Все, что вам нужно знать о литье металла

Все, что вам нужно знать о литье металла

Литье металла, процесс обработки металла с использованием жидкого металла и формы, существует уже тысячи лет.

На протяжении всей своей истории литье из металла использовалось для изготовления всего, от мечей до ветряных турбин, и сегодня это один из самых ценных и универсальных методов изготовления высококачественных металлических деталей.

В этом руководстве рассматриваются основы литья металла, включая его многочисленные варианты — литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и т. Д., А также наиболее распространенные литые металлы.

Что такое металлическое литье?

Литье металла — это производственный / производственный процесс, который включает заливку расплавленного жидкого металла в форму.

Внутренняя часть формы спроектирована с учетом негативного впечатления от изготавливаемой детали, поэтому, когда расплавленный металл охлаждается и затвердевает внутри формы, он принимает форму конечной детали. Готовую деталь можно вынуть из формы.

В зависимости от изготавливаемых деталей и используемых металлов существуют различные разновидности литья металлов, каждая из которых имеет свои особые преимущества. Узоры, формы и техники заполнения могут сильно различаться между этими разновидностями.

Хотя литье металла — это универсальный процесс, литые детали подвержены определенным конструктивным ограничениям, и инженеры должны учитывать усадку металла на стадии охлаждения.

Объяснение процесса литья металла

Процесс центрального литья металла включает в себя нагрев металла, заливку его в форму, ожидание, пока он остынет и затвердеет, а затем извлечение готовой детали из формы. На самом деле этапов процесса может быть намного больше, и разные процессы литья металла работают по-разному.

Ниже приводится упрощенный обзор процесса литья металла. Обратите внимание, что некоторые шаги различаются для разных вариантов литья, а некоторые вообще опускаются.

1. Изготовление выкройки . Начиная с самого начала, многие процессы литья металла требуют изготовления выкройки, копии последней детали, которая используется для изготовления формы. Выкройки могут быть постоянными или одноразовыми и могут быть изготовлены из таких материалов, как воск, дерево и пластик.

2. Изготовление стержня : Для отливки полых деталей может потребоваться спроектировать стержень, твердый кусок материала, помещенный внутри полости формы, который формирует внутреннюю геометрию отливки. (Например, цилиндрический сердечник в более крупной цилиндрической форме приведет к получению литой детали в форме трубы.)

3. Изготовление формы : Формы изготавливаются по-разному в зависимости от процесса. Например, постоянные металлические формы можно изготавливать с помощью станка с ЧПУ, а формы из песка — путем нанесения смеси песка на внешнюю поверхность узора. Практика изготовления форм известна как изготовление форм и является специализированной дисциплиной.

4. Заполнение формы : металл нагревают до плавления, затем заливают или вдавливают в форму. Например, при литье под действием силы тяжести расплавленный материал заливается в полость вниз; при литье под высоким давлением он вдавливается в полость под высоким давлением с высокими усилиями зажима, необходимыми для обеспечения надежности штампа.

5. Удаление детали : как только литая деталь остынет и затвердеет, ее вынимают из формы. Для таких процессов, как литье в песчаные формы, это означает, что форма должна быть разрушена, чтобы добраться до детали внутри; для постоянных форм две половинки металлической формы разъединяются и снова готовы к использованию.

6. Последующая обработка . Литые металлические детали могут потребовать очистки — например, для удаления остатков формы — или других этапов последующей обработки, прежде чем они будут готовы к использованию.

Преимущества металлического литья

Существует множество причин, по которым следует выбирать литье металла по сравнению с другими вариантами металлообработки, такими как ковка или обработка с ЧПУ. К основным преимуществам литья металла можно отнести:

  • Подходит для массового производства
  • Может производить большие и тяжелые детали
  • Может производить детали с очень толстыми стенками
  • Подходит для крупных цельных деталей (а не для сборных компонентов)
  • Отличные несущие качества
  • Идеально подходит для некоторых легких сплавов
  • Универсальность материалов

Ограничения металлического литья включают неизбежные дефекты, ограниченную точность размеров (по сравнению, например, с ЧПУ), трудоемкость и, как правило, высокие минимальные объемы заказа.

Основные виды литья по металлу

Литье под давлением

Один из наиболее важных типов литья металлов для сложных и детализированных деталей, литье под давлением, использует в качестве инструмента два многоразовых штампа из инструментальной стали . Процесс похож на литье пластика под давлением: расплавленный материал под высоким давлением нагнетается в полость , что позволяет инженерам изготавливать детали с мелкими деталями.

Стоимость изготовления нестандартных штампов высока, что делает этот процесс более распространенным в массовом производстве. Однако после изготовления эти штампы можно использовать много раз. Отливки под давлением обычно имеют отличную поверхность.

Литье алюминия под давлением и литье под давлением магния широко используются для изготовления высококачественных деталей.

Литье под действием силы тяжести

Как и литье под давлением, гравитационное литье — это способ литья металла с использованием многоразовой металлической формы. Однако гравитационное литье полагается на силы тяжести для перемещения жидкого металла через форму сверху вниз, а не на давление. Формы должны быть предварительно нагреты перед первой разливкой и часто изготавливаются из чугуна из-за его низкой термической усталости.

Литье под действием силы тяжести предшествует всем остальным методам литья металлов, при этом детали, отлитые под действием силы тяжести, существовали тысячелетия. Это форма постоянного литья в формы; альтернативы процессу гравитационного литья включают давление газа и вакуум.

Литье по выплавляемым моделям (литье по выплавляемым моделям)

Литье по выплавляемым моделям или литье по выплавляемым моделям — это способ литья металла с использованием расходного шаблона и формы: оба элемента разрушаются в процессе литья (хотя расплавленный воск часто можно использовать повторно).

Как и гравитационному литью, литью по выплавляемым моделям тысячи лет. Во время процесса литья по выплавляемым моделям из воска или аналогичного материала изготавливается узор — иногда вручную, иногда с использованием смоляного 3D-принтера — до того, как огнеупорный материал заливается вокруг модели для изготовления формы.

Паковочная масса — это керамический слой, нанесенный вокруг рисунка, который затем функционирует как форма для расплавленного металла. Этот керамический слой удаляется в процессе, называемом распаковкой .

Литье в песчаные формы

Литье в песчаные формы — это простой многовековой метод литья металла, более доступный по сравнению с альтернативными методами. В качестве материала для форм используется песок (смешанный со связующим материалом, таким как глина), и формы способны выдерживать высокие температуры.

В процессе литья в песчаные формы узор погружается в песок, содержащийся в специальной коробке, называемой колбой . Уплотняя песок вокруг рисунка, можно сделать форму, в которую можно заливать расплавленный металл.

В качестве песка, используемого в процессе литья металла, может быть зеленый песок (влажная глина) или песок, отвержденный воздухом (сухой песок с клеем).

Другие процессы литья

В производстве используются еще десятки процессов литья металлов, включая формование суглинка и формование оболочки — оба процесса одноразовой формы — и постоянные процессы формования, такие как центробежное литье и непрерывное литье.

Давление литья: высокое или низкое?

Литье металла под давлением — ценный процесс металлообработки, и его можно разделить на две следующие категории: литье под высоким давлением и литье под низким давлением. Выбор правильного давления зависит от таких факторов, как материал, толщина стенки и размер детали.

Литье под высоким давлением является более распространенным методом, чем литье под низким давлением, и используется более чем в два раза чаще.

Литье под высоким давлением, идеально подходящее для мягких сплавов, таких как алюминий и цинк, включает нагнетание жидкого металла в форму при высоком давлении и высокой скорости, что требует мощного пресса, чтобы форма оставалась закрытой. Следовательно, этот процесс дороже, чем литье под низким давлением.

Преимущества литья под высоким давлением:

  • Быстрое производство
  • Возможны тонкие стены
  • Гладкая поверхность
  • Минимальная усадка

Литье под низким давлением — это более медленная форма литья под давлением, при которой расплавленный металл более мягко нагнетается в форму. Подходит для сплавов с низкими температурами плавления. Хотя процесс литья под низким давлением медленнее, чем литье под высоким давлением, он подходит для сложных геометрических форм и позволяет получать очень прочные детали.

Преимущества литья под низким давлением:

  • Сильные части
  • Сложная геометрия

Литейные металлы

Для литья подходят самые разные металлы. Однако тремя наиболее распространенными литейными материалами, принятыми 3ERP, являются алюминий, цинк и магний.

Литье алюминия

Литье алюминия — самый распространенный способ формования алюминия. Он используется для производства таких изделий, как промышленные и автомобильные детали, такие как трансмиссии и двигатели, из таких сплавов, как A380 и A383.

Есть несколько способов выполнить литье алюминия. Литье алюминия под давлением отлично подходит для крупносерийного производства благодаря своей скорости и отличной чистоте поверхности; постоянное литье в формы подходит для изготовления сверхпрочных алюминиевых деталей; литье в песчаные формы подходит для литья алюминия в небольших количествах и сложной геометрии.

Независимо от процесса литья, литье алюминия позволяет получать прочные и легкие детали, что делает его универсальным.

Цинковое литье

Цинковые сплавы — популярные, доступные и широко доступные металлы, пригодные для литья. Литье цинка обычно включает литье под высоким давлением, что обеспечивает высокую производительность и минимальные требования к постобработке.

Из-за высокой текучести цинка при отливке можно получить детали с очень тонкими стенками и мелкими деталями. Цинк также может быть подвергнут холодной деформации для лучшего соединения.

Производители могут выбирать между цинковыми сплавами ZAMAK или цинк-алюминиевыми (ZA) сплавами. К литым цинковым деталям относятся автомобильные компоненты, детали систем кондиционирования воздуха и электронные компоненты.

Литье из магния

Литье, в частности литье под высоким давлением, на сегодняшний день является наиболее распространенным процессом металлообработки для изготовления деталей из магния, на долю которого приходится около 98% производства деталей из магния.

Поскольку магний является самым легким из всех конструкционных металлов, он идеально подходит для применения в легких конструкциях. К другим преимуществам отливки из магния относятся очень тонкие стенки, отличная детализация и хорошее соотношение жесткости к весу.

В небольших количествах детали из магния также можно изготавливать с помощью гипсового литья, хотя для профессионального применения лучше всего подходит литье под давлением из магния.

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Обработка делрина: советы, преимущества и применение

Обработка делрина: советы, преимущества и применение

От автомобилей до бытовой электроники и кухонной посуды Delrin можно встретить повсюду: из высокопрочного термопласта ...