Spiediena liešana salīdzinājumā ar augstspiediena dieļiešanu: pareizā procesa izvēle

TL;DR

Spiedizkaļveidošana apvieno liešanas un kalšanas principus, pielietojot ilgstošu augstu spiedienu izcietēšanas laikā, lai izveidotu blīvas, stipras un gandrīz bez porozitātes detaļas. Salīdzinājumā ar to, augsta spiediena dozēšanas liešana (HPDC) izmanto ātru ievadi, lai ātrāk ražotu sarežģītas detaļas, taču tā ir vairāk uzņēmīga pret iekšējo porozitāti. Galvenais kompromiss ir veiktspēja pret ātrumu: izvēlieties spiedizkaļveidošanu augstas integritātes, drošībai kritiskām sastāvdaļām un augsta spiediena dozēšanas liešanu lielapjomu, sarežģītām detaļām, kur galvena nozīme ir ražošanas ātrumam un izmaksām par detaļu.

Pamatprocesa atšķirības: kā darbojas katrs paņēmiens

Saprotot spiedizkaļveidošanas un augsta spiediena dozēšanas liešanas pamatmehāniku, kļūst skaidrs, kāpēc tie rada detaļas ar būtiski atšķirīgām īpašībām. Lai gan abos gadījumos notiek kausēta metāla formēšana formas veidnē, spiediena pielietošana un metāla plūsma ir būtiski atšķirīgas. Šī atšķirība ir būtiska, lai noteiktu, kurš process atbilst projekta tehniskajām prasībām.

Augstspiediena diezveida liešana tiek definēta ar ātrumu un spēku. Šis process ietver kausētu metālu ievadīšanu sakarsētā tērauda formas dobumā milzīga spiediena un augsta ātruma apstākļos. Šis ātrais, bieži vien turbulentais aizpildījums nodrošina, ka pat formas sarežģītākās un plānākās sienas tiek pilnībā aizpildītas, pirms metāls sāk kristalizēties. Tomēr šī turbulences dēļ metālā var ieslēgties gaiss un gāzes, kas rada porozitāti galaproduktā.

Tipiskie HPDC soļi ir:

1. Formas sagatavošana: Tērauda formas abas puses tiek notīrītas un eļļotas.
2. Ātrā ievadīšana: Kausētais metāls tiek ievadīts slēgtajā formas dobumā augstā ātrumā (bieži pāri par 100 jūdzēm stundā) un spiedienā.
3. Ātra kristalizācija: Metāls atdziest un ātri kristalizējas ūdenī dzesētajā formā.
4. Izmešana: Forma atveras, un cietajā veidolā esošais izstrādājums, vai "liešanas produkts", tiek izgrūsts.

Spiedizkaļveidošana, ko pazīst arī kā šķidrā metāla kalšanu, ir apsvērtāks hibrīdprocesa veids, kas prioritāti piešķir materiāla integritātei. Tas ietver lēnāku, kontrolētu formas aizpildīšanu, kam seko intensīvas un ilgstošas spiediena pielikšana, kamēr metāls sacietē. Šis paņēmiens nodrošina lamināru (ne-turbulentu) plūsmu, minimizējot gāzes ieslēgšanās iespēju. Nepārtrauktais spiediens efektīvi izspiež jebkurus potenciālos dobumus vai saraušanās porainumus, radot blīvu un ļoti smalku graudu struktūru. Šo procesu detalizēti apraksta ražošanas ekspertu, piemēram, CEX Casting .

Spiedizkaļveidošanas soļi parasti seko šai secībai:

1. Metāla ieleja: Precīzs daudzums kausēta metāla tiek ieliets apsildītas formas apakšējā pusē.
2. Formas aizvēršana un spiediena pielikšana: Formas augšējā daļa aizveras, noslēdz dobumu un pieliek milzīgu spiedienu kausētajam metālam ar dūriena palīdzību.
3. Spiediena ietekmē notiekoša sacietēšana: Šis augstais spiediens tiek uzturēts visā kristalizācijas procesā, piespiežot metālu iekļūt katrā veidņa detaļā un novēršot porozitāti.
4. Izmešana: Pēc sakietošanas spiediens tiek noņemts, un augstas kvalitātes daļa tiek izņemta.

Būtiskā atšķirība ir tajā, kad un kā tiek pielietots spiediens. HPDC izmanto spiedienu ievadīšanai, savukārt saspiešanas liešanā to izmanto kristalizācijai. Rezultātā HPDC ir process, kas optimizēts ātrumam un sarežģītībai, savukārt saspiešanas liešana ir izstrādāta, lai nodrošinātu metālurģisko veselību un pārāku mehānisko izturību.

Galva pret galvu salīdzinājums: galvenie tehniskie un veiktspējas rādītāji

Izlēmums starp izspiešanas liešanu un augstspiediena formas liešanu galu galā ir atkarīgs no kompromisa starp ražošanas ātrumu un gala daļas kvalitāti un veiktspēju. Katrs process pārāks atsevišķās jomās, un šo atšķirību izpratne ir būtiska inženieriem un dizaineriem. Squeeze casting pastāvīgais spiediens rada komponentus, kas ir siltumapstrādājami un metinājami, kas ir ievērojama priekšrocība salīdzinājumā ar daudziem HPDC izstrādājumiem, kuros ieslēgtie gāzes var izraisīt pūslīšanos siltumapstrādes laikā. Šis ir svarīgs aspekts, uz kuru norāda nozares resursi, piemēram Sunrise Metal .

Porozitāte ir, iespējams, nozīmīgākais atšķirības faktors. HPDC augstas ātruma, turbulentās ievadīšanas process bieži ieslēdz gaisu un gāzi, radot iekšēju porozitāti. Lai gan šo efektu var kontrolēt daudzās lietojumprogrammās, tas var būt kritiska atteice komponentos, kuriem piemērots liels spiediens vai slodze. Saspiešanas liešana, salīdzinot, ir izstrādāta, lai novērstu porozitāti. Lēnā, laminārā aizpilde un ilgstošs spiediens kristalizācijas laikā izspiež gāzes un novērš saraušanās dobumus, rezultātā veidojot blīvu, spiedienizturīgu materiāla struktūru, kas ideāli piemērota hidrauliskajām un pneimatiskajām lietojumprogrammām.

Šie procesa atšķirības tieši ietekmē mehāniskās īpašības. Saspiešanas liešanas detaļas demonstrē labāku izturību, plastiskumu un izturību pret nogurumu, jo to mikrostruktūra ir smalkgraudaina un bez porozitātes. Tādēļ tās piemērotas drošībai kritiskām lietojumprogrammām, kur detaļu sabrukums nav pieļaujams. HPDC detaļas piedāvā labas mehāniskās īpašības attiecībā pret svaru, taču parasti nespēj sasniegt saspiešanas liešanas vai kausējuma komponentu veiktspējas līmeni bez papildu, bieži vien dārgām, apstrādēm.

Turpmākā tabula sniedz skaidru, uzreiz redzamu salīdzinājumu galvenajiem rādītājiem:

Galu galā lēmums ir atkarīgs no lietojuma prasībām. Ja mērķis ir sarežģītas detaļas, piemēram, planšetdatora korpusa, masveida ražošana, kur iekšējā porozitāte nav strukturāls jautājums, tad HPDC ir skaidrs uzvarētājs. Tomēr drošībai kritiskai automašīnas suspensijas sastāvdaļai, kas bez atteikšanās spēj izturēt milzīgas slodzes, ir būtiska virsmas spiedšanas liešanas metodes nodrošinātās augstākās, defektu brīvās īpašības.

Izmaksu, veidņu un sarežģītības apsvērumi

Turklāt, lai noteiktu darbības rezultātu, lēmumu pieņemšanas procesā ir svarīga nozīme katra procesa finansiālajām un projektēšanas sekām. Izmantojot šo metodi, tiek nodrošināta, ka ražotājs var izmantot savu ražojumu, lai iegūtu precīzu informāciju par ražotāja ražojumu un ražotāja ražotāja ražojumu. Lai gan abām metodēm ir nepieciešams liels sākotnējais kapitāls mašīnām un formām, to rentabilitāte ievērojami atšķiras atkarībā no ražošanas apjoma un detaļu vajadzību.

Augstas spiediena diecastingam raksturīgas ļoti augstas sākotnējās izejvielas izmaksas. Tomēr tā ātrie cikla periodi nozīmē, ka liela apjoma ražošanas braucieniem (no desmitiem tūkstošiem līdz miljoniem detaļu) detaļu cena kļūst ļoti zema. Tas padara to par ļoti ekonomisku izvēli masveida produktu ražošanai. Tomēr rīkles ir pakļautas intensīvam termiskam trieciņam un ātrgaitas metāla plūsmai, kas var izraisīt apģērbu un īsāku vispārējo dzīves ilgumu salīdzinājumā ar saspiestām liešanas rīkles.

Sīknēšanas liešanas rīku izmaksas var būt līdzvērtīgas vai nedaudz mazākas nekā HPDC, bet procesam ir garāks cikla laiks, kas palielina ekspluatācijas izmaksas uz daļu. Tas padara to mazāk ekonomisku ārkārtīgi liela apjoma ražošanai. Kā norāda daži ražotāji, galvenais ieguvums ir tas, ka izslāguma stieņi iztur mazāk termiskās un erozijas slodzes, kas var izraisīt ilgāku lietošanas laiku un samazināt ilgtermiņa stieņu nomaiņas izmaksas. Līdz ar to, ka ir iespējams iegūt gandrīz tīras formas rezultātus, ir samazināta arī dārga pēcliešanas apstrāde, kas var kompensēt augstākas cikla izmaksas.

Detaļu ģeometrija un sarežģītība ir arī noteicošie faktori. HPDC nav konkurences tā spējā ražot ļoti sarežģītas, plānsienas sastāvdaļas ar sarežģītām iezīmēm. Augstas ātruma ievadīšana piespiež metālu iekļūt katras formas detaļās. Spiedkauss, lai gan spējīgs ražot sarežģītas formas, mazāk piemērots ekstremāli plānām sienām un sarežģītai serdēšanai, ko var sasniegt ar HPDC. Tas ir labāk piemērots vienkāršāku, bet izturīgāku detaļu ražošanai ar biezākām sekcijām, kur tā spēja novērst porozitāti ir galvenais plus punkts. Tādējādi tas ir spēcīga alternatīva, kad kausēšana ir pārāk ierobežojoša attiecībā uz ģeometriju, kā to skaidro resursi kā Yichou .

Ideālas lietojumprogrammas: kur katrs process izceļas

Tehniskās un izmaksu atšķirības starp augstspiediena die štancēšanu un spiedšanas štancēšanu pārtop par atšķirīgām un skaidri definētām lietojumprogrammām dažādās nozarēs. Procesa saskaņošana ar detaļas funkciju ir būtiska, lai nodrošinātu gan veiktspēju, gan komerciālo dzīvotspēju. Izvēle bieži vien tiek reducēta līdz vienkāršam jautājumam: vai šī detaļa ir liela apjoma, sarežģītas formas komponents, vai arī tā ir augstas veiktspējas, drošībai kritiska detaļa?

Augstspiediena die štancēšanas pielietojumi

Pateicoties tās ātrumam un precizitātei sarežģītu ģeometriju veidošanā, HPDC ir dominējošs spēks masu ražošanā. Tās pielietojums ir plašs, jo īpaši tad, ja nepieciešamas vieglas, detalizētas detaļas lielos daudzumos.

• Patērētāju elektronika: Intricēti un plānsienīgi korpusi klēpjdatoriem, viedtālruņiem, planšetdatoriem un kamerām bieži tiek izgatavoti, izmantojot HPDC.
• Automobilbūves: Nestrukturālas sastāvdaļas, piemēram, dzinēju korpusi, transmisijas kastes, eļļas baseini un dekoratīvi elementi, ir ideāli piemēroti HPDC.
• Apgaismojums: LED lampu korpusi un siltuma izkliedētāji ar sarežģītiem ribu dizainiem tiek efektīvi ražoti ar kalšanas palīdzību.
• Mājsaimniecības ierīces: Komponenti virtuves maisītājiem, putekļsūcējiem un elektroinstrumentiem iegūst labumu no HPDC precizitātes un virsmas kvalitātes.

Saspiešanas kalšanas pielietojumi

Saspiešanas kalšana ir procesa izvēle, kad mehāniskā izturība, spiediena blīvums un drošība ir neapgāžami. Tās spēja ražot bez porozitātes, augstas izturības detaļas padara to par būtisku augsta veiktspējas nozarēm. Kā norāda lietnes, piemēram, CastAlum , tā ir pareizā izvēle drošībai kritiskām sastāvdaļām.

• Automobilbūves: Šī ir primārā nozare saspiešanas kalšanai. Drošībai kritiskas šasijas un suspensijas daļas, piemēram, stūres pievada mezgli, balstamatspraudes, apakškonstrukcijas un augstas veiktspējas riteņi, balstās uz tās pārāko izturību un izturību pret nogurumu.
• Aviācija: Strukturālie savienojumi, nolaišanās uzbūves komponenti un citas detaļas, kurām nepieciešams augsts izturības attiecība pret svaru, ir lieliski piemēroti šim procesam.
• Ūdens kontrole: Saspiešanas liešanas daļu blīvais un spiedienizturīgais raksturs padara tās par ideālu izvēli hidrauliskajām un pneimatiskajām sastāvdaļām, piemēram, sūkņu korpusiem un vārstu korpusem.
• Aizsardzība: Sastāvdaļas militārajiem transportlīdzekļiem un ieroču sistēmām, kurām nepieciešama ārkārtēja izturība, bieži izmanto saspiešanas liešanu.

Lietojumprogrammām, kurās nepieciešams absolūti augsts stiprums, jo īpaši automašīnu nozarē, inženieri novērtē arī saistītās ražošanas metodes. Piemēram, precīzi izstrādātas automašīnu kalšanas daļas nodrošina izcilu stiprību un uzticamību vispieprasītākajām lietojumprogrammām. Uzņēmumi, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology specializējas šādu augstas veiktspējas kalto komponentu ražošanā, piedāvājot citu iespēju izturīgu, drošībai kritisku sastāvdaļu izgatavošanai, kad ģeometriskā sarežģītība ir mazāks ierobežojums.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāds ir cits nosaukums saspiešanas liešanai?

Spiedkaļošana bieži tiek saukta arī par šķidrā metāla kalšanu. Šis nosaukums uzsvērt tās hibrīdo dabu, jo tā apvieno šķidrā metāla ielejšanas procesu, līdzīgi kaļošanai, ar augsta spiediena pielietošanu kristalizācijas laikā, kas ir raksturīgs kalsmei.

2. Kādi ir galvenie spiedkaļošanas trūkumi?

Galvenie spiedkaļošanas trūkumi ietver lēnāku ražošanas ātrumu salīdzinājumā ar augsta spiediena dozēšanas kaļošanu, kas var izraisīt augstākas izmaksas par detaļu. Tā ir arī mazāk piemērota ļoti sarežģītu vai ļoti plānsienīgu komponentu ražošanai. Beigu beigās sākotnējās ieguldījuma izmaksas mašīnās un veidņos ir ievērojamas, tādēļ to vislabāk izmantot vidēja līdz liela apjoma augstas veiktspējas detaļu ražošanai.

3. Kad jāizmanto augsta spiediena dozēšanas kaļošana?

Augstspiediena die casting tehnoloģiju vajadzētu izmantot, ja nepieciešams ražot lielu daudzumu detaļu ar sarežģītām, intriķētām ģeometrijām un plānām sienām. Tā ir ideāla izvēle pielietojumiem, kuros kritiski svarīgi ir ražošanas ātrums un zemas izmaksas par vienu detaļu, un kur neliela iekšējā porozitāte nav strukturāls jautājums, piemēram, patēriņa elektronikas korpusos vai nestrukturālās automašīnu sastāvdaļās.

4. Kādi ir spiedizkaļveidošanas priekšrocības?

Galvenās spiedizkaļveidošanas priekšrocības ir augstākas mehāniskās īpašības, tostarp liela izturība un plastiskums. Šis process rada gandrīz bez porozitātes detaļas, kas padara tās spiedienizturīgas un piemērotas drošībai kritiskiem pielietojumiem. Spiedizkaļveidotas sastāvdaļas ir arī termiski apstrādājamas un tam raksturojas lielisks virsmas apdarinājums, kas var samazināt nepieciešamību pēc sekundārām apstrādes operācijām.