TL;DR

Augstspiediena kokilizliešana (HPDC) ir efektīvs ražošanas process, kurā kausētu metālu ielej milzīgā spiedienā sakarsētā tērauda veidnē, ko sauc par kokili. Šo metodi ideāli piemēro sarežģītu, plānsienu un precīzu detaļu masveida ražošanai no nerūsējošiem sakausējumiem, piemēram, no alumīnija, cinka un magnija. HPDC tiek vērtēts tā ātruma, izcilu virsmas pārklājumu ražošanas spējas un būtiskās lomas automašīnbūvē un elektronikas rūpniecībā dēļ.

Augstspiediena kokilizliešanas process: soļi pa solim

Augstspiediena kokilizliešana (HPDC) pārvērš kausētu metālu par cietu, gandrīz galīgā formā izgatavotu daļu dažu sekunžu laikā. Šis process raksturojas ar ārkārtīgi lielu spēku izmantošanu — no 1500 līdz vairāk nekā 25 000 psi — šķidrā metāla ievadīšanai speciāli izgatavotā tērauda kokilē. Tas nodrošina, ka metāls aizpilda katru veidnes dobuma sīkāko detaļu, pirms tas sacietē. Viss cikls ir augsti automatizēts, tādējādi to padarot par mūsdienu masražošanas pamatni.

HPDC izmanto divas galvenās metodes, kuras atšķiras pēc tā, kā tiek ievadīts kausētais metāls mašīnā: karstās un aukstās istabas procesi. Izvēle starp tām lielā mērā ir atkarīga no izmantotā sakausējuma kušanas temperatūras.

• Karstās istabas formēšana ar ieleju: Šī metode ir piemērota metāliem ar zemāku kušanas temperatūru, piemēram, cinka un magnija sakausējumiem. Šajā procesā ielejšanas mehānisms atrodas kausētā metāla vannā. Šāda integrācija ļauj īsāku ciklu laiku, jo metālam ir īsāks attālums veicams līdz formai.
• Aukstās istabas formēšana ar ieleju: Saglabāta augstas kušanas temperatūras sakausējumiem, piemēram, alumīnijam, šī metode ietver kausētā metāla ielejšanu atsevišķā „aukstā istabā” vai izšaujamā cilindrā katrā ciklā. Hidrauliskais spraudnis pēc tam iedzen metālu formas dobumā. Lai gan šis process ir nedaudz lēnāks, tas novērš augstas temperatūras metāla bojājumus ielejšanas komponentiem.

Neskatoties uz metodi, galvenais HPDC process sekos konsekventu soļu virkni, lai nodrošinātu kvalitāti un atkārtojamību:

1. Formas sagatavošana: Pirms ievadīšanas divas tērauda formas puses tiek notīrītas un eļļotas. Šis pārklājums palīdz regulēt formas temperatūru un nodrošina, ka pabeigtā detaļa var viegli tikt izspiesta, nepievienojot to bojājumus.
2. Injekcija: Kausētais metāls tiek iedzīts slēgtajā formas dobumā ļoti augstā ātrumā, bieži aizpildot veidni milisekunžu laikā. Šāda strauja ievadīšana minimizē risku, ka metāls sastingst pārāk agrīni, un nodrošina sarežģītu elementu precīzu veidošanos.
3. Kristalizācija un dzesēšana: Kad dobums ir piepildīts, kausētais metāls atdziest un sastingst ātri turpinot spiedienu. Tērauda forma darbojas kā siltuma izkliedētājs, novācot siltuma enerģiju no lieveņa.
4. Detaļas izspiešana: Pēc tam, kad detaļa ir sastingusi, formas puses tiek atvērtas, un izspiešanas tapas izgrūž lievienu no veidnes. Šis solis tiek rūpīgi kontrolēts, lai novērstu jaunizveidotās komponentes deformāciju.
5. Apgriešana: Galīgajā liešanā bieži iekļauts pārmērīgs materiāls, piemēram, aizbēgumi un uzliesmojumi, kur metāls plūda veidnē. Šis materiāls tiek noņemts, un atlikumos esošais materiāls parasti tiek atkārtoti pārstrādāts ražošanas procesā, uzlabojot materiāla efektivitāti.

Galvenās priekšrocības un trūkumi HPDC

Augstspiediena dozēšanas liešana ir iecienīta ražošanas metode daudzās nozarēs, jo tā piedāvā unikālu līdzsvaru starp ātrumu, precizitāti un izmaksu efektivitāti lielapjomu ražošanai. Tomēr tai ir arī konkrētas ierobežojumu pazīmes, kas to padara nepiemērotu noteiktām pielietošanas jomām. Šo kompromisu izpratne ir svarīga, lai pieņemtu informētu lēmumu par tās izmantošanu.

Galvenā HPDC priekšrocība ir tās efektivitāte. Augsti automatizētais process ļauj ļoti ātrus ražošanas ciklus, kas ievērojami samazina izmaksas par daļu, ražojot lielos daudzumos. Šī ātruma kombinācija ar spēju ražot detaļas ar lielisku izmēru precizitāti un gludu virsmas apdari tieši no formas bieži vien novērš nepieciešamību pēc dārgām un laikietilpīgām sekundārām apstrādes operācijām. Turklāt augstais ievada spiediens ļauj izveidot detaļas ar ļoti plānām sienām — reizēm mazāk kā 1 mm —, kas ir ideāli piemērots vieglu, bet izturīgu komponentu ražošanai.

Neskatoties uz šīm stiprajām pusēm, HPDC ir ievērojamas nepilnības. Nozīmīgākā ir augstās sākotnējās veidņu izmaksas. Cietie tērauda veidņi ir sarežģīti un dārgi ražošanā, tādējādi padarot procesu ekonomiski neizdevīgu zema apjoma ražošanai vai prototipēšanai. Vēl viens izplatīts jautājums ir porozitāte. Karsētā metāla satrauksmes pilna, augsts ātruma ieleja var ieslēgt gaisu vai gāzi iekšpus lieveņa, radot mazus dobumus. Kā norāda eksperti no MRT Castings , šī porozitāte var kompromitēt daļas mehānisko izturību un ierobežot termoapstrādes efektivitāti, kas bieži tiek izmantota izturības uzlabošanai.

Kopējie materiāli un pamatpriekšlikumi rūpniecībai

Augstas spiediena diecasting galvenokārt izmanto nemetāla metāliem, jo to zemāki sasaldēšanas punkti ir saderīgi ar atkārtoti izmantojamu tērauda diecēm. Materiāla izvēle ir atkarīga no tā, cik svarīga ir tā izmantošana, kā arī no tā izturības, korozijas un termiskās īpašības. Visbiežāk izmantojamie sakausējumi HPDC ražošanā ir:

• Alumīnija sakausējumi: Lāgs, stiprs un korozijas izturīgs alumīnija sakausējums, piemēram, A380, ir galvenais izvēle automobiļu un lidmašīnu rūpniecībai. Tie nodrošina lielisku balansu starp izmetamību un mehāniskām īpašībām.
• Zīka sakausējumi: Zīngriezumi, kas ir pazīstami ar savu ārkārtīgi strauju šķiedrību, viegli var pildīt ļoti sarežģītus veidus. Tie nodrošina augstu dimensiju stabilitāti un ir ideāli, lai ražotu mazas, precīzas sastāvdaļas ar kvalitatīvu virsmas pārklājumu, ko bieži izmanto elektronikas un dekoratīvās iekārtas ražošanā.
• Magnija sakausējumi: Kā vislīgākais no kopējiem konstrukcionālajiem metāliem, magnija tiek izmantota, kad svaru samazināšana ir galvenais prioritāte, piemēram, portatīvā elektronika un augstas veiktspējas automobiļu detaļas.

HPDC spējas ir padarījušas to neizmantotamu vairākās galvenajās nozarēs. Automobilu nozare ir lielākā lietotāja, kas izmanto HPDC, lai ražotu visu no motoru blokiem un pārnesumu korpusiem līdz sarežģītām strukturālajām sastāvdaļām. Saskaņā ar ziņojumu, ko Rolands Bergers , HPDC ir potenciāls "grāmatu mainītājs" lieliem, viendaļīgiem automobiļu detaļām, kas var aizstāt komplektus no 70 līdz 100 atsevišķām sastāvdaļām. Šī konsolidācija vienkāršo ražošanu, samazina izmaksas un uzlabo transportlīdzekļu līdzsvarošanu.

Automobiļu nozares atkarība no progresīvās metāla formēšanas ir liela. Lai gan HPDC ir spēju mainītājs lielajām strukturālajām sastāvdaļām un korpusiem, citas metodes, piemēram, precīzs izgatavošana, ir ļoti svarīgas sastāvdaļām, kas prasa maksimālu izturību un noguruma izturību. Piemēram, speciālistu autotransporta formējuma daļas šādai ražojumam ir arī citas priekšrocības, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology ražo robustas sastāvdaļas, izmantojot karsto kovēšanu, kas papildina liešanas iespējas. HPDC citas galvenās izmantošanas ir elektronika, kur to izmanto portatīvu korpusu un siltumsūkņu ražošanā, un medicīnas jomā, kur ražo ķirurģiskos instrumentus un diagnostikas iekārtu korpusu.

HPDC pret zemu spiedienu diecasting (LPDC)

Lai gan HPDC ir pazīstams ar ātrumu un tilpumu, tas nav vienīgais pieejams diecasting metode. Zema spiediena diecasting (LPDC) piedāvā dažādas priekšrocības un tiek izvēlēts lietojumiem, kuros iekšējā integritāte ir svarīgāka nekā ražošanas ātrums. Pamatojoties uz šo analīzi, ir iespējams noteikt, ka, ja metāla slāņa ir izšķīdināta, tā ir izšķīdināta.

HPDC izmanto ārkārtīgi augstus spiedienus (10.000 psi +), lai ātri ieņektu metālu, kas ir ideāli piemēroti smalku sienu, sarežģītām daļām un liela apjoma braucieniem. LPDC, pretēji, izmanto daudz zemāku spiedienu (parasti mazāk nekā 100 psi), lai no apakšas mīkstīgi pildītu veidlapu. Šis lēnāks, kontrolētāks uzpildījums samazina turbulenci, kas rada liešanas ar ievērojami mazākām porām un lielāku iekšējo soliditāti. Tas padara LPDC piemērotāku konstrukciju daļām, kurās ir svarīga mehāniskā izturība un spiediena slīpums.

Izmaiņas ir cikla laiks un virsmas izkārtojums. LPDC ir lēnāks process, kas to padara piemērotāku vidēja apjoma ražošanai. Turklāt LPDC daļu virsmas izkārtojums parasti nav tik lēns kā HPDC. Izvēle starp abiem procesiem galu galā ir atkarīga no konkrētām izgatavotā komponenta prasībām.

Bieži uzdoti jautājumi par HPDC

1. Kāda ir HPDC un LPDC atšķirība?

Galvenais atšķirības ir spiediens un ātrums. HPDC izmanto ļoti augstu spiedienu, lai ātri ieņekētu, tāpēc tā ir ideāla liela apjoma daļām ar smalkiem sieniņiem un lielisku virsmas izkārtojumu ražošanai, lai gan tas var izraisīt poritāti. LPDC izmanto zemu spiedienu, lai veiktu lēnāku, kontrolētu uzpildīšanu, kas rada daļas ar lielāku iekšējo integritāti un mazāk poritāti, kas padara to piemērotu vidēja tilpuma konstrukciju sastāvdaļām.

2. Kādi ir HPDC trūkumi?

HPDC galvenie trūkumi ir augstas sākotnējās rīkles izmaksas, kas to padara nepiemērotu neliela produkcijas serijām. Procesā ir arī porositāte, jo ieslodzītie gāzi veido nelielas tukšības liešanas procesā, kas var pasliktināt daļu un ierobežot turpmāka termiņapstrādes efektivitāti. Turklāt tas ir piemērots tikai nerūsējošā tērauda metāliem, piemēram, alumīnija, cinka un magnija.

3. Kas ir spiediena liešana?

Sūkņa liešana ir ražošanas process, kurā izšķīdinātu metālu piespieda spiediena apstākļos ielikt formā. Šajā kategorijā ietilpst gan augstas, gan zemas spiediena liešanas materiāli. Sūkņa izmantošana ļauj ražot detaļas ar lielāku detaļu, labāku virsmas izkārtojumu un lielāku izmēru precizitāti salīdzinājumā ar gravitācijas metodei.

4. Kādas ir divas formas liešanas?

Divi galvenie dielišanas procesu veidi ir karstā un aukstā kameras dielišana. Siltās kameras liešanas metode tiek izmantota metāliem ar zemu šķīduma punktu (piemēram, cinkam) un ir ātrāka cikla laika. Saldkamera liešanu izmanto metāliem ar augstu šķidrošanās punktu (piemēram, alumīnija), lai novērstu mašīnas ieņekcijas sastāvdaļu bojājumus.