Литье в постоянные формы: понимание процесса, типов и преимуществ

Литье в постоянные формы Он играет важнейшую роль в современных производственных процессах, от аэрокосмической до декоративной. Независимо от того, являетесь ли вы производителем или исследователем, стремящимся понять и применить этот процесс литья, поверьте, это руководство создано специально для вас.

Здесь мы подробно расскажем о процессе литья металла методом PMC и поделимся с вами его подробным пошаговым описанием. Мы также расскажем о его типах и расскажем, какие преимущества вы обычно получаете, используя этот процесс. Итак, продолжайте читать этот блог!

Что представляет собой процесс литья в постоянные формы?

“Литье в постоянные формы (ПФК) — это на самом деле тип процесса литья металла, при котором для производства высококачественных металлических деталей используется многоразовая форма (часто изготовленная из стали/чугуна).”

Что ж! Помните, что в процессе литья под давлением (PMC) горячий расплавленный металл, заливаемый непосредственно в форму, должен иметь низкую температуру плавления. Это связано с тем, что форму придётся использовать повторно, в отличие от литья в песчаные формы или по выплавляемым моделям, где она разрушается. Поэтому литьё металлов с высокой температурой плавления, таких как чугун или сталь (выше 1500 °C), может привести к серьёзным термическим напряжениям, эрозии и даже растрескиванию формы.

Вот почему ниже я собираюсь дать вам обзор того, какие типы литейных металлов подходят для этого процесса!

Лучшие литейные металлы для литья в постоянные формы

Типы материалов форм

С другой стороны, если говорить о материалах для форм, то можно использовать чугун, сталь, графит и сплавы на основе меди. Это связано с тем, что все они обладают высокой прочностью, хорошей термостойкостью и превосходной долговечностью. Таким образом, ваша форма сможет выдержать циклы нагревания и охлаждения независимо от того, сколько раз вы её используете.

Как это работает? Пошаговое руководство.

Что ж! Как и в случае с другими методами литья, при литье в постоянные формы весь горячий расплавленный металл заливается в многоразовую металлическую форму. Таким образом, он затвердевает при контролируемом охлаждении, и отливка приобретает желаемую форму. Однако весь этот процесс на самом деле состоит из множества этапов, которые я расскажу ниже!

1. Подготовка формы

Помните! Постоянная металлическая форма обычно состоит из двух половин: верхней (верхней) и нижней (нижней). Таким образом, вы будете обрабатывать эти части, как два идеально подходящих друг к другу фрагмента пазла, чтобы получить желаемую форму. Затем выполните три следующих шага:

Очистка: Вы удалите все загрязнения, иначе пыль, влага или масло могут вступить в химическую реакцию с расплавленным металлом. Это приведет к дефектам поверхности, газообразованию и плохой адгезии покрытия формы.

Разогрев: Затем разогрейте форму до умеренной температуры (обычно 150–400°С, в зависимости от сплава). Имейте в виду, что если этого не сделать, то горячий расплавленный металл (часто выше 600–700°С) при контакте с холодной плесенью может вызвать термические напряжения в форме.

Покрытие: Кроме того, вам необходимо нанести на форму тонкое графитовое покрытие. Что ж! Это покрытие фактически снижает адгезию металла, контролирует скорость охлаждения и предотвращает химические реакции между расплавленным металлом и поверхностью формы.

2. Сборка пресс-формы

После нанесения покрытия необходимо тщательно выровнять эти половинки с помощью направляющих штифтов или замков, а затем зажать их вместе, чтобы предотвратить вытекание расплавленного металла. Кроме того, если в проектируемой металлической детали есть отверстия, необходимо установить стержни (из металла или песка) в полость формы. 

Более того, чтобы обеспечить литье без пузырьков, важно сделать маленькие вентиляционные отверстия внутри формы, хорошо? 

Плавка и разливка металлов

Теперь вам нужно просто нагреть выбранный металл в печи и мгновенно залить горячий металл в подготовленную форму под действием силы тяжести или низкого давления. Имейте в виду, что перед заливкой лучше всего удалить все оксиды, чтобы предотвратить химическую реакцию.

Затвердевание и охлаждение

А вот и самое интересное: металл формы, благодаря своей высокой теплопроводности, обеспечивает естественное контролируемое охлаждение. Как вы знаете, согласно второму закону термодинамики, при соприкосновении двух тел с разной температурой тепло перетекает от более горячего к более холодному.  

Что ж! Здесь действует тот же принцип: тепло от горячего расплавленного металла течёт к относительно холодным стенкам формы. 

Открытие формы и извлечение отливки

Итак, как только весь металл затвердеет, следующим шагом будет извлечение отливки из формы. Итак, откройте форму и извлеките отливку с помощью металлических штифтов. Вот и всё! Теперь просто очистите форму, и она готова к следующему использованию. 

Постобработка

Теперь, когда у вас есть литая деталь, вам нужно улучшить её внешний вид, просто обрезав излишки материала. При необходимости можно выполнить дополнительную обработку на станке с ЧПУ, полировку или контроль.

Типы литья в постоянные формы

Теперь давайте углубимся в детали и рассмотрим некоторые распространенные типы литья под давлением, которые чаще всего используют производители!

Кастинг на слякоть

Фактически, литьё в кокиль используется для формования тонкостенных или полых деталей. Весь процесс остаётся тем же; как уже упоминалось, отличие заключается в этапе затвердевания. 

Например, вместо того, чтобы полностью охладить отливку, как только затвердеет внешний слой у стенки формы, вы остановитесь здесь и выдавите ещё твёрдый жидкий металл из центра. В итоге у вас получится тонкая, твёрдая корочка, верно?

? Идеальное использование: Декоративные элементы, игрушки и компоненты с низким уровнем стресса.

? Основное преимущество: Экономит материал и создает гладкие, детализированные поверхности.

Литье в постоянные формы под низким давлением

При литье в постоянные формы расплавленный металл принудительно подается в многоразовую форму под низким давлением (обычно 0,3–1 бар). Это обеспечивает лучшую текучесть металла и повышает качество и выход годного. Интересный момент заключается в том, что после затвердевания давление сбрасывается, и под действием силы тяжести неиспользованный расплавленный металл автоматически возвращается в печь.

? Идеальное использование: Автомобильные колеса, детали двигателей и аэрокосмические компоненты.

Вакуумное литье в постоянные формы

Однако в данном случае постоянная форма фактически герметична или подключена к вакуумной системе. Этот вакуум фактически удаляет воздух и газы из полости формы или окружающей атмосферы, обеспечивая тем самым плавное течение расплавленного металла внутри полости. 

? Идеальное использование: Высокопроизводительные/прецизионные детали, такие как лопатки турбин и корпуса двигателей.

Преимущества литья в постоянные формы

Знаете, литьё в постоянные формы даёт множество технических и даже экономических преимуществ для различных отраслей. Давайте рассмотрим их! 

+ Превосходная точность размеров: Во-первых, благодаря высокой прочности форм, таких как сталь или чугун, стенки отливок предотвращают любые деформации при затвердевании. В результате вы получаете изделие точных размеров, не требующее дополнительной обработки. 

+ Улучшенная обработка поверхности: При подготовке формы наносится слой покрытия, что обеспечивает её гладкую поверхность. В результате отливка внутри полости формы также имеет гладкую поверхность с шероховатостью около 5–10 мкм.

+ Более быстрые производственные циклы: Поскольку постоянную форму можно использовать сотни раз, нет необходимости в повторной сборке или подготовке формы, что автоматически увеличивает производительность.

+ Эффективность затрат при крупносерийном производстве: И наконец, что не менее важно, этот процесс очень экономичен при крупносерийном производстве. Согласен, первоначальная стоимость пресс-формы может быть высокой, но она окупится длительным сроком использования, минимальным количеством отходов и более короткими циклами.

Ограничения и проблемы литья в постоянные формы

Хотя этот процесс весьма выгоден, у него есть и некоторые ограничения, о которых вам следует знать, чтобы вы могли лучше решить, подходит он вам или нет. 

– Материальные ограничения: Прежде всего, при использовании этой технологии вы будете отливать только металлы с низкими температурами плавления, в противном случае это может нарушить возможность повторного использования формы. 

– Более высокие первоначальные затраты на оснастку: Хотя многоразовая форма, как уже упоминалось, дает вам массу преимуществ, ее изготовление также требует времени и даже больших затрат на начальном этапе. 

– Ограниченная сложность конструкций: Кроме того, вы ведь уже знаете, что его форма очень жёсткая, да? Поэтому из неё будет очень сложно изготавливать сложные конструкции.

– Не подходит для мелкосерийного производства: Более того, я должен сказать, что из-за высоких первоначальных инвестиций, как уже упоминалось, это непрактичный выбор для мелкосерийного производства.

Краткое сравнение с другими методами литья

Давайте сравним литье в постоянные формы с другими методами, чтобы у вас сложилось четкое представление обо всем этом, и вы выбрали то, что соответствует вашим потребностям.

Часто задаваемые вопросы

1. Какие материалы используются при литье в постоянные формы?

При литье в постоянные формы обычно используются литейные материалы с низкой температурой плавления, такие как алюминий (660 °C), магний (650 °C) и медные сплавы (1085 °C). Многоразовые формы, напротив, обычно изготавливаются из чугуна или стали, обладающих высокой прочностью и теплопроводностью.

2. В чем разница между вырубкой и литьем в постоянные формы?

В процессе литья под давлением расплавленный металл заливается под высоким давлением (до 1500 бар). В то время как в литье под давлением (PMC) для заполнения форм чаще всего используются гравитация, вакуум или низкое давление.

Заключительные замечания

Теперь, надеюсь, вы лучше знакомы с тем, что литье в постоянные формы Процесс… Что ж! Короче говоря, можно сказать, что это не новая технология, но здесь производители используют только многоразовые металлические формы, что не только повышает производительность, но и обеспечивает равномерное охлаждение и придаёт отливке различные механические свойства. Таким образом, это оптимальный и экономичный процесс для крупносерийного производства.

Итак, если вам нужны индивидуальные услуги по обработке на станках с ЧПУ и изготовлению металлоконструкций, то вам не нужно искать дальше. HDC MFG. Вам просто нужно предоставить свой дизайн, и наши специалисты воплотят ваши идеи в реальность. Так чего же вы ждете? Запрос мгновенная цитата сегодня!