Все, что вам нужно знать о литье металлов

Литье металлов — процесс металлообработки, в котором используется жидкий металл и форма, существует уже тысячи лет.

На протяжении всей своей истории литье 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 металлов, в том числе его многочисленные варианты — литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и т. д. — и наиболее распространенные металлы для литья.

Что такое литье металлов?

Литье металла — это производственный процесс, в ходе которого расплавленный жидкий металл заливают в форму.

Внутренняя часть пресс-формы сконструирована с отрицательным впечатлением от изготавливаемой детали, поэтому, когда расплавленный металл охлаждается и затвердевает внутри формы, он принимает форму конечной детали. Затем готовую деталь можно извлечь из формы.

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

Хотя литье металла является универсальным процессом, литые детали имеют определенные конструктивные ограничения, и инженеры должны учитывать усадку металла на этапе 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 в процессе может быть гораздо больше этапов, и разные процессы литья металла работают по-разному.

Ниже приведен упрощенный обзор процесса литья металла. Обратите внимание, что некоторые шаги различаются для разных вариантов приведения, а некоторые вообще опущены.

<б>1. Делаем выкройку :Начиная с самого начала, многие процессы литья металлов требуют изготовления шаблона, дубликата конечной детали, которая используется для изготовления формы. Узоры могут быть как постоянными, так и одноразовыми и могут быть изготовлены из таких материалов, как воск, дерево и пластик.

<б>2. Создание ядра :Для литья полых деталей может потребоваться разработка стержня, цельного куска материала, помещенного в полость формы, который формирует внутреннюю геометрию литой детали. (Например, цилиндрический стержень внутри большей цилиндрической формы позволит получить отлитую деталь в форме трубы.)

<б>3. Изготовление формы :Формы изготавливаются по-разному в зависимости от процесса. Например, постоянные металлические формы могут быть изготовлены с использованием станка с ЧПУ, а песчаные формы изготавливаются путем нанесения песчаной смеси на внешнюю часть модели. Практика изготовления форм известна как изготовление форм и является специальной дисциплиной.

<б>4. Заполнение формы :Металл нагревают до плавления, затем заливают или заливают в форму. Например, при гравитационном литье расплавленный материал выливается вниз в полость; при литье под высоким давлением он вдавливается в полость под высоким давлением, при этом требуется большое усилие зажима, чтобы удерживать пресс-форму в надежном месте.

<б>5. Удаление детали :Как только отлитая деталь остынет и затвердеет, ее извлекают 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 половины металлической формы раздвигаются и снова готовы к использованию.

<б>6. Постобработка :Литые металлические детали могут потребовать очистки — например, для удаления остатков формы — или других этапов последующей обработки, прежде чем они будут готовы к использованию.

Преимущества литья металлов

Существует множество причин для выбора литья металла перед другими вариантами металлообработки, такими как ковка или обработка на станках с ЧПУ. Вот некоторые из ключевых преимуществ литья металлов:

• Подходит для массового производства
• Может производить большие и тяжелые детали
• Может производить детали с очень толстыми стенками
• Подходит для больших 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 обработкой на станках с ЧПУ), трудоемкость и, как правило, высокие минимальные объемы заказа.

Основные виды металлического литья

Литье под давлением

Один из наиболее важных видов литья металла для сложных и детализированных деталей. Литье под давлением использует две многоразовые матрицы из инструментальной стали. в качестве оснастки. Процесс похож на литье пластмасс под давлением:расплавленный материал вдавливается в полость под высоким давлением. , что позволяет инженерам изготавливать детали с мелкими деталями.

Стоимость создания нестандартных штампов высока, что делает этот процесс более распространенным в массовом производстве. Однако после изготовления эти штампы можно использовать много раз. Литье под давлением, как правило, имеет превосходную чистоту поверхности.

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

Гравитационные забросы

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

Литье под действием силы тяжести предшествовало всем другим методам литья металлов, а детали, отлитые под действием силы тяжести, существовали тысячелетиями. 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 одноразовой модели и формы:оба изделия разрушаются в процессе литья (хотя расплавленный воск часто можно использовать повторно).

Как и гравитационное литье, литье по выплавляемым моделям насчитывает тысячи лет. В процессе литья по выплавляемым моделям из воска или аналогичного материала изготавливается шаблон — иногда вручную, иногда с помощью 3D-принтера из смолы — до того, как вокруг шаблона заливают огнеупорный материал для изготовления формы.

инвестиции это керамический слой, нанесенный вокруг рисунка, который затем функционирует как форма для расплавленного металла. Этот керамический слой удаляется в ходе процесса, называемого удалением. .

Отливка в песчаные формы

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

В процессе литья в песчаные формы модель погружается в песок, находящийся в специальной коробке, называемой опокой. . Уплотняя песок вокруг узора, можно сделать форму, в которую можно залить расплавленный металл.

Песок, используемый в процессе литья металла, может быть зеленым песок (влажная глина) или воздушная установка песок (сухой песок с клеем).

Другие процессы литья

В производстве используются еще десятки процессов литья металлов, в том числе формование суглинка и формование оболочек — процессы с одноразовыми формами — и процессы с постоянными формами, такие как центробежное литье и непрерывное литье.

Давление литья:высокое или низкое?

Литье металлов под давлением — ценный процесс металлообработки, и его можно разделить на две дополнительные 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.

Идеально подходит для мягких сплавов, таких как алюминий и цинк, литье под высоким давлением включает в себя подачу жидкого металла в форму под высоким давлением и высокой скоростью, требуя мощного пресса, чтобы держать форму закрытой. Поэтому 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 подается в форму. Подходит для сплавов с низкой температурой плавления. Несмотря на то, что процесс литья под низким давлением происходит медленнее, чем литье под давлением, он подходит для сложных геометрических форм и позволяет производить очень прочные детали.

Преимущества литья под низким давлением:

• Сильные стороны
• Сложная геометрия

Литейные металлы

Для процесса литья подходят различные металлы. Однако три наиболее распространенных литейных материала, принимаемых 3ERP, – это алюминий, цинк и магний.

Алюминиевое литье

Литье алюминия является наиболее распространенным способом формования алюминия. Он используется для производства промышленных и автомобильных деталей, таких как трансмиссии и двигатели, из таких сплавов, как A380 и A383.

Существует несколько способов литья алюминия. Литье алюминия под давлением отлично подходит для крупносерийного производства из-за его скорости и отличной чистоты поверхности; литье в постоянную форму подходит для особо прочных алюминиевых деталей; а литье в песчаные формы подходит для литья алюминия в небольших количествах и сложной геометрии.

Независимо от процесса литья, литье алюминия позволяет изготавливать прочные и легкие детали, поэтому они очень универсальны.

Цинковое литье

Цинковые сплавы являются популярными, доступными и широко доступными металлами, подходящими для литья. Литье цинка обычно включает литье под высоким давлением, что обеспечивает высокую производительность и минимальные требования к последующей обработке.

Из-за высокой литейной текучести цинка литье цинка может привести к получению деталей с очень тонкими стенками и мелкими деталями. Цинк также может подвергаться холодной штамповке для лучшего соединения.

Производители могут выбирать между цинковыми сплавами ZAMAK или цинко-алюминиевыми (ZA) сплавами. К деталям из литого цинка относятся автомобильные компоненты, детали кондиционеров и электронные компоненты.

Магниевое литье

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 облегчения конструкции. Другими преимуществами литья из магния являются очень тонкие стенки, отличная детализация и хорошее соотношение жесткости и веса.

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

3ERP — специалист по прототипированию с надежной сетью литейных компаний, доступных для вашего следующего проекта, независимо от того, насколько он мал. Получите бесплатное предложение сегодня.