (с высокой скоростью впуска от 0,5 до 120 м/с) полости пресс-формы под воздействием внешних сил и затвердевание отливки под избыточным давлением.

Данный способ обеспечивает эффективное изготовление отливок с высокой размерной точностью (по 3-5 — му классу точности) и низкой шероховатостью поверхности (по 5-8-му классу) из сплавов цветных металлов в массовом и серийном производстве. Отливки можно производить с готовыми отверстиями, накаткой, резьбой, цифрами и надписями, при этом минимальная толщина стенки отливки может составлять 0,6 мм. По уровню механизации, производительности, точности отливок и минимальной продолжительности технологического цикла способ литья под давлением превосходит все известные способы производства точного литья.

Читайте также:
Мягкий пуск болгарки своими руками

Рис. 1: Схема литья под высоким давлением на машине с холодной горизонтальной камерой прессования

Принципиальная схема работы наиболее распостраненной машины для литья под высоким давлением с холодной горизонтальной камерой прессования приведена на рис. 1. В полость 2 цилиндра прессования (рис. 1.а) заливается расплав, который запресовывается поршнем 1 (рис. 1.б) в рабочую полость 3 через литниковый канал. После затврдевания расплава, подвижная полуформа 5 (вместе с отливкой и литниковым остатком) отходит и перемещается до тех пор, пока упор 8 не встретит на своем пути ограничитель хода (рис. 1.в). С помощью специальных выталкивателей 4 отливка удаляется из пресс-формы (рис. 1.г), при этом, неподвижная полуформа 6 с рабочей плитой 7, остается на месте, прессующий поршень перемещается в исходную позицию.

В зависимости от конструктивного расположения камеры прессования (вертикального или горизонтального) машины литья под давлением подразделяют на машины литья под давлением с вертикалиной камерой прессования и машины литья под давлением с горизонтальной камерой прессования, а в свою очередь, в зависимости от устройства камеры прессования, различают процессы литья на машинах с холодной (см. рис. 1) и с горячей (см. рис. 2) камерами прессования.

Машины с горячей камерой прессования находят широкое применение для производства мелкого литья из цинковых, оловянных, свинцово-сурьмяных сплавов, которые невозможно изготовить на машинах литья под давлением с холодной камерой прессования из-за перемерзания камеры прессования по причине их низкой температуры плавления и малой порции металла. Горячекамерные машины более производительны, но развивают значительно меньшее давление запирания чем холоднокамерные. Технологическая схема производства литья под высоким давлением на горячекамерных машинах представлена на рис. 2.

Рис. 2: Схема литья под высоким давлением с горячей камерой прессования

В горячекамерных машинах камера прессования 1, располагается в тигле 2 и сообщается с ним отверстием 3, через которое в нее поступает расплав (рис. 2.а). При движении поршня в низ, отверстие 3 перекрывается и расплав, по обогреваемому каналу 5, поступает в полость пресс-формы 6 (рис. 2.б). После затвердевания отливки, поршень 4 возвращается в исходное положение, а остатки расплава из канала 5 сливаются в камеру прессования (рис. 2.в). Пресс-форма раскрывается и отливка 7 извлекается выталкивателями 8 из пресс-формы, после чего следует закрытие пресс-формы и цикл повторяется.

В производственной практике наибольшее распространение получили машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования, способные развивать значительные усилия запирания и прессования, имеющие крупные камеры прессования, что благоприятствует использованию их для изготовления отливок из алюминиевых, медных и магниевых сплавов, а также машины литья под давлением с вертикальной горячей камерой прессования, которые предназначены для изготовления мелких, тонкостенных отливок, т.к. в камерах прессования, работающих в жидком расплаве, трудно создать высокое давление, необходимое для получения крупногабаритных отливок.

Способ литья под высоким давлением позволяет получать с высокой производительностью тонкостенные отливки сложной конфигурации, с высокой точностью и низкой шероховатостью поверхности. Высокая скорость охлаждения металла в металлической пресс-форме под избыточным давлением способствует измельчнию структуры материала отливки, повышению прочностных характеристик, снижению усадочных дефектов.

Литье под давлением находит широкое применение во всех сферах машиностроения, но наиболее востребованным потребителем данного литья является автомобилестроение, которое в настоящее время очень активно развивается, а в конкурентной борьбе между ведущими автопроизводителями, наличие легких, прочных деталей ведет к снижению веса автомобиля, что создает значительные конкурентные преимущества. Все это способствует развитию производства литья под давлением и постоянному притоку инвестиций. характерные отливки для автомобилестроения: блоки цилиндров, голоки, корпуса коробки передач, детали рулевого управления и т.д.

Размеры и вес отливок зависят от мощность машин, на которых осуществляется производство: чем большее усилие запирания пресс-формы создает механизм машины, чем большее давление создает механизм прессования, чем выше скорость перемещения механизма прессования, тем больших размеров отливки можно получить на данной машине. В качестве примера отметим, что на сегодняшний день машина модели OL 4600R компании «IDRA», Италия развивает усилие запирание — 4691 т и усилие впрыска — 2255 кН, что позволяет производить отливки из алюминиевых сплавов весом — 83,7 кг.

Машинное производство литья под давлением позволяет легко механизировать и автоматизировать производство. В настоящее время разработчики машин литья под давлением производят автоматизированные и роботизированные ячейки производства литья под давлением, где изготовление отливок осуществляется без участия человека: автоматизированная подача металла в камеру прессования, извлечение готовых отливок из пресс-форм, отделение прессостатка, вырубка облоя, зачистка, транспортировка, пропитка и т.д.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: