Сравнение между компресионно леене и леене под високо налягане: Избор на подходящия процес

Накратко

Пресформоването комбинира принципите на леене и коване, като прилага продължително високо налягане по време на затвърдяване, за да се получават плътни, здрави и практически безпорозни части. В противовес на това, леенето под високо налягане (HPDC) използва бързо впръскване за по-бързо производство на сложни части, но е по-податливо на вътрешна порьозност. Основният компромис е между производителност и скорост: изберете пресформоване за висококачествени, отговорни за безопасността компоненти и леене под високо налягане за високотомнажни, сложни части, където скоростта и разходите на част са от първостепенно значение.

Основни разлики в процеса: как работи всеки метод

Разбирането на основните механики на пресформоването спрямо леенето под високо налягане разкрива защо те произвеждат части с напълно различни свойства. Въпреки че и двата процеса включват оформяне на разтопен метал в матрица, прилагането на налягане и течението на метала са фундаментално различни. Това различие е от решаващо значение за определяне на това кой процес отговаря на техническите изисквания на даден проект.

Високото налягане при леене под налягане се характеризира със скорост и сила. Процесът включва впръскване на разтопен метал в кухина от закалена стомана под огромно налягане и с висока скорост. Това бързо, често турбулентно запълване осигурява пълно запълване дори на най-сложни и тънкостенни участъци на формата, преди метала да започне да се затвърдява. Въпреки това, тази турбулентност може да улови въздух и газове в метала, което води до порьозност в крайния компонент.

Типичните стъпки за HPDC са:

1. Подготовка на формата: Двете половини на стоманената форма се почистват и смазват.
2. Впръскване с висока скорост: Разтопеният метал се принудително вкарва в затворената кухина на формата с висока скорост (често над 100 мили в час) и под високо налягане.
3. Бързо затвърдяване: Металът се охлажда и затвърдява бързо във формата с водно охлаждане.
4. Изхвърляне: Формата се отваря и затвърденият детайл или „отливка“ се изхвърля.

Пресоването чрез изливане, известно още като коване с течна метал, е по-целенасочен хибриден процес, който поставя на първо място целостта на материала. То включва по-бавно и контролирано запълване на формата, последвано от прилагането на интензивно и продължително налягане, докато метала се затвърдява. Този подход осигурява ламинарен (неподвижен) поток, който минимизира възможността за улавяне на газове. Постоянното налягане ефективно изтласква всички потенциални празноти или пори от свиване, създавайки плътна и високоразвита зърнеста структура. Този процес е описан подробно в ръководства от експерти по производство като CEX Casting .

Стъпките при пресоване чрез изливане обикновено следват тази последователност:

1. Изливане на метал: Точно определено количество разтопен метал се излива в долната част на предварително загрята форма.
2. Затваряне на формата и налягане: Горната част на формата се затваря, запечатвайки кухината и прилага огромно налягане върху разтопения метал чрез бутало.
3. Затвърдяване под налягане: Това високо налягане се поддържа през целия процес на затвърдяване, като принуждава метала да проникне във всеки детайл на формата и елиминира порестостта.
4. Изхвърляне: След като материалът се затвърди, налягането се отпуска и частта с висока цялостност се изважда.

Съществената разлика се крие в това кога и как се прилага налягането. HPDC използва налягане за инжектиране, докато при пресяването то се използва за затвърдяване. Резултатът е, че HPDC е процес, оптимизиран за скорост и сложност, докато пресяването е проектирано за металургическа издръжливост и превъзходни механични характеристики.

Сравнение начело: Основни технически и експлоатационни показатели

Изборът между пресоване под налягане и леене под високо налягане в крайна сметка зависи от компромиса между скоростта на производство и качеството и експлоатационните характеристики на крайния продукт. Всеки процес има предимства в различни области, а разбирането на тези различия е от решаващо значение за инженерите и конструкторите. Постоянното налягане при пресоването под налягане произвежда компоненти, които могат да се подлагат на термична обработка и заварка – значително предимство в сравнение с много части, получени чрез HPDC, при които задържаните газове могат да причинят мехурене по време на термична обработка. Това е ключов момент, подчертан от ресурси в индустрията като Sunrise Metal .

Порьозността е безспорно най-важният различаващ фактор. Високоскоростният, турбулентен процес на впръскване при HPDC често улавя въздух и газове, което води до вътрешна порьозност. Въпреки че това може да се контролира за много приложения, при компоненти, подложени на високо напрежение или налягане, това може да бъде критична точка на повреда. Напротив, пресоването чрез компресия е проектирано да елиминира порьозността. Бавното, ламинарно запълване и постоянното налягане по време на затвърдяването изтласкват газовете и предотвратяват образуването на мехурчета от свиване, като по този начин се получава плътна, непропусклива за налягане структура на материала, идеална за хидравлични и пневматични приложения.

Тези разлики в процеса директно повлияват механичните свойства. Детайлите, изработени чрез пресоване, проявяват по-висока якост, дуктилност и устойчивост на умора поради финозърнестата, непорьозна микроструктура. Това ги прави подходящи за приложения с критично значение за безопасността, където отказът е невъзможен. Детайлите, произведени чрез високотемпературно прецизно леене под налягане, предлагат добри механични свойства за тяхната маса, но обикновено не могат да достигнат нивата на производителност на компонентите, изработени чрез пресоване или коване, без последващи и често скъпи обработки.

Следната таблица предоставя ясно сравнение от поглед на ключовите показатели:

В крайна сметка решението се основава на исканията на заявителя. Ако целта е масово производство на сложна част като шаси на лаптоп, където вътрешната порозност не е структурна грижа, HPDC е ясният победител. За да се постигне това, обаче, за критично за безопасността автомобилен компонент на окачването, който трябва да издържи на огромни сили без да се провали, са от съществено значение превъзходните, без дефекти свойства на сгъстяващото отливане.

Разходи, инструменти и сложност

Освен показателите за ефективността, финансовите и проектните последици от всеки процес играят решаваща роля в процеса на вземане на решения. Структурата на разходите за отливка на сгъстяване срещу отливка на изгаряне под високо налягане е нюансирана, включваща първоначална инвестиция, оперативни разходи и дълголетие на инструментите. Въпреки че и двата метода изискват значителен предварителен капитал за машини и матрици, тяхната рентабилност варира драстично в зависимост от обема на производството и изискванията за части.

Изливът под налягане под високо налягане се характеризира с много високи първоначални разходи за инструменти. Въпреки това, бързото време на цикъл означава, че при производствени серии с голям обем (десетки хиляди до милиони части) цената на частта става изключително ниска. Това го прави изключително икономичен избор за продуктите за масовия пазар. Въпреки това, инструментите са изложени на интензивен топлинен удар и на високоскоростен поток на метал, което може да доведе до износване и по-кратък цялостен живот в сравнение с инструментите за изливане с изстискване.

Разходите за инструменти при пресоването под налягане могат да бъдат съпоставими или малко по-ниски в сравнение с HPDC, но процесът има по-дълго време на цикъл, което увеличава експлоатационните разходи за детайл. Това го прави по-малко икономично при производство с изключително висок обем. Основното предимство, както отбелязват някои производители, е че инструментите за пресоване под налягане изпитват по-малко топлинно и ерозивно напрежение, което потенциално води до по-дълъг срок на служба и намаляване на дългосрочните разходи за подмяна на инструменти. Резултатите, близки до крайната форма, също минимизират скъпата следваща механична обработка след леенето, което може да компенсира по-високите разходи за цикъл.

Геометрията на частите и сложността също са определящи фактори. HPDC е несравнима с него в способността си да произвежда много сложни, тънкостенни компоненти със сложни характеристики. Високоскоростното впръскване на метала вкарва всеки детайл в него. Спресъкът, въпреки че е способен да произвежда сложни форми, е по-малко подходящ за изключително тънките стени и сложните сърца, които HPDC може да постигне. Той е по-подходящ за производство на по-прости, но по-здрави части с по-дебели секции, където неговата способност да елиминира пористостта е основно предимство. Това го прави мощна алтернатива, когато коването е твърде ограничаващо за геометрията, както обяснява ресурсите като Ичоу. .

Идеални приложения: където всеки процес е отличен

Техническите и разходите за отливане на високо налягане и изливане на изливане се превръщат в различни и добре определени приложения в различни отрасли. Съответствието на процеса с функцията на детайла е от съществено значение за гарантиране както на производителността, така и на търговската жизнеспособност. Изборът често се свежда до един прост въпрос: дали тази част е компонент с голям обем и сложна форма, или е компонент с висока производителност, критичен за безопасността?

Приложения за литие под високо налягане

Благодарение на скоростта и точността си при формиране на сложни геометрични форми, HPDC е доминираща сила в масовото производство. Приложенията му са широко разпространени, особено там, където са необходими леки, подробни части в големи количества.

• Потребителска електроника: Твърдословните и тънкостенни корпуси за лаптопи, смартфони, таблети и камери често се правят с помощта на HPDC.
• Автомобилни: Неструктурните компоненти като двигателните блокове, кутиите за трансмисии, маслевите резервоари и декоративните елементи са идеални за HPDC.
• Осветление: LED светилниците и топлоотдавителите със сложни конструкции на перките се произвеждат ефективно чрез лиене на стъкла.
• Битова техника: Компонентите за кухненски смесители, прахосмукачки и електрически инструменти се възползват от прецизността и повърхностното облицоване на HPDC.

Приложения за изливане на сгъстяване

Спресъкът е процесът, когато механичната целост, уплътняемостта и безопасността не са подлежащи на преговори. Неговата способност да произвежда пористи, високопрочни части го прави от съществено значение за секторите с високи показатели. Както отбелязват леярни като КастАлум , това е правилният избор за критични за безопасността компоненти.

• Автомобилни: Това е основен сектор за отливка на сгъстяване. От решаващо значение за безопасността шаси и окачване части като рулеви китки, ръце за управление, подрамки и колела с високи показатели разчитат на неговата превъзходна издръжливост и устойчивост на умора.
• Аерокосмическа индустрия: Структурните фитинги, компонентите на полетната машина и други части, изискващи високо съотношение на тегло и якост, са отлични кандидати за този процес.
• Контрол на течността: Плътността и уплътняемостта на излитите части ги правят идеални за хидравлични и пневматични компоненти, като например корпуси на помпи и клапани.
• Защита: Компонентите за военни превозни средства и оръжейни системи, които изискват изключителна издръжливост, често използват отливка със стискане.

За приложения, изискващи абсолютно най-високи нива на здравина, особено в автомобилния сектор, инженерите също оценяват съответните производствени методи. Например прецизно изработените ковачни части за автомобили осигуряват изключителна здравина и надеждност за най-взискателните приложения. Компании като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology специализираме се в тези високопроизводителни ковани компоненти, предлагайки друг път за създаване на стабилни, критични за безопасността части, когато геометричната сложност е по-малко ограничителна.

Често задавани въпроси

1. да се съобрази с Как се нарича още "изливане"?

Спресъкът се нарича също коване на течни метали. Това име подчертава хибридния му характер, тъй като комбинира процеса на изливане на течен метал като при лиенето с прилагането на високо налягане по време на затвърдяване, което е характерно за коваенето.

2. Да се съобразяваме. Какви са основните недостатъци на ливането с изстискване?

Основните недостатъци на литейното изтичане включват по-бавна скорост на производство в сравнение с литейното изтичане под високо налягане, което може да доведе до по-висока цена на част. Освен това е по-малко подходящ за производство на изключително сложни или с много тънки стени компоненти. Накрая, първоначалните инвестиции в машини и инструменти са значителни, което ги прави най-подходящи за производство на средно- и високопроизводими части с високи показатели.

3. Да се съобразяваме. Кога трябва да използвате лиене под високо налягане?

Изливът под високо налягане трябва да се използва, когато трябва да се произвеждат големи обеми от части със сложна, сложна геометрия и тънки стени. Той е идеалният избор за приложения, където скоростта на производство и ниската цена на част са критични приоритети и където малката вътрешна порозност не е структурна загриженост, като например в корпусите на потребителска електроника или неструктурните автомобилни компоненти.

4. Да се върнем. Какви са предимствата на ливането с изстискване?

Основните предимства на литейното изтичане са превъзходните механични свойства, включително висока здравина и гъвкавост. Процесът произвежда части, които са практически без поривност, което ги прави упълномощени и подходящи за критични приложения за безопасност. Също така, излитите компоненти могат да бъдат термично обработени и имат отличен покритие, което може да намали необходимостта от вторични операции по обработка.