TL;DR

Automobiļu pielietojumiem izvēle starp die šķidruma liešanu un pastāvīgo veidņu liešanu ir atkarīga no kompromisa starp apjomu, izmaksām un detaļu raksturlielumiem. Die šķidruma liešana ir ļoti piemērota sarežģītu, precīzu detaļu ražošanai ar gludām virsmām augstā ātrumā, tādējādi būdama ideāla liela apjoma sērijas ražošanai, neskatoties uz ievērojamām sākotnējām veidņu izmaksām. Savukārt pastāvīgās veidnes liešana prasa zemākas veidņu izmaksas un rada blīvākas, stiprākas detaļas, tādējādi būdama ekonomiski izdevīgāka mazākiem līdz vidējiem ražošanas apjomiem, kad mehāniskā izturība ir galvenais faktors.

Galvenie procesa principi: augsta spiediena pret gravitācijas barošanu

Pamata atšķirības izpratne starp die šķidruma liešanu un pastāvīgo veidņu liešanu sākas ar to, kā kausētais metāls nonāk veidnē. Šī pamata atšķirība ietekmē gandrīz visus pārējos procesa aspektus — sākot no ražošanas ātruma līdz gala detaļas īpašībām. Abas metodes izmanto atkārtoti izmantojamas metāla veidnes, parasti izgatavotas no tērauda, taču aizpildīšanas mehānisms ir pilnīgi atšķirīgs.

Augstspiediena kokilizliešana (HPDC) ir augsti automatizēts process, kurā kausētais metāls tiek iedzīts tērauda formas matricā ļoti lielā spiedienā. Šis spiediens, kas svārstās no 1500 līdz vairāk nekā 20 000 PSI, nodrošina, ka metāls ārkārtīgi ātri aizpilda katru veidņu dobuma detaļu. Process ir ātrs, metālam ātri sakietot, kas ļauj ļoti īsus cikla laikus. Šī ātruma dēļ kokilizliešana ir dominējoša metode automašīnu komponentu masveida ražošanā.

Otrādi, pastāvīgās formas liešana galvenokārt balstās uz gravitāciju. Šajā metodē kausēto metālu ielej veidnē, aizpildot dobumu no apakšas uz augšu. Dažas variācijas izmanto zemu spiedienu (7 līdz 30 PSI) vai slīpi lejamo mehānismu, lai palīdzētu aizpildīt dobumu, taču tas joprojām ir daudz maigāks process salīdzinājumā ar HPDC. Atdzišanas ātrums ir lēnāks, kas ļauj gāzēm izplūst, kamēr metāls sakiet. Tas rezultātā dod blīvāku, mazāk porainu iekšējo struktūru salīdzinājumā ar detaļām, kas izgatavotas ar augstspiediena ievadi.

Šie mehāniskie atšķirības nosaka aprīkojuma sarežģītību un procesa kopējo ātrumu, kā norādīts zemāk esošajā tabulā.

Iekārtu un izmaksu analīze: ieguldījums pret apjomu

Svarīgākais faktors daudzās automašīnu iepirkšanas lēmumos ir cena, un tieši šeit divi procesi ļoti atšķiras. Galvenais princips ir vienkāršs: formas liešanai raksturīgas augstas sākotnējas iekārtu izmaksas, bet zemas izmaksas uz vienu detaļu, savukārt pastāvīgās formas liešanai raksturīgas vidējas iekārtu izmaksas un augstākas izmaksas uz vienu detaļu. Lēmums galu galā ir atkarīgs no paredzamā ražošanas apjoma.

Formu liešanas veidņu, jeb formu, konstrukcija ir paredzēta, lai izturētu ekstremālu spiedienu un atkārtotas termiskās slodzes. Tās izgatavotas no augstas kvalitātes rīka tērauda un prasa sarežģītu inženierijas risinājumu, tādēļ tās ir ārkārtīgi dārgas. Saskaņā ar nozares avotiem, formu liešanas iekārtu izmaksas var svārstīties robežās no $60,000 līdz vairāk nekā $500,000 šis ievērojamais ieguldījums ir attaisnojams tikai lieliem ražošanas apjomiem, parasti vairāk nekā 10 000 vienībām, kad izmaksas var tikt sadalītas simt tūkstošos vai pat miljonos detaļu, rezultātā nodrošinot ļoti zemas izmaksas uz vienu gabalu.

Pastāvīgās formas sagataves ir ievērojami lētākas, parasti tās izmaksas svārstās no 10 000 līdz 90 000 USD. Tā kā formām nav jāiztur augsts spiediens, tās var būt vienkāršākas konstrukcijā un izgatavotas no mazāk izturīgiem materiāliem. Tas padara šo procesu pieejamu projektu īstenošanai ar mazākiem budžetiem vai zemāku ražošanas apjomu. Zemiem līdz vidējiem sērijas apjomiem, kas parasti tiek uzskatīti par aptuveni 3 000 detaļām gadā, pastāvīgās formas liešana gandrīz vienmēr ir ekonomiskāk izdevīgāka izvēle. Svarīgs ir bezzaudējuma punkts; palielinoties ražošanas apjomam līdz desmit tūkstošiem, zemākās izmaksas par vienu daļu matricas liešanas gadījumā sāk kompensēt tās sākotnējās sagatves izmaksas.

Detaļas kvalitāte un raksturojums: divu pabeigumu stāsts

Ne tikai izmaksu dēļ, bet arī liešanas metodes izvēle tieši ietekmē gala daļas kvalitāti, mehāniskās īpašības un dizaina iespējas. Katrs process rada detaļas ar atšķirīgām īpašībām, kas piemērotas dažādām automašīnu lietojumprogrammām. Zaru liešana ir pazīstama ar savu precizitāti un virsmas apstrādi, savukārt pastāvīgās formas liešana tiek vērtēta tās iekšējās viendabīguma un izturības dēļ.

Tā kā metālu piespieda augsts spiediens pret lēnu tērauda formējumu, metālapstrādājumiem ir lielisks, kā izlietotā virsmas pārklājums, bieži vien starp 32 - 90 RMS. Tas samazina nepieciešamību pēc sekundārajā apstrādes darbam. Procesam ir arī iespēja nodrošināt ārkārtīgi precīzi izmērus un radīt ļoti smalkas sienas, dažreiz tik smagas kā 0,04 colni, kas ir ideāli piemērotas vieglai un sarežģītām sastāvdaļām, piemēram, pārnesumu kārbiņām vai elektroniskām korpusiem. Tomēr ātrā ieplūde un nostiprināšanās var ieķīlēt gaisu un gāzus, kas rada iekšējo porību. Šī porība var apdraudēt daļas strukturālo integritāti un nozīmē, ka lielākoties izlietnes daļas nevar termiņapstrādāt vai sašķidrināt.

Pastāvīgās formas liešana rada detaļas ar raupjāku virsmas apdari (parasti 150–250 RMS), kuru bieži vajadzīga papildu pēcapstrāde. Tomēr lēns un maigs aizpildījums ļauj gāzēm izplūst no formas dobuma, rezultātā iegūstot mazāk porainu un blīvāku atlievi. Šī labākā iekšējā veselība padara pastāvīgās formas detaļas stiprākas un uzticamākas lietojumos, kuros ir būtiska spiediena necaurlaidība vai mehāniskā izturība, piemēram, suspensijas komponentos vai hidrauliskajos cilindros. Šīs detaļas var arī karsēt, lai vēl vairāk uzlabotu to mehāniskās īpašības.

Materiālu izvēle un konstrukcijas apsvērumi

Metāla sakausējuma izvēle ir vēl viens kritiskais faktors, kurā abas procesu atšķiras. Ielejformas liešanas augstā spiediena dēļ materiālu izvēlei tiek uzlikti ievērojami ierobežojumi, savukārt pastāvīgās formas liešanai ir lielāka elastība. Tas bieži vien var būt izšķirošais faktors, ja automašīnas komponentam nepieciešamas konkrētas materiāla īpašības.

Ielejformas liešana gandrīz izskatoties tiek izmantota ar ne dzelzs sakausējumiem, kuriem raksturīga augsta plūsumība un salīdzinoši zemi kušanas punkti. Visbiežāk izmantotie materiāli ietver alumīnija sakausējumus (piemēram, 380 un 390), cinku un magniju. Kā norādījis Casting Source , ielejformas liešana ir vismazāk pieļaujoša dažādu sakausējumu izmantošanai. Dzelzs saturoši metāli, piemēram, čuguns un tērauds, parasti nav piemēroti, jo to augstā kušanas temperatūra ātri sabojātu tērauda formas. Attiecībā uz dizainu, ielejformas liešana izceļas ar sarežģītu, gandrīz galīgā izmēra detaļu ražošanu, kurām nepieciešams minimāls apstrādes apjoms, kas palīdz kompensēt izmaksas liela apjoma ražošanā.

Pastāvīgās formas liešana ir daudzpusīgāka. Kaut arī tā tiek izmantota arī alumīnijam, cinkam un magnijam, tā var izmantot arī sakausējumus ar augstāku kušanas temperatūru, tostarp vara un misiņa sakausējumus. Šāda plašāka materiālu izvēle ļauj inženieriem izvēlēties vairāk variantu, lai atbilstu konkrētajām veiktspējas prasībām. Konstrukcijas sarežģītība salīdzinājumā ar matricas liešanu ir ierobežotāka, jo gravitācijas procesā sarežģītas detaļas ir grūtāk izveidot. Tomēr vienreizlietojamu smilšu serdes izmantošana puspastāvīgas formas procesā ļauj izveidot sarežģītas iekšējās dobuma formas, kuras matricas liešanā būtu neiespējami izgatavot.

Pareiza izvēle jūsu automašīnas pielietojumam

Pareizas liešanas metodes izvēle ir stratēģisks lēmums, kas balansē starp ekonomiskajām un inženierijas prasībām. Automobiļu pielietojumiem pareizā izvēle ir atkarīga no projekta mērķu skaidras izpratnes. Kalšanas metode ir nepārspējama lielā sērijas apjomā, sarežģītiem un vieglā svara detaļām, kur būtiska ir gluda virsmas apdare, piemēram, dzinēju korpusiem, transmisiju korpusem un interjera kosmētiskajām sastāvdaļām.

Pastāvīgās formas liešana atražo savu nišu pielietojumos, kuros zemā līdz vidējā apjomā tiek prasīta augsta mehāniskā izturība un spiedienizturība. Tā ir iecienītākā metode strukturālajām sastāvdaļām, piemēram, suspensijas daļām, stūres uzgaliem un bremžu čaulām, kur iekšējai viendabībai ir lielāka nozīme nekā ideālai virsmas apdarei. Rūpīgi novērtējot faktorus, piemēram, ražošanas apjomu, budžetu un nepieciešamās materiāla īpašības, automašīnu inženieri un dizaineri var izvēlēties procesu, kas nodrošina labāko veiktspēju un vērtību.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir pamata atšķirība starp kokilizlietēšanu un pastāvīgās formas lietēšanu?

Pamata atšķirība slēpjas, kā šķidrais metāls aizpilda veidni. Kokilizlietēšanā metāls tiek ievadīts zem augsta spiediena, kas nodrošina ātru ražošanu, sarežģītas formas un gludas virsmas. Pastāvīgās formas lietēšanā metāls veidnē tiek ieliet pateicoties gravitācijai vai zemā spiedienā, kas ir lēnāks process, taču rada blīvākas, stiprākas detaļas ar zemākām veidņu izmaksām.

2. Kādi ir galvenie pastāvīgās formas lietēšanas trūkumi?

Galvenie pastāvīgās formas lietēšanas trūkumi ietver lēnākus ražošanas ciklus salīdzinājumā ar kokilizlietēšanu, tādējādi to padarot mazāk piemērotu ļoti liela apjoma ražošanai. Detaļas vienības cena arī ir augstāka lieliem apjomiem. Turklāt parasti nevar sasniegt tik sarežģītu detaļu izstrādi vai tik plānas sienas kā augsta spiediena kokilizlietēšanā, un bieži nepieciešama papildu sekundārā apstrāde.

3. Kāda ir atšķirība starp PDC un GDC?

PDC nozīmē spiedietēšanu, kurā karsēts metāls tiek ievadīts veidnē zem augsta spiediena. GDC nozīmē gravitācijas atēšanu, kurā karsēts metāls tiek ieliets un aizpilda veidni tikai ar gravitācijas palīdzību. Augstspiediena atēšana ir PDC forma, savukārt pastāvīgās veidnes atēšana ir GDC forma.