Automobilių liejimo forma procesas: tikslūs detalės paaiškintos

TRUMPAI

Automobilių liejimo forma yra aukšto slėgio gamybos technika, kurios metu į kaitinantį negeležinį metalą įpilamas į pakartotinai naudojamą plieninę formą, vadinamą matrica. Šis metodas yra būtinas šiuolaikinei automobilių pramonei stipriems, lengviems ir sudėtingiems komponentams gaminti su didelės tikslumo tikslumu. Naudojant lydinius, tokius kaip aliuminis, cinkas ir magnis, liejimas formose yra svarbus transporto priemonių našumui gerinti, kuro efektyvumui didinti ir dalių masinei gamybai užtikrinti, turint puikią matmenų tikslumą.

Liejimo formose pagrindai: kas tai yra ir kodėl tai svarbu automobilių pramonėje

Liejimas formose yra metalo liejimo procesas, apibrėžiamas kaip kaitinamo metalo įpylimas į formos ertmę aukštu slėgiu. Pagal Vikipedija , šis slėgis gali svyruoti nuo 10 iki 175 megapaskalių (MPa), užtikrinant, kad metalas užpildytų kiekvieną detalę sudėtingame dviejų dalių kietintame plieniniame formoje. Kai metalas atšąla ir sukietėja, forma atidaroma ir detalė, vadinama liejiniu, išstumiama. Šis procesas turi panašumų su plastiko liejimu į formas, tačiau naudojamas spalvotiesiems metalams, todėl yra viena iš pagrindinių šiuolaikinės gamybos atramų.

Automobilių pramonėje lyjimo forma reikšmė negali būti pervertinta. Gamytojai nuolat susiduria su spaudimu gerinti kuro ekonomiškumą ir mažinti išmetamų teršalų kiekį, kas daugiausia priklauso nuo transporto priemonės svorio mažinimo. Lyjimas forma suteikia veiksmingą sprendimą, leidžiant gaminti lengvas detales, nesumažinant jų stiprumo ar ilgaamžiškumo. Kaip pastebėjo RapidDirect , ši technika yra pagrindinis alternatyvus būdas metalo gamybai, leidžiantis gaminti plonesnes sienas ir sudėtingas geometrijas, kurios sunkiai pasiekiamos naudojant kitas technologijas. Tai lemia lengvesnius automobilius, geresnį kuro sąnaudų rodiklį ir pagerintą bendrą našumą.

Proceso gebėjimas gaminti beveik galutinės formos detales su puikiu paviršiaus apdorojimu ir matmenų pastovumu yra dar viena didelė pranašybė. Tai sumažina poreikį išsamiam antriniam apdirbimui, taupo tiek laiką, tiek sąnaudas didelės apimties gamybos aplinkose. Nors presavimas yra idealus sudėtingoms detalėms gaminti, kitos aukšto našumo technologijos, tokios kaip kalimas, taip pat yra svarbios automobilių gamyboje. Pavyzdžiui, kai kurios įmonės specializuojasi automobilių dengos dalys , procese, žinomame tuo, kad gamina komponentus su išskirtine stiprybe, dažnai naudojamus kritinėse apkrovų veikiamose aplikacijose, pvz., pakabos ir variklio transmisijos komponentuose.

Automobilių presavimo pagrindinės naudos apima:

• Lengvinimas: Naudojant mažo tankio metalus, tokius kaip aliuminis ir magnis, sumažinamas bendras transporto priemonės svoris, tiesiogiai prisidedant prie geresnio kuro naudingumo.
• Sudėtingumas ir tikslumas: Didelio slėgio liejimas leidžia gaminti sudėtingas, plonasienes dalis su siaurais tolerancijos ribomis, todėl galima kurti sudėtingesnius ir kompaktiškesnius automobilių projektus.
• Didelis gamybos greitis: Liejimas formose yra greitas procesas, kurio metu automatizuotos mašinos vienoje sesijoje gali pagaminti tūkstančius identiškų detalių, todėl tai yra labai ekonomiška masinei gamybai.
• Stiprumas ir išmaitinumas: Įformėmis lietos detalės pasižymi puikiu stiprumo ir svorio santykiu bei geru atsparumu korozijai, užtikrindamos ilgą tarnavimą ir patikimumą svarbiems automobilių komponentams.

Žingsnis po žingsnio vykstantis įformėmis liejimo procesas: nuo įkaitinto metalo iki pagamintos detalės

Automobilių liejimo forma yra labai tobulinamas, daugiapakopis procesas, kuris perkelia išlydytą metalą į baigtą detalę nepaprastai greitai ir tiksliai. Visas darbo procesas suskirstomas į keturias pagrindines stadijas: formos paruošimą, pripildymą (įpurškimą), išstūmimą ir atskyrimą (apdailą). Kiekvienas žingsnis yra būtinas užtikrinti galutinei daliai atitinkančiai griežtas kokybės normas matmenų tikslumui ir paviršiaus apdailai.

Pirmiausia reikia paruošti formą. Dvi kietintos plieninės formos dalys išvalomos, o tada apipurškiamos tepikliu. Šis tepiklis turi dvi funkcijas: padeda kontroliuoti formos temperatūrą ir veikia kaip išleidžiamasis agentas, užtikrindamas, kad užsolidėjusi liejinys būtų lengvai pašalinamas be pažeidimų. Aptepintas formos puses tvirtai uždaromos ir sukabinamos didžiule jėga, kad išlaikytų aukštą slėgį, kuris bus taikomas vėliau.

Kitas etapas – pildymas arba įpurškimas. Lydytas metalas, kuris buvo ištirpintas atskiroje krosnyje (šaltojo kameros proceso atveju) arba pačiame įrenginyje (karštojo kameros proceso atveju), įspaudžiamas į formos ertmę. Stūmoklis įpurškia metalą dideliu greičiu ir slėgiu, užtikrindamas, kad jis užpildytų kiekvieną formos nišą dar nesustirus. Slėgis išlaikomas per visą aušinimo fazę, kad būtų sumažintas susitraukimas ir porėtumas. Kai metalas sustirpta, formos pusės atsidaro, o liejinius išstumia išmetimo adatos. Galiausiai, atliekant valymo etapą, nuo liejinio nupjaunama perteklinė medžiaga, tokia kaip kanalai, liejimo trauktuvai ir liejinio siūlės (plonas medžiaga, prasunkusi per formos skaidymo liniją). Ši metalo šiukšlė paprastai surenkama ir perlydoma pakartotinai naudoti, todėl procesas yra labai tvarus.

Dvi pagrindinės aukšto slėgio liejimo formomis rūšys – tai karštosios ir šaltosios kameros procesai, tinkantys skirtingiems metalams ir taikymo sritims.

Pagrindiniai medžiagų tipai automobilių liejime: aliuminis, cinkas ir magnis

Medžiagos pasirinkimas automobilių liejime yra labai svarbus, nes jis tiesiogiai veikia galutinio komponento svorį, stiprumą, atsparumą korozijai ir kainą. Dažniausiai naudojamos negeležies lydinio rūšys – aliuminio, cinko ir magnio lydiniai, kurių kiekvienas pasižymi unikaliomis savybėmis, pritaikytomis konkrečioms aplikacijoms.

Aliuminio lydiniai yra labiausiai paplitę automobilių pramonėje, daugiausia dėl jų puikaus derinio iš lengvo svorio ir stiprumo. Kaip išsamiai aprašyta Fictiv , lydiniai, tokie kaip A380, vertinami dėl gerų mechaninių savybių, aukšto šilumos laidumo ir atsparumo korozijai, todėl jie yra puikus pasirinkimas detalėms, veikiančioms esant dideliam krūviui ir aukštai temperatūrai. Dažni panaudojimo būdai apima variklio blokus, pavarų dėžių korpusus, alyvos karterius ir konstrukcines dalis, pvz., šasi komponentus. Aliuminio naudojimas yra pagrindinė strategija lengvinti transporto priemones, siekiant pagerinti kuro ekonomiškumą.

Cinko lydai , tokie kaip Zamak serijos lydiniai, yra kitas populiarus pasirinkimas. Cinkas vertinamas dėl išskirtinio liejimo tekštumo, kuris leidžia tiksliai užpildyti sudėtingas ir plonasienes formos dalis. Jis pasižymi puikiu matmenų stabilumu, aukštu smūginio stiprumo rodikliu ir lengvai dengiamas dekoratyviniais ar apsauginiais sluoksniais. Pagal Bruschi , cinkas dažnai naudojamas detales, reikalaujančioms aukštos kokybės paviršiaus apdorojimo ir siaurų tolerancijų, pvz., durų rankenoms, spynų korpusams, saugos diržų ritėms, elektroninių jutiklių korpusams.

Magnio lydai yra lengviausios iš įprastų liejimo lydinių, pasižyminčių puikiu stiprumo ir svorio santykiu. Magnis yra maždaug 33 % lengvesnis už aliuminį ir 75 % lengvesnis už plieną. Dėl to jis yra idealus medžiaga taikymams, kuriuose svorio mažinimas yra aukščiausio prioriteto klausimas. Kaip paaiškina 3ERP , magnis naudojamas detalių, tokių kaip vairo ratų rėmai, sėdynių rėmai, prietaisų skydai ir perdavimo korpusai, gamybai. Jo puikus apdirbamumas ir slopinimo geba taip pat yra svarbūs privalumai automobilių konstrukcijoje.

Pagrindinių liejimo lydinių palyginimas

• Sunkumas: Magnis yra lengviausias, po jo seka aliuminis, o cinkas – sunkiausias iš trijų.
• Jėga: Cinko lydiniai paprastai pasižymi didesniu temptiniu stipriu kambario temperatūroje, tačiau aliuminio lydiniai geriau išlaiko savo stiprį aukštesnėse temperatūrose.
• Atsparumas korozijai: Visi trys pasižymi gera atsparumu korozijai, nors konkretus veikimas priklauso nuo lydinio ir paviršiaus apdorojimo.
• Kaina: Cinkas ir aliuminis paprastai yra ekonomiškesni didelės apimties gamybai, o magnis gali būti brangesnis.
• Liolijimo procesas: Cinką ir magnį galima liejant naudoti greitesnį karštakamerį procesą, tuo tarpu aliuminiui dėl aukštesnės lydymosi temperatūros ir įsiskverbimo poveikio plieniniams įpurškimo komponentams reikia lėtesnio šaltakamerio proceso.

Pagrindinės formavimo liejimo technikos ir jų taikymas

Nors aukšto slėgio formavimo liejimas (HPDC) yra dažniausiai naudojamas metodas, buvo sukurtos keletas jo modifikacijų, skirtų konkrečioms gamybos poreikms, ypač svarbiems automobilių komponentams, kurių konstrukcinis vientisumas turi esminę reikšmę. Prie šių technikų priskiriama žemo slėgio formavimo liejimas ir vakuumu pagreitintas formavimo liejimas, kurios kiekviena siūlo specifinių privalumų skirtingiems taikymams.

Aukšto slėgio liejimas (HPDC) išlieka standartas, naudojamas gaminant didžiąją dalį automobilių dalių dėl jo greičio ir gebėjimo kurti sudėtingas, galutinės formos komponentes. Jis naudojamas viskam – nuo variklio detalių ir pavarų dėžių korpusų iki mažesnių dalių, tokių kaip jutiklių korpusai ir tvirtinimo elementai. Tačiau su HPDC susijęs dažnas iššūkis yra oro užtrappingimo rizika, vykstant tirštam metalui labai greitai įpurškiant, kas gali sukelti porėtumą galutiniame liejinyje. Šis porėtumas gali pažeisti detalės mechanines savybes ir neleisti atlikti terminio apdorojimo.

Tam išspręsti, Vakuumu pagreitintas lydymas formose naudojamas vakuuminis aukšto slėgio liejimas. Šiame procese vakuumas naudojamas orui ir dujoms šalinti iš formos ertmės dar prieš įpurškiant metalą. Tai žymiai sumažina porėtumą, rezultatu gaunant tankesnes, stipresnes detales su pagerinta paviršiaus apdorojimo kokybe. Ši technika yra idealiai tinkama saugos kritinėms detalėms ir dalių, kurioms reikalingas tolesnis suvirinimas ar terminis apdorojimas, tokių kaip konstrukciniai mazgai, variklio atramos ir pakabos komponentai.

Mažo slėgio lydinio liejimas (LPDC) yra kitas alternatyvus būdas, kai į formą iš apačios naudojant mažą slėgį (paprastai 7–30 psi) švelniai tiekiamas lydymas. Šis lėtesnis, geriau kontroliuojamas pildymas sumažina turbulenciją ir oro užtrappingą, todėl gaunami gaminiai su puikiomis mechaninėmis savybėmis ir žema porėtumu. LPDC dažnai pasirenkamas didesniems, simetriškiems komponentams, tokiems kaip ratai ir kai kurie variklių blokai, kai konstrukcinė vientisumas yra svarbesnis už greitą ciklo trukmę.

Sūdomų liejimo privalumai ir trūkumai

Kaip ir bet kuris gamybos procesas, lydinio liejimas turi specifinių kompromisų, dėl kurių jis tinka vienoms aplikacijoms, bet netinka kitoms.

Privalumai

• Didelis gamybos greitis: Procesas yra labai automatizuotas ir leidžia gaminti detales labai greitai, todėl masinės gamybos atveju vieneto savikaina sumažėja.
• Puiki matmenų tikslumo: Lydinio liejimo būdu gaminamos detalės turi labai siaurus tolerancijos ribojimus, dažnai pašalinant poreikį papildomam apdirbimui.
• Sudėtingos Geometrijos: Procesas leidžia kurti sudėtingas formas ir plonas sienas, kurių sunku pasiekti kitais metodais.
• Glatus paviršius: Liejiniams būdingas natūraliai lygus paviršius, kurį galima lengvai dengti arba apdoroti estetiniais tikslais.

Nepatogumai

• Aukštos pradinės išlaidos: Formos (korporiniai įrankiai) ir mašinos, reikalingos liejimui formose, yra labai brangios, todėl tai padaro procesą neekonomišku mažo tūrio gamybai.
• Medžiagų apribojimai: Procesas paprastai apribotas netinkamomis metalinėmis medžiagomis, turinčiomis aukštą tekštumą, tokiais kaip aliuminis, cinkas ir magnis.
• Galimas poringumas: Standartinėje HPDC oro užtrappingas gali sukelti vidinius porus, kurie gali paveikti detalės stiprumą ir neleisti šiluminio apdorojimo.
• Ilgi tiekimo laikai formoms: Naujos formos projektavimas ir gamyba yra sudėtingas ir ilgai trunkantis procesas.

Galutinės mintys apie automobilių liejimo formose procesą

Automobilių liejimo forma spaudimu procesas yra pagrindinė technologija, leidžianti gaminti šiuolaikiniams automobiliams būtinas lengvas, sudėtingas ir patikimas dalis. Nuo kuro efektyvumo didinimo dėl svorio mažinimo iki įmantraus dizaino su aukštos tikslumo detalėmis – jos poveikis neabejotinas. Naudojant aliuminio, cinko ir magnio lydinių unikalias savybes, gamintojai gali derinti komponentus, kad atitiktų specifinius našumo, saugos ir sąnaudų tikslus. Kuo labiau automobilių pramonė vystysis link elektrinių ir autonominių automobilių, tuo didesnis bus poreikis pažangiosioms liejimo forma spaudimu technikoms, kurios gamina dar didesnius ir labiau integruotus konstrukcinius elementus, dar labiau patvirtinant šį procesą kaip esminį gamybos metodą ateityje.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks pagrindinis skirtumas tarp liejimo forma spaudimu ir kalimo?

Pagrindinė skirtumą sudaro metalo būsena. Lydinio liejime metalas kaitinamas, kol tampa lydiniu (skysta būsena), o po to in jekuojamas į formą, kurioje sustingsta. Kalvystėje metalas kaitinamas iki plastinės būsenos, tačiau išlieka kietoje būsenoje. Tada jis formuojamas taikant didžiulį slėgį su kūju ar presu. Kalvystė dažniausiai sukuria stipresnes ir ilgaamžiškesnes dalis, o lydinio liejimas tinka sudėtingų, intriguojančių formų gamybai.

2. Kodėl porėtumas yra svarbus dėmesys lydinio liejime?

Porėtumas reiškia mažas tuštumas arba dujų burbuliukus, kurie užfiksuojami lydinyje esančiame metale, kai jis sustingsta. Tai kelia susirūpinimą, nes tai gali pažeisti detalę, padarydama ją linkusią trūkinėti esant apkrovai. Porėtumas taip pat neleidžia detalių saugiai termiškai apdoroti ar suvirinti, kadangi šildymo metu užfiksuotos dujos išsiplėčia, kas gali sukelti pūslės paviršiuje ir vidinius mikroįtrūkimus, pažeidžiant konstrukcinį detalės vientisumą.

3. Ar plienas ar geležis gali būti naudojami lydinio liejime?

Nors techniškai įmanoma, plieno ir geležies lydymas formavimo liejimu yra labai retas. Jų itin aukštos lydymosi temperatūros sukelia greitą pabėgimą ir dėvėjimąsi formos iš plieno, todėl procesas yra ekonomiškai neįgyvendinamas dėl trumpo įrankio tarnavimo laiko. Todėl šis procesas beveik išskirtinai naudojamas spalvotiesiems metalams su žemesniais lydymosi taškais.