Выбор между литьем и ковкой в изготовлении форм: практическое руководство

Часто слышим слова «литье» и «ковка» в изготовлении форм. Как отличить эти два производственных процесса? Что выбрать — литье или ковку в изготовлении форм?

Зачем нужно изготовление форм?

Изготовление форм — преобразование сырья в формы через ЧПУ-обработку и другие методы, затем массовое производство деталей через абразивные инструменты.

Принцип прост? Сначала конструктор формы проектирует структуру на компьютере (или вручную чертит) согласно требованиям продукта (детали), затем квалифицированные рабочие по различной механической обработке (токарные, фрезерные, machining centers, ЭРО, проводная резка и др.) изготавливают каждую часть формы, затем собирают и отлаживают до производства качественных продуктов.

Преимущество изготовления форм — массовое производство деталей через формы, снижая затраты; производство через формы дает ультравысокую эффективность (в настоящее время ни один метод не достигает эффективности форм), гарантирует точность продукта, формы легко автоматизируются.

Изготовление форм литьем

Литье — процесс плавки металла в жидкость, соответствующую требованиям, вливки в форму, охлаждения, затвердевания и очистки для получения отливки (детали или заготовки) с заданной формой, размерами и свойствами. Базовая технология отрасли.

Стоимость заготовки при литье низка, более экономично для деталей сложной формы, особенно со сложными внутренними полостями; широкая адаптивность и хорошие комплексные механические свойства. Но материалы (металл, дерево, формовочные материалы) и оборудование (песчосмесители, формовочные машины, металлургические печи, коробочные машины, вибрационные столы, закалильные машины, чугунные плиты и др.) для литейного производства относительно... Выделяет пыль, вредные газы и шум, загрязняя окружающую среду.

Типы формочного литья

Метод литья форм обычно делится на:

1. Обычное песковое литье: влажный песок, сухой песок, химически закаленный песок.
2. Специальное литье делится на специальное литье с натуральными минеральными песком и гравием как основным формовочным материалом (выплавляемые модели, глиняное литье, вакуумное литье, твердое литье, оболочечное литье, керамическое литье и др.) и специальное литье с металлом как основным литейным материалом (кокильное литье, литье под давлением, литье под низким давлением, непрерывное литье, центробежное литье и др.).

Процесс литья

1. Подготовка литейных форм (контейнеры, превращающие жидкий металл в твердые отливки). Формы делятся по материалам: песчаные, металлические, керамические, глиняные, графитовые и др.; по числу применений — разовые, полупостоянные, постоянные. Качество подготовки формы — главный фактор качества отливок.
2. Плавка и вливка литейных металлов. Литейные металлы (литейные сплавы) — чугун, сталь, цветные сплавы.
3. Обработка и контроль отливок. Обработка включает:
   • Удаление посторонних веществ на стержне и поверхности отливки.
   • Удаление наливных горлышков.
   • Снятие заусенцев, швов и других выступов.
   • Тепловая обработка.
   • Коррекция формы.
   • Антикоррозийная обработка.
   • Черновая обработка.

Изготовление форм ковкой

Ковка — использование ковательного пресса для приложения давления к металлической заготовке для ее пластической деформации. В итоге получается метод обработки ковок с определенными формами, размерами и механическими свойствами.

Изготовление форм ковкой устраняет порозность литья и сварочные дыры в металле формы, механические свойства ковок обычно лучше, чем у отливок того же материала.

Важные детали в машинах с высокими нагрузками и суровыми условиями работы в основном изготавливаются ковкой, кроме листового проката, профилей или сварных деталей простых форм.

Ковка по способу формования

• Свободная ковка (открытая ковка)

Использование удара или давления для деформации металла между верхней и нижней наковальней для получения нужных ковок, основные типы — ручная и механическая ковка.

• Ковка в замкнутых матрицах (закрытая ковка)

Металлическая заготовка сжимается и деформируется в полости ковательной матрицы определенной формы для получения ковки. Делится на матричную ковку, холодную штамповку, ротационную ковку, экструзию и др.

По температуре деформации

Ковка делится на горячую (температура выше температуры рекристаллизации заготовки), теплую (ниже температуры рекристаллизации) и холодную (комнатная температура).

Ковательные материалы — углеродистые и легированные стали, затем алюминий, магний, титан, медь и их сплавы. Исходное состояние — прут, слиток, металлический порошок, жидкий металл. Отношение площади поперечного сечения металла до деформации к площади после деформации называется коэффициентом ковки. Правильный выбор коэффициента улучшает качество и снижает затраты.

Как выбрать ковку или литье для изготовления форм?

Для изготовления форм и ковка, и литье имеют уникальные преимущества. Нужно выбрать подходящий метод согласно физическим характеристикам формы и её требованиям.

В JTR, чтобы кастомные формы полностью раскрывали свои характеристики и улучшали сервис форм, мы рекомендуем разные методы изготовления форм согласно разным потребностям клиентов.