Процес на екструзионно леене за висококачествени части – Обяснение

Накратко

Процесът на пресоване чрез изстискване за висококачествени части е напреднала производствена методика, която комбинира предимствата на леенето и коването. Като затваря разтопения метал под интензивно и продължително налягане, този метод произвежда почти готови по форма компоненти с усъвършенствана зърнеста структура и практически без пори. Тази техника е идеална за изработване на детайли с критично значение за безопасността, които изискват отлични механични свойства, висока размерна точност и плътност при налягане.

Разбиране на процеса на изстискване: хибридна технология с висока цялостност

Пресоването чрез изливане, често наричано още течно коване, е специализиран производствен процес, който застраства пропастта между традиционното леене и коването. То включва въвеждането на разтопен метал в предварително загрята матрица и затвърдяването му под високо налягане. За разлика от класическото леене, това налягане се прилага бавно и се поддържа през целия процес на затвърдяване. Този ключов етап е причината процесът да притежава уникалната способност да произвежда детайли с висока плътност и изключителна якост.

Науката зад неговата ефективност се крие в металургичните предимства, получени от средата под високо налягане. Постоянното налягане принуждава разтопения метал да проникне във всяка детайлна част от формата, осигурявайки пълно запълване и предотвратявайки образуването на пори от свиване. По-важно е, че това потиска образуването и разрастването на газови мехурчета — чест дефект при други методи за леене. Резултатът е крайният продукт, който е практически свободен от порестост и подходящ за приложения, изискващи плътност под налягане, като хидравлични и пневматични компоненти.

Освен това, налягането усъвършенства зърнестата структура на метала по време на затвърдяване. Тази финозърнеста кристална структура води до значително подобрени механични свойства, включително по-висока якост на опън, ударна остойчивост и уморен живот. Според експерти по производство в CastAlum , тази уникална комбинация от свойства прави пресформоването идеален избор за критични по отношение на безопасността компоненти в индустрии като автомобилната и аерокосмическата. Детайли като коланки на окачване и скоби на двигатели, при които отказът е невъзможен, печелят значително от тази подобрена структурна цялостност.

В резултат на това пресформоването се превърна в мощна алтернатива както на гравитационното постоянно формоване, така и на коването. То предлага свободата на проектиране и сложността на леенето — позволява сложни форми и вътрешни кухини — като едновременно осигурява механични характеристики, които доближават тези на кованите детайли. Тази хибридна природа позволява на инженерите да проектират компоненти, които не само са здрави и надеждни, но и оптимизирани по отношение на тегло и разходи, намалявайки нуждата от обширна следваща механична обработка.

Основни методологии: директно срещу индиректно пресформоване

Процесът на пресоване чрез компресия се извършва основно чрез два различни метода: директен и индиректен. Основната разлика се крие в начина, по който разтопеният метал се вкарва в матрицата и как се прилага налягането. Разбирането на тази разлика е от съществено значение за избора на подходящия метод според геометрията и изискванията за производителност на даден компонент.

Директното пресоване чрез компресия е по-простият от двата метода. При този процес точно измерено количество разтопен метал се излива директно в долната част на предварително загрята кухина на матрицата. Горната част на матрицата, действаща като бутало, след това се спуска, затваряйки кухината и прилагайки директно високо налягане върху метала. Това налягане се поддържа, докато детайлът напълно не се затвори. Този метод е ефективен за производството на относително прости, често плоски или симетрични части, при които директното прилагане на налягане осигурява плътна и равномерна структура.

Индиректното пресоване чрез изливане напротив е по-контролирана и универсална техника. При нея разтопеният метал първо се излива в тръба за подаване или вторична компресионна камера, свързана с формовата кухина. Хидравличен бутален механизъм след това инжектира метала във формата при контролирана скорост и налягане. Както посочват специалистите в CEX Casting , този метод минимизира турбуленцията при навлизане на метала във формата, което значително намалява риска от улавяне на въздух и образуване на оксиди. След като кухината се запълни, налягането се увеличава и се поддържа по време на затвърдяването. Този подход е по-добър за производството на части със сложни геометрии, тънки стени и сложни детайли.

Изборът между директния и индиректния метод има съществено значение за крайния продукт и самия производствен процес. Индиректният метод осигурява по-голям контрол върху течението на метала, води до по-равномерно разпределение на налягането по сложни форми и предоставя по-голяма гъвкавост при проектирането на формите. Тези предимства често водят до компоненти с превъзходни механични свойства и по-малко вътрешни дефекти.

Ключови разлики на първия поглед

Пресоване чрез изливане срещу конвенционално производство: Техническо сравнение

Изборът на правилния производствен процес е критично решение, което балансира разходи, производителност и сложност на дизайна. Пресоването чрез изливане заема уникално положение, предлагайки убедително съчетание от предимства, които често надминават традиционните методи като изливане под високо налягане (HPDC) и коване, особено за приложения с висока цялостност.

Срещу изливане под високо налягане (HPDC)

Основното предимство на пресформоването в сравнение с HPDC се крие в качеството на крайната детайл. HPDC включва впръскване на разтопен метал в матрица с изключително висока скорост, което създава турбуленция и често улавя въздух и газове в отливката. Това води до порьозност – сериозен дефект, който компрометира структурната цялост и попречва на термична обработка. Напротив, при пресформоването матрицата се запълва бавно и се прилага налягане по време на затвърдяване, ефективно премахвайки газовата и усукваща порьозност. Както е обяснено в подробно ръководство от Yichou , това води до плътна, непропускаща налягане детайл с превъзходна микроструктура, която може да се подлага на термична обработка и заваряване.

Срещу коване

Коването е известно с това, че произвежда части с изключителна якост и устойчивост на умора. Въпреки това, обикновено се ограничава до по-прости геометрии и включва значителни отпадъци от материали и последваща механична обработка, за да се постигне окончателната форма. Пресоването под налягане предлага икономична алтернатива за сложни компоненти, които изискват висока якост. То създава детайли, близки до крайната форма, което рязко намалява разходите за механична обработка и отпадъците от материали. Макар коването понякога да осигурява по-добра якост в една посока за прости форми, пресоването под налягане осигурява отлични, по-изотропни (многонасочни) механични свойства при сложни триизмерни конструкции, които са невъзможни или прекалено скъпи за коване. За приложения, изискващи крайната якост на ковани части, особено в автомобилната индустрия, са задължителни специализирани доставчици. Например, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology предлага прецизно проектирани ковани части за автомобили, което демонстрира отделната експертност, необходима за този високоефективен процес.

Преглед на сравнението на процесите

Материали и постижими механични свойства

Процесът на пресоване под налягане е особено подходящ за нечугунени сплави, най-вече алуминиеви и магнезиеви. Комбинацията от високо налягане и контролирана кристализация позволява на тези материали да достигнат максималния си работен потенциал, често надминавайки свойствата, постижими чрез други методи на леене. Възможността за получаване на плътни и бездефектни микроструктури прави възможно използването на високоефективни сплави, които могат да бъдат допълнително подобрени чрез термична обработка.

Често използваните алуминиеви сплави при пресоването включват A356, A380, AlSi9Mg и AlSi10Mg. Всяка от тези сплави предлага различно съотношение на якост, дуктилност и леемост. Например, A356 и неговите варианти са известни с високата си якост и дуктилност след термична обработка, което ги прави първокласен избор за конструктивни елементи, изискващи висока надеждност. A380 е по-често срещана сплав за прецизно леене под налягане, но когато се използва при пресоване, нейните свойства се подобряват значително поради намаляване на порестостта.

За инженерите и проектиращите специалисти достъпът до надеждни данни за механичните свойства е от съществено значение за избора на материала. Данните по-долу, базирани на информация, предоставена от CEX Casting за техния процес на непряко пресоване, илюстрират типичната производителност, която може да се очаква от различни сплави. Тези количествени данни показват конкретните предимства на процеса и позволяват прецизни инженерни изчисления при проектирането на критични компоненти.

Механични свойства на често използвани сплави, получени чрез пресоване

Данните са предоставени от CEX Casting за процеса на косвено пресоване.

Избор на подходящ процес за критични компоненти

Процесът на пресоване представлява значителен напредък в обработката на метали и предлага ефективно решение за инженерите, които се сблъскват с предизвикателството да проектират леки, сложни и изключително надеждни компоненти. Като комбинира най-желаните атрибути на леенето и коването, той осигурява уникална стойност: детайли, близки до окончателната форма, с превъзходна механична цялостност и практически без пори.

Основният извод е, че пресоването чрез компресиране не е универсална алтернатива на всички останали методи, а по-скоро премиум високопроизводителен вариант за специфични приложения. То се отличава там, където традиционното прецизно леене не може да осигури необходимата якост и цялостност, а коването е твърде скъпо или геометрично ограничено. Способността му да произвежда части, които могат да бъдат термично обработвани, заваряеми и непропускливи за налягане, го прави незаменимо за безопасносенситивни компоненти в автомобилната, авиационната и отбранителната индустрия.

В крайна сметка решението да се използва пресоване чрез компресиране — и дали да се избере директният или индиректният метод — зависи от задълбочен анализ на конструкцията на детайла, изискванията за производителност и икономическите ограничения. Като разберат основните принципи и сравнят възможностите му с други производствени техники, проектиращите и инженерите могат да използват този процес, за да разширяват границите на производителността и иновациите на компонентите.

Често задавани въпроси

1. Кои са основните приложения на пресоването чрез компресиране?

Спресъкът се използва предимно за критични за безопасността и високопроизводителни компоненти, където структурната целост е от първостепенно значение. Общите приложения включват автомобилни части като коленки за окачване, ръце за управление и спирачни калибри; аерокосмически конструктивни фитинги и корпуси; и високопроизводително индустриално оборудване, което изисква плътност на налягане и висока якост.

2. Да се съобразяваме. Спреш ли е по-скъп от лигавицата?

Първоначалното използване на инструменти и времето на цикъл при изливане с изстискване може да бъде по-голямо от при конвенционалното изливане под високо налягане, което може да доведе до по-висока цена на парчето. За сложни, високопрости части обаче, той често е по-рентабилен от коваенето поради своите възможности за почти чиста форма, които драстично намаляват материалните отпадъци и скъпите операции по обработка. Общата цена зависи от сложността, обема и изискванията за производителност на компонента.

3. Да се съобразяваме. Може ли стоманата да се използва при отливка?

Въпреки че теоретично е възможно, изтичането с изливане се използва предимно за нежелязови сплави с по-ниски точки на топене, като алуминий, магнезий и мед. Високите температури и налягания, необходими за черните метали като стоманата, представляват значителни предизвикателства за живота на изкуството и контрола на процеса, което го прави обикновено непрактично и неикономично в сравнение с други методи като коване или инвестиционно отливане за стоманени компоненти.