Материалы для литья под давлением и когда их использовать

Литье под давлением — это высокоточный и эффективный процесс производства металла для промышленных, коммерческих и потребительских товаров. С инструментами, которые служат очень долго, литье под давлением подходит для изготовления сложных металлических деталей, предлагая большую ценность, когда дело доходит до массового производства.

Подходящие материалы для литья под давлением могут быть получены из нескольких металлов. В основном это цветные металлы (металлы, не содержащие значительного количества железа), хотя иногда можно использовать и черные металлы. Основными материалами для литья под давлением являются алюминий. , магний и цинк сплавы, каждый из которых имеет определенные преимущества и подходящие области применения.

В этой статье рассматриваются лучшие материалы для литья под давлением, перечисляются их соответствующие преимущества и общие области применения в мире производства.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением - это форма литья металлов, семейство процессов, при которых расплавленный металл заливается или нагнетается в полость формы. Существует множество форм литья металлов, включая литье в песчаные формы (низкая стоимость), литье по выплавляемым моделям (малый объем) и литье под давлением (большой объем). Процессы литья различаются по типам шаблонов, типам форм, совместимым материалам и методам доставки материалов (например, заливка под действием силы тяжести или впрыскивание под высоким давлением).

В семействе литья металлов литье под давлением особенно подходит для крупносерийного производства сложных деталей. Это связано с тем, что в нем используется постоянная форма в виде двух штампов из инструментальной стали. . Эти штампы дороги в изготовлении — обычно с помощью механической обработки — но служат очень долго и приносят пользу в долгосрочной перспективе.

Литье под давлением используется во многих отраслях промышленности при производстве промышленных, коммерческих и потребительских товаров. По сравнению с другими методами литья металлов, он лучше подходит для деталей малого или среднего размера, требующих хорошего качества поверхности.

Процесс литья под давлением

Литье под давлением имеет несколько вариантов (обсуждаемых в следующем разделе), но процесс обычно следует установленной процедуре.

Перед началом литья под давлением производитель должен получить два металлических штампа:половину штампа для крышки и половину штампа для выталкивателя. Вместе эти две матрицы образуют инструмент для литья под давлением, а зазор между двумя половинками матрицы функционирует как полость формы. Матрицы обычно изготавливаются из закаленной инструментальной стали, обладающей высокой прочностью.

Первый правильный этап процесса литья под давлением включает подготовку штампов для литья. Это влечет за собой нанесение смазки (обычно на водной основе) к стенкам полости, гарантируя, что отливки не прилипнут к внутренней части штампов. Смазка также помогает контролировать температуру.

Следующий этап – доставка материалов. В большинстве установок для литья под давлением машина для литья под давлением впрыскивает расплавленный металл в полость пресс-формы под высоким давлением — хотя точная степень давления зависит от типа материала и от того, является ли машина для литья под давлением с горячей или холодной камерой. Давление обеспечивает проникновение материала даже в самые маленькие щели, и это давление поддерживается по мере того, как расплавленный металл остывает и затвердевает, чтобы уменьшить усадку.

После того, как металл остынет и затвердеет в полости формы, отливка выталкивается. открывая штампы и осторожно выталкивая отливки из штампов выталкивающими штифтами. Сразу же после выброса можно приготовить еще один выстрел, что позволяет быстро изготовить идентичные детали в массовом порядке.

Завершающим этапом процесса литья под давлением является встряхивание. этап, который включает резку (вручную или с помощью специального оборудования) избыточных кусков металла, прикрепленных к отливке, включая заусенцы с линии разъема и любых литников, направляющих и литников (части конструкции штампа, которые позволяют расплавленному металлу попадать в форму). полость).

Литье под давлением обеспечивает превосходную чистоту поверхности, которая не требует такого же уровня последующей обработки, как, например, детали, изготовленные на станке или напечатанные на 3D-принтере.

Литье под давлением с горячей камерой и литье под давлением с холодной камерой

Литье под давлением делится на два основных подтипа:литье под давлением с горячей камерой и литье под давлением с холодной камерой. Эти подтипы различаются местом плавления металла и способом его впрыскивания. Важно отметить, что только определенные материалы подходят для литья под давлением с горячей камерой . (Обратите внимание, что для литья под давлением в холодной камере по-прежнему требуется полностью расплавленный металл; при этом металл не обрабатывается в твердой форме.)

Главной особенностью литья под давлением с горячей камерой является возможность нагрева металла внутри машины для литья под давлением. Иногда их называют машинами с гибкой шеей. , эти системы содержат зону внутреннего сгорания и котел для расплавленного металла. Поршень (гидравлический или пневматический) выталкивает расплавленный металл из камеры в матрицу, после чего камера может быть немедленно заполнена для подготовки к следующему выстрелу.

Литье под давлением с холодной камерой требует внешнего нагрева материалов для литья под давлением, а затем расплавленный металл должен быть перенесен в машину для литья под давлением с помощью передающей трубы. или ковш . Плунжер выталкивает расплавленный металл из камеры в форму (при более высоком давлении, чем при литье под давлением с горячей камерой). Этот процесс более медленный, так как металл необходимо переносить из внешнего источника для каждого выстрела.

Хотя литье под давлением с горячей камерой быстрее, оно более ограничено в совместимости с материалами. Обычно он работает только для металлов с низкой температурой плавления, таких как сплавы цинка, магния и свинца. Он не может обрабатывать алюминиевые сплавы, так как они могут поглощать железо из камеры.

Соображения относительно материалов для литья под давлением

Производители должны учитывать определенные факторы и переменные при выборе материалов для литья под давлением. К ним относятся:

• Подходит ли материал для литья под давлением с горячей камерой
• Материальные затраты
• Косвенные затраты на материалы (например, любая необходимая дополнительная постобработка)
• Структурные свойства материала
• Сила
• Вес
• Отделка поверхности
• Обрабатываемость

Все эти факторы следует учитывать при выборе материала для литья под давлением для деталей или прототипов.

Алюминиевые сплавы для литья под давлением

Алюминий является одним из основных металлов для литья под давлением, а алюминиевые сплавы используются при литье под давлением в холодной камере. Эти сплавы обычно содержат кремний, медь и магний.

Алюминиевые сплавы для литья под давлением легкие и обладают хорошей стабильностью размеров, что делает их хорошим выбором для сложных деталей с мелкими деталями. Другие преимущества включают хорошую коррозионную стойкость, термостойкость, тепло- и электропроводность.

Обычные алюминиевые сплавы для литья под давлением включают:

• 380 :алюминиевый сплав общего назначения, который сочетает в себе литейные свойства и хорошие механические свойства. Он используется в самых разных продуктах, включая кронштейны двигателя, мебель, корпуса электроники, рамы, ручки, коробки передач и электроинструменты.
• 390 :Сплав с превосходной износостойкостью и виброустойчивостью. Он был разработан специально для литья под давлением блоков автомобильных двигателей, а также подходит для корпусов клапанов, рабочих колес и корпусов насосов.
• 413 :алюминиевый сплав с превосходными литейными свойствами. Он имеет хорошую герметичность и поэтому используется для таких продуктов, как гидравлические цилиндры, а также архитектурные детали и оборудование для пищевой и молочной промышленности.
• 443 :самый пластичный из алюминиевых сплавов для литья под давлением, этот сплав подходит для товаров народного потребления, особенно тех, которые требуют пластической деформации после литья.
• 518 :пластичный алюминиевый сплав с хорошей коррозионной стойкостью. Он используется в различных продуктах, включая фурнитуру для самолетов, декоративную фурнитуру и компоненты эскалаторов.

Магниевые сплавы для литья под давлением

Магний — еще один очень популярный материал для литья под давлением. Он даже легче, чем алюминий, с дополнительным преимуществом в том, что он хорошо поддается механической обработке, что делает его пригодным для литых деталей, требующих дополнительной механической обработки деталей или механической обработки поверхности.

Основным преимуществом магниевых сплавов для литья под давлением является их пригодность для литья под давлением с горячей камерой, что делает их более простыми в использовании, чем такие металлы для литья под давлением, как алюминий. Другие элементы в сплавах магния включают алюминий, цинк, марганец и кремний.

Обычные магниевые сплавы для литья под давлением включают:

• AZ91D :Сплав общего назначения с хорошими литейными свойствами, коррозионной стойкостью и соотношением прочности к весу. Приложения включают механические компоненты и компоненты силовой передачи.
• AM60 :Сплав с хорошими литейными свойствами, прочностью, гашением вибрации и пластичностью. Он используется в автомобильных компонентах, таких как каркасы сидений и панели.
• Редкоземельные сплавы AS41B и AE42 :Сплавы с превосходной термостойкостью, а также хорошим сопротивлением ползучести, коррозионной стойкостью и пластичностью. Оба сплава используются в деталях двигателя.

Цинковые сплавы для литья под давлением

Другой важной категорией металлов для литья под давлением являются цинковые сплавы. Цинк, отливаемый в машине для литья под давлением с горячей камерой, является наиболее удобным для производителей материалом для литья под давлением и обладает другими преимуществами, такими как ударная вязкость, пластичность и пригодность для нанесения покрытий. Благодаря своим литейным свойствам он также приводит к минимальному износу штампа.

Цинк тяжелее алюминия и магния и обычно входит в сплав с алюминием, медью и магнием.

Обычные цинковые сплавы для литья под давлением включают:

• Замак 3 :Цинковый сплав общего назначения, легко поддающийся литью и обладающий превосходной размерной стабильностью. В Северной Америке более двух третей литья цинка под давлением используют Zamak 3. Примеры использования включают потолочные вентиляторы и компоненты сантехники.
• Замак 2 :Чуть более прочный и более дорогой сплав с добавлением меди. Он часто используется для производства оснастки для литья пластмасс под давлением.
• Замак 5 :Цинковый сплав, близкий по составу к Zamak 3, но с большей прочностью на растяжение и меньшей пластичностью. Популярны такие товары, как автомобильные запчасти и балансировочные грузы.

Другие сплавы для литья под давлением

Другие материалы для литья под давлением включают сплавы меди, кремния, свинца и олова, а также сплавы цинка и алюминия.

Медные сплавы обладают высокой прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью, а также превосходной размерной стабильностью. Между тем сплавы свинца и олова очень плотные и могут быть устойчивы к коррозии. Цинк-алюминиевые сплавы распознаются по префиксу ZA; изделия с более низким содержанием алюминия могут быть отлиты под давлением в горячей камере, а изделия с содержанием алюминия 11 % и более, как правило, не могут.