Точность в действии: как работает технология многопозиционного литья под давлением

Краткое содержание

Технология многопозиционного литья под давлением — это передовой производственный процесс, в котором используются пресс-формы с несколькими подвижными вставками, как правило, четырьмя или более, для изготовления небольших, сложных и высокоточных металлических деталей. Являясь развитием технологии горячей камеры, она отлично подходит для производства готовых компонентов заданной формы на высокой скорости, зачастую устраняя необходимость в дополнительной механической обработке. Данный метод является высокоэффективным с точки зрения затрат при серийном производстве сложных деталей, где критически важны точность и стабильность.

Что такое многопозиционное литье под давлением?

Многопозиционное литье под давлением представляет собой значительный прогресс в области формообразования металлов и специально разработано для производства небольших сложных деталей с исключительной точностью. По своей сути это специализированный вид литья под давлением в горячей камере. В отличие от традиционных методов, использующих простую двухкомпонентную форму, процесс многопозиционного литья применяет более сложный инструмент, включающий четыре, а иногда и до шести отдельных сегментов. Эти сегменты перемещаются перпендикулярно друг к другу, образуя полость полностью герметичной пресс-формы.

Инженерная изобретательность механизма заключается в его способности создавать сложные геометрические формы с нескольких направлений. Каждый сдвижной элемент инструмента содержит часть полости или сердечника. Во время цикла работы машины эти сдвижные элементы сходятся и фиксируются с огромным усилием, образуя точную обратную форму конечной детали. Расплавленный металл, как правило, сплав цинка или магния, затем под высоким давлением впрыскивается в эту полость через механизм «лебединая шея», погружённый в ванну расплава — характерная черта процесса горячей камеры. По словам экспертов из Sunrise Metal , этот подход представляет собой усовершенствованную версию традиционного литья в горячей камере, которое в основном применяется для миниатюрных деталей из цинкового сплава.

Основное назначение этой технологии — выпуск деталей методом получения готовой формы (net-shape) или почти готовой формы (near-net-shape). Это означает, что компонент выходит из формы уже в окончательном виде, требуя минимальной или нулевой последующей механической обработки и отделки. Как отмечает лидер отрасли Dynacast , эта возможность позволяет создавать такие элементы, как внутренние и внешние резьбы, непосредственно в ходе литейного цикла, что в противном случае потребовало бы дорогостоящих дополнительных операций. Именно эта эффективность является основной причиной, по которой инженеры и конструкторы выбирают многопозиционное литье под давлением для компонентов, требующих одновременно сложности и экономичности при массовом производстве.

Ключевые преимущества технологии многопозиционного литья

Технология многопозиционного литья под давлением предлагает уникальный набор преимуществ по сравнению с традиционными методами, делая её предпочтительным выбором для определённых применений, особенно когда речь идёт о небольших сложных компонентах. Эти преимущества сосредоточены вокруг точности, экономичности, скорости и свободы проектирования. Уникальная конструкция оснастки лежит в основе этих улучшений, обеспечивая уровень производственного совершенства, которого трудно достичь с использованием стандартных двухкомпонентных форм.

Одним из наиболее значимых преимуществ является резкое снижение производственных затрат на протяжении всего жизненного цикла детали. Эта экономическая эффективность обусловлена несколькими факторами. Во-первых, процесс позволяет получать отливки без заусенцев и с минимальным количеством литникового материала, что значительно сокращает отходы материалов. Во-вторых, производство деталей близкой к окончательной форме позволяет свести к минимуму или полностью исключить необходимость вторичных операций, таких как сверление, нарезание резьбы или фрезерование. Согласно Techmire , ведущему производителю данной технологии, это приводит к значительной экономии материалов, энергии и трудозатрат. Возможность интеграции в форму таких элементов, как резьба и сложные поднутрения, позволяет объединить производственные этапы и сократить сроки выполнения заказов.

Технология также обеспечивает исключительную точность и повторяемость деталей. Прочный инструмент с многоштамповым механизмом гарантирует, что каждая деталь является почти идеальной копией предыдущей, сохраняя жёсткие допуски даже при высоких объёмах производства. Такая стабильность имеет критическое значение для компонентов, используемых в чувствительных отраслях, таких как медицинские устройства и потребительская электроника. Кроме того, процесс отличается высокой скоростью, а быстрый цикл делает его идеальным для массового производства. Дегейтинг в пресс-форме и автоматическое отделение деталей от литников могут дополнительно упростить рабочий процесс.

Для конструкторов и инженеров наибольшее преимущество заключается в повышенной гибкости проектирования. Возможность использовать несколько сдвижных элементов, перемещающихся в разных направлениях, освобождает дизайнеров от ограничений простой разъемной формы. Это позволяет создавать высокосложные геометрические формы, которые невозможно отлить за одну операцию с использованием традиционных методов. Данная возможность способствует инновациям, позволяя разрабатывать более компактные, легкие и функциональные компоненты.

• Повышенная гибкость проектирования: Обеспечивает производство сложных геометрических форм, включая уступы и сквозные отверстия, которые невозможны при использовании двухкомпонентных форм.
• Высокая точность и стабильность: Прочная оснастка обеспечивает отличное соответствие деталей и воспроизводимость, что имеет решающее значение для крупносерийных заказов.
• Значительная экономия затрат: Снижает количество отходов материала и исключает большую часть вторичных операций, что приводит к снижению общей стоимости детали.
• Скорость и эффективность: Отличается быстрой скоростью циклов и автоматизированными процессами, такими как удаление литников в форме, для более быстрого производства.
• Превосходное качество: Обеспечивает отливки без заусенцев с улучшенной отделкой поверхности и сниженной пористостью.

Multi-Slide против традиционного литья под давлением: прямое сравнение

Основное различие между литьем по технологии Multi-Slide и традиционным литьем под давлением заключается в конструкции и принципе работы оснастки. Это ключевое различие определяет сильные и слабые стороны каждого процесса, а также их оптимальное применение. Хотя оба метода относятся к литью под высоким давлением, они разработаны для решения различных производственных задач. Понимание этих различий имеет решающее значение при выборе наиболее эффективного и экономически выгодного метода для конкретной детали.

Традиционное литье под давлением использует двухкомпонентную форму, состоящую из неподвижной половины матрицы и выталкивающей половины. Простая и надежная конструкция хорошо подходит для производства крупных деталей с меньшей геометрической сложностью. В отличие от этого, литье по технологии multi-slide использует инструмент как минимум с четырьмя перпендикулярными секторами, которые сходятся вместе, образуя форму. Как подробно описано в сравнении, выполненном Dynacast , такой многонаправленный подход изначально лучше подходит для небольших деталей (обычно массой менее 400 г) со сложными элементами. Использование большего количества сдвижных вставок уменьшает вариации и повышает точность при изготовлении таких сложных конструкций.

Это различие в оснастке имеет важные последствия для последующей обработки. Традиционное литье часто приводит к образованию заусенцев (излишков материала по линии разъема формы), а также требует дополнительных операций для создания элементов, таких как резьба или сквозные отверстия. Технология мульти-слайд, напротив, предназначена для производства готовых деталей точной формы без заусенцев и полностью готовых к использованию сразу после выемки из формы. Устранение этапов последующей обработки не только экономит время и деньги, но и повышает стабильность характеристик деталей.

Для более ясного обзора в таблице ниже приведены основные различия:

Процесс многопозиционного литья под давлением и его применение

Процесс многопозиционного литья под давлением представляет собой высокоточную и автоматизированную последовательность операций, предназначенную для скорости и точности. Будучи методом горячей камеры, механизм впрыска погружается в ванну расплавленного металла, что обеспечивает очень короткое время цикла. Процесс можно разделить на несколько четких этапов, которые бесперебойно повторяются для производства тысяч одинаковых деталей.

Рабочий цикл является образцом эффективности:

1. Закрытие пресс-формы: Четыре или шесть перпендикулярных ползунов инструмента перемещаются внутрь, точно сходясь, чтобы образовать герметичную и полностью замкнутую полость пресс-формы. Они фиксируются вместе с помощью мощного рычажного механизма.
2. Инъекции: Плунжер внутри погружённого «гусиного шея» подаёт отмеренное количество расплавленного металла (сплава цинка, магния или свинца) через сопло в полость пресс-формы с высокой скоростью и под высоким давлением.
3. Затвердевание: Расплавленный металл охлаждается и затвердевает в водяной охлаждаемой пресс-форме за несколько секунд, принимая точную форму полости.
4. Выброс: Ползуны отводятся назад, и затвердевшая деталь, теперь уже готовое литое изделие, выбрасывается из формы, часто с помощью воздушной струи. Во многих системах деталь автоматически отделяется от системы литников.
5. Цикл повторяется: Машина немедленно начинает следующий цикл, обеспечивая непрерывное производство на высокой скорости.

Этот процесс улучшается за счёт использования передовых систем управления. Современные машины часто оснащаются системами контроля параметров процесса и отслеживания порций (PPCS) и системами управления с обратной связью, которые позволяют вносить корректировки в реальном времени, чтобы гарантировать соответствие каждого отдельного изделия строгим стандартам качества. Эти системы отслеживают такие переменные, как скорость впрыска, время заполнения и давление, автоматически исправляя любые отклонения.

Благодаря своим уникальным возможностям многопозиционное литье под давлением применяется во многих отраслях промышленности для изготовления критически важных компонентов. Способность создавать небольшие, сложные и долговечные детали делает его незаменимым для современного производства.

Распространенные применения:

• Автомобильная промышленность: Маленькие шестерни, корпуса датчиков, разъёмы и внутренние компоненты.
• Потребительская электроника: Разъёмы для оптоволокна, компоненты мобильных телефонов и радиаторы охлаждения.
• Медицинские устройства: Прецизионные компоненты для хирургических инструментов, диагностического оборудования и систем доставки лекарств.
• Фурнитура: Сложные цилиндры замков, крепёжные элементы и шестерни для различных механических устройств.

Часто задаваемые вопросы

1. Какие материалы наиболее подходят для многопозиционного литья под давлением?

Многопозиционное литье под давлением — это процесс с горячей камерой, что делает его идеальным для металлов с низкой температурой плавления, которые не разрушают детали инжекционного механизма машины. Сплавы цинка являются наиболее распространённым материалом благодаря превосходной текучести, прочности и литейным свойствам. Также часто используются сплавы магния и свинца. Алюминий, хотя и применяется реже, чем цинк, также может использоваться в многопозиционном литье под давлением.

2. Является ли многопозиционное литье под давлением дорогостоящим процессом?

Первоначальная оснастка для многопозиционного литья под давлением может быть более сложной и, соответственно, более дорогой по сравнению с традиционной оснасткой. Однако при правильном применении — для небольших сложных деталей, производимых большими партиями — этот процесс чрезвычайно экономически выгоден. Экономия достигается за счёт исключения вторичных операций, снижения отходов материала и очень высокой скорости производства, что значительно уменьшает общую стоимость одной детали в ходе производственного цикла.

3. Какой типичный размер деталей, изготавливаемых с помощью этой технологии?

Технология многопозиционных форм специально оптимизирована для производства мелких и миниатюрных компонентов. Хотя универсального стандарта не существует, типичный вес деталей составляет менее 400 граммов (примерно 0,9 фунта). Этот процесс отлично подходит для создания деталей с тонкими стенками, сложными элементами и высокой точностью, которые было бы трудно или невозможно изготовить в более крупном масштабе или другими методами литья.