Литье под давлением (Die Casting): принцип работы, горячая и холодная камера, применение

Литье под давлением — высокопроизводительный процесс получения точных деталей из цветных сплавов путем прессования расплава в стальную матрицу под давлением 10–150 МПа. Два принципиально разных типа камер нагнетания: горячая и холодная.

Принцип работы (пошагово)

1. Опрыскивание матрицы разделительным смазочным материалом (выпускание литья, терморегуляция).
2. Дозирование расплава в камеру нагнетания (ложкой, насосом, потеретью).
3. Прессование поршнем расплава через входную систему в полость матрицы под высоким давлением и скоростью (1–50 м/с).
4. Выдержка под давлением до солидификации (застывания) — обеспечивает питание усадки, плотность.
5. Разкрытие матрицы и выбросывание литья выбросителями. Цикл повторяется.

Принцип одинаков для горячей и холодной камеры, отличается способ подачи расплава.

Горячая камера (Hot Chamber / Gooseneck)

• Камера нагнетания (гусиная шея) постоянно погружена в ванну с расплавом.
• Поршень всасывает расплав при отходе, прессует при ходе вперед.
• Сплавы: низкотемпературные, некоррозионно-агрессивные к стали: Цинк (Zn), Магний (Mg), Олово (Sn), Свинец (Pb), некоторые Mg-сплавы.
• Преимущество: быстрый цикл, прямое погружение — минимальные теплопотери, высокая производительность.
• Ограничение: не для Al, Cu (растворяют/корродируют сталь камеры).

Холодная камера (Cold Chamber)

• Расплав зачерпывают ложкой/автоподачей в горизонтальную/вертикальную камеру нагнетания перед каждым циклом.
• Поршень прессует расплав в матрицу.
• Сплавы: Алюминий (Al), Медь (Cu), высокотемпературные Mg-сплавы.
• Недостаток: более длинный цикл, теплопотери при переливке, оксидные пленки.

Вариации процесса

• Низкое давление (LPDC) — расплав под низким давлением (0.02–0.07 МПа) поднимается в кокиль. Тонкие стенки (≥3 мм), высокая плотность, сложная геометрия. Для колес, головок блоков цилиндров.
• Высокое давление (HPDC) — классическое литье под давлением. Макс. производительность, тонкие стенки (0.5–1 мм).
• Вакуумное (Vacuum die casting) — вакуум в полости матрицы удаляет газ, минимизирует пористость. Для деталей с термообработкой.
• Сквизитное (Squeeze casting) — расплав в открытую матрицу, прессование верхним пуансоном. Высокая плотность, нет пористости, для Al-сплавов с низкой текучестью, усиление волокнами.
• Полутвердое (Semi-solid / Thixocasting / Rheocasting) — расплав в тукситропном состоянии (глобуляризованная структура), заполнение ламинарное, мин. пористость, макс. плотность. Для Al, Mg сплавов высоких требований.

Применение

• Автопром: блоки цилиндров, головки блоков, картеры, колеса, корпуса насосов, клапаны.
• Аэрокосмика: корпуса приборов, оправы.
• Бытовая техника, электроника, мебель, освещение, инструменты.

Выбор типа камеры и вариации процесса диктуется сплавом, требованиями к пористости, механическим свойствам и экономике серии.