Что нужно знать о литье металлов

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.

Что такое литье металлов?

Металлическое литье  – это производственный/деликатный процесс, в ходе которого расплавленный жидкий металл заливают в форму.

Внутренняя структура формы сочетается с негативным впечатлением от изготавливаемой детали, поэтому, когда расплавленный металл охлаждается и затвердевает внутри формы, он формирует форму конечной детали. Затем готовая деталь будет извлечена из формы.

Существуют различные виды литья металлов, каждый из которых имеет свои преимущества в зависимости от области применения. Узоры, формы и методы заполнения могут сильно различаться между этими различиями.

Хотя это универсальный процесс литья металла, литье деталей связано с определенными конструктивными ограничениями, и инженеры должны учитывать усадку металла на этапе охлаждения.

Процесс литья металла

Процесс центрального литья металла включает нагрев и заливку металла в форму, после того как он остынет и затвердеет, а затем готовую деталь извлекают из формы. Как правило, процесс состоит из большего количества этапов, и разные процессы литья металла работают по-разному.

Этапы различаются для разных вариантов приведения, а некоторые вообще опущены.

1. Создание шаблона: Шаблон является необходимым шагом для большинства металлических отливок, а дубликат конечной детали является ключом к созданию формы. Узоры могут быть как постоянными, так и гибкими, потому что их материал обычно состоит из воска, дерева и пластика.

<старт ="2">

Создание ядра: Для отливки полых деталей необходим стержень, твердый кусок материала, помещенный в полость формы, который формирует внутреннюю геометрию отлитой детали. (Например, цилиндрический стержень внутри большей цилиндрической формы позволит получить литую деталь трубчатой ​​формы.)

<старт ="3">

Изготовление формы: Формы изготавливаются по-разному в зависимости от цели применения. Например, постоянные металлические формы могут быть изготовлены с использованием станка с ЧПУ, а песчаные формы изготавливаются путем нанесения песчаной смеси на внешнюю часть модели. Изготовление пресс-форм известно как изготовление пресс-форм и является специальной дисциплиной.

<старт ="4">

Заполнение формы: Нагревайте металл до тех пор, пока он не расплавится, а затем заливайте его в форму. При гравитационном литье, например, расплавленный материал заливают вниз в полость, он вдавливается в полость под высоким давлением, при высоких усилиях зажима требуется, чтобы пресс-форма была надежно закреплена, при литье под высоким давлением.

<старт ="5">

Удаление детали: После того, как отливка остынет и затвердеет, извлеките ее из формы. Для таких процессов, как литье в песчаные формы, форма должна быть разрушена, чтобы добраться до детали внутри; для постоянных форм две половины металлической формы будут разделены и снова готовы к использованию.

<старт ="6">

Постобработка: Литые металлические детали могут нуждаться в очистке — например, для удаления остатков формы — или других этапах последующей обработки, прежде чем они будут готовы к использованию.

Прочность металлического литья

Есть много веских причин предпочесть литье металла другим вариантам металлообработки, таким как ковка или обработка на станках с ЧПУ. . Вот некоторые из ключевых преимуществ литья металлов:

Может производить огромные и тяжелые детали

Можно производить детали с очень толстыми стенками

Подходит для больших цельных деталей (а не собранных компонентов)

Отличные несущие качества

Идеально подходит для некоторых легких сплавов

Универсальность материалов

Ограничения металлического литья включают неизбежные дефекты, ограниченную точность размеров, трудоемкость и, как правило, высокие минимальные объемы заказа.

Основные типы металлических отливок

Литье под давлением

Этот процесс литья под давлением является одним из наиболее важных типов литья, используемых для изготовления сложных пластиковых форм, в двух из которых используются многоразовые инструменты для форм из инструментальной стали. Полость, которая позволяет инженерам изготавливать детали с мелкими деталями.

Стоимость создания нестандартных форм высока, что делает этот процесс более распространенным в массовом производстве. Однако после изготовления эти формы можно использовать многократно. Литье под давлением часто имеет превосходную чистоту поверхности.

Как литье под давлением из алюминия, так и литье под давлением из магния широко используются для изготовления высококачественных деталей.

Гравитационный кастинг

Как и литье под давлением, гравитационное литье — это метод литья металла с использованием многоразовых металлических форм. Однако гравитационное литье основано на силе тяжести для перемещения жидкого металла через форму сверху вниз, а не на давлении. Форма должна быть предварительно нагрета перед первой отливкой и обычно изготавливается из чугуна из-за его низкой термической усталости.

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям, также называемое литьем по выплавляемым моделям, представляет собой способ литья металла с использованием доступной модели и формы:оба элемента разрушаются в процессе литья (хотя расплавленный воск часто можно использовать повторно).

Как и гравитационное литье, литье по выплавляемым моделям имеет тысячелетнюю историю. В процессе литья по выплавляемым моделям из воска или эквивалентного материала изготавливается шаблон — иногда вручную, иногда с помощью 3D-принтера из смолы — до того, как в шаблон заливается огнеупорный материал для изготовления формы.

Инвестиция заключается в нанесении керамического слоя вокруг модели, который затем используется в качестве формы для расплавленного металла. Этот керамический слой удаляется в процессе, называемом отслаиванием.

Отливка в песчаные формы

Литье в песчаные формы – это простой многовековой метод литья металла, более доступный, чем альтернативные технологии. В качестве материала формы используется песок (смешанный со связующими материалами, такими как глина), и форма может выдерживать высокие температуры.

В процессе литья в песчаные формы модель погружается в песок в специальном ящике, называемом опокой. Утрамбовав песок вокруг модели, можно сделать форму и залить в нее расплавленный металл.

Песок, используемый в процессе литья металла, может быть зеленым песком (влажная глина) или отвержденным на воздухе песком (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.