Литье алюминия в ЧПУ-обработке: плюсы, минусы и выбор оптимального метода

При проектировании обрабатываемой детали одним из главных соображений является материал. Алюминиевые сплавы широко применяются в ЧПУ-обработке для различных отраслей и применений. Однако перед тем как превратить их в точные детали, они должны пройти один из нескольких процессов литья.

Каждый метод литья предлагает уникальные преимущества и нюансы. Эта статья рассматривает плюсы и минусы ЧПУ-обработки алюминия и дает обзор наиболее распространенных технологий литья и причин их выбора для проекта.

Клиенты часто выбирают алюминий за эстетику: он может дать высокоглянцевое покрытие. Большинство алюминиевых сплавов также высококоррозионностойки и могут не требовать покраски или отделочной обработки. И, конечно, алюминий известен своим соотношением прочности к весу; он идеален для применений, требующих легких материалов — авто и авиапром. Поскольку алюминий более электропроводен, чем большинство других металлов (кроме меди), его часто используют в электрических компонентах и корпусах.

С точки зрения ЧПУ-обработки, у алюминия несколько преимуществ. Его легче обрабатывать: он легче дает щепу и проще в формовке, что ведет к более коротким циклам. Также требуется меньше зачистки при отделке. Поскольку он не такой твердый, как сталь или чугун, режущий инструмент для алюминия служит в разы дольше до замены. В итоге требуется меньше труда, и это хороший выбор для крупносерийных заказов.

Потенциальные недостатки ЧПУ-обработки алюминия

Хотя алюминий обладает высоким соотношением прочности к весу, он все равно не так прочен, как чугун или сталь. И, хотя алюминий легко обрабатывается, его может быть труднее сварки и удерживать жесткие допуски, так как он имеет тенденцию к неравномерному плавлению при высоких температурах.

Пористость алюминия также может быть проблемой: компоненты с включениями, подвергающиеся воздействию определенных химикатов, могут ослабнуть, становясь более склонными к течам. Сплавы должны быть правильно подобраны, и контроль качества должен быть установлен для предотвращения таких проблем. Нельзя игнорировать и тот факт, что алюминий может быть дороже чугуна или стали. Применения, не требующие легких материалов или высококачественных покрытий, иногда выбирают чугун или сталь. Поэтому вы часто видите чугун в тракторах и другой сельхозтехнике.

4 распространенных метода литья алюминия

Методы литья алюминия играют критическую роль в выборе типа сплава. В Stecker мы работаем со многими литейными цехами в сердце Среднего Запада и некоторыми международными партнерами. Сырые алюминиевые сплавы требуют литья перед механической обработкой до точных деталей для применения. Наиболее распространенные методы литья включают:

1. Литье под высоким давлением (High-Pressure Die Casting)

Метод литья под давлением впрыскивает расплавленный алюминий в стальную форму под высоким давлением, что быстро затвердевает в конечной форме детали. Формы ( matrice) многоразовые, что делает их подходящими для крупных производственных серий.

Почему выбрать? Вы можете выбрать литье под высоким давлением, если нужно производить большие объемы сложных деталей с жесткими допусками и гладкой поверхностью. Это подходит для быстрого оборота и имеет меньше требований к отделке.

2. Литье в кокильные формы (Permanent Mold Casting)

Подобно литью под давлением, литье в кокильные формы использует стальную форму для придания алюминию желаемой формы. Разница в том, что при литье в кокильные формы расплавленный алюминий заливается в форму и заполняет её под действием гравитации. Литье под давлением использует высокое давление для впрыскивания жидкого алюминия в форму.

Почему выбрать? Литье в кокильные формы может занимать больше времени, чем литье под давлением, но может быть хорошим выбором для применений, требующих меньшей пористости (более гладких поверхностей) и более высокой прочности.

3. Песковое литье (Sand Casting)

Песковое литье — самый распространенный тип литья. Как следует из названия, расплавленный алюминий заливается в песчаную форму. После остывания форма удаляется, обнажая изделие, которое отправляется на окончательную обработку и отделку.

Почему выбрать? Песковое литье имеет более низкие затраты на инструментальную оснастку и может подойти для мелкосерийных заказов. Его можно даже использовать для прототипов или крупногабаритных компонентов, трудно отливаемых другими методами. В целом, однако, песковое литье дает более шершавое покрытие и труднее достичь жестких допусков, что может потребовать дополнительной обработки и отделки.

4. Литье с выгораемым моделем (Lost Foam Casting)

Литье с выгораемым моделем использует пенную модель, которая испаряется при заливке расплавленного алюминия в форму. Этот метод позволяет создавать сложные геометрии и детали с полыми секциями без необходимости сердечников.

Почему выбрать? Литье с выгораемым моделем предпочтительно для сложных геометрий и обычно не требует столько обработки. Его часто выбирают для сложных высокоточных конструкций в больших объемах.

СВЯЗАННО: Важность металлургии для качественных механических деталей

Определение используемого алюминиевого сплава

Чистый алюминий — очень мягкий материал, негодный для ЧПУ-применений. Алюминиевые сплавы решают эту проблему, улучшая вязкость. Иногда тип сплава определяет метод литья. Например, сплавы алюминия 380 или 413 лучше всего подходят для литья под высоким давлением, но не могут быть отлиты в песок, так как их прочность будет подорвана. Сплав 319 лучше для пескового литья, так как он не требует термообработки, что также способствует снижению затрат. Другие сплавы, подходящие для пескового литья — 333 и 356.

Знание того, какой алюминиевый сплав использовать, не всегда очевидно. Компания по ЧПУ-обработке может рекомендовать один тип сплава или метод литья над другим на основе сложности конструкции, требуемой точности, производственного объема, стоимостной эффективности или других факторов. Чтобы изучить, как цех ЧПУ будет работать с вами для определения следующих шагов, ознакомьтесь с нашим Руководством по цехам ЧПУ.

Когда клиент приходит к нам с конструкцией детали, наши эксперты по обработке помогают определить идеальные и наиболее экономичные материалы и методы. Интересуетесь, какой тип материала или метода литья подходит для вашей конструкции? Свяжитесь с командой Stecker для бесплатной консультации и котировки сегодня.

Об авторе

Джейсон любит решать вызовы клиентов. Как вице-президент по развитию бизнеса, он отвечает за разработку нового бизнеса и является ключевым лицом для нескольких текущих клиентов SMC. Джейсон работал в инженерии, производстве и продажах, и считает своей главной силой предоставление клиентам решений их производственных вызовов.