ТЛ;ДР

Odabir pravih materijala za livenje pod pritiskom uključuje dve različite kategorije. Kalupi, odnosno matrice, izrađuju se od visokootpornih, toplotno otpornih alatnih čelika poput H13 i P20 kako bi izdržali ekstremne temperature i pritiske. Sami delovi se formiraju ubacivanjem rastopljenih ne-gvozdenih legura – uglavnom aluminijuma, cinka i magnezijuma – u ove kalupe. Razumevanje ove razlike ključno je za uspešnu proizvodnju.

Materijali za kalupe naspram materijala za livenje: Kritična razlika

У ливењу под притиском честа забуна је разлика између материјала од ког се прави калуп и материјала од ког се прави коначни део. Разјашњавање овог питања је први корак ка доношењу информисаних инжењерских одлука. Ова два материјала имају потпуно различите функције и у основи различита својства. Калуп је издржљив, вишеструко употребљив алат, док је материјал за ливање сировина која постаје готов производ.

Материјал калупа мора бити изузетно отпоран. Његова примарна улога је да задржи течни метал под огромним притиском и издржи хиљаде термичких циклуса без деформације, пуцања или хабања. Због тога произвођачи користе специјализиране алне челике за рад на високој температури. Ови челици су конструисани да имају велику тврдоћу, изузетну отпорност на термичку замор и жилавост на високим температурама. Како је детаљно описано у упутствима од стране HLC Metal Parts , дуговечност и прецизност целокупне операције ливања под притиском зависе од квалитета челика за калуп.

Насупрот томе, материјал за ливење се бира на основу жељених карактеристика коначног дела. Ови материјали су углавном несеријски легури познати по особинама као што су изузетна течивост у расплављеном стању, ниска тачка топљења, мала тежина и отпорност на корозију. Циљ је да се одабере легура која се лако протиче у сложене шупљине плоче како би се добио делови са тачним димензијама, потребном механичком чврстоћом и квалитетом површине. Захтеви за перформансама материјала за ливење односе се искључиво на примену коначног производа, а не на издржљивост алатa за производњу.

Збивање ова два појма може довести до значајних грешака у дизајну и производњи. На пример, употреба уобичајене ливене легуре за израду плоче резултовала би тренутним кваром, јер би се она истопила при контакту са материјалом за ливење. Табела испод илуструје ову фундаменталну разлику кроз уобичајене примере.

Detaljno: Čelici visokih performansi za kalupe za livenje pod pritiskom

Materijali koji se koriste za izradu kalupa za livenje pod pritiskom su nepriznati heroji procesa proizvodnje. Oni moraju pouzdano da funkcionišu u nekim od najzahtevnijih industrijskih uslova. Osnovna kategorija materijala za ovaj zadatak je čelik za alate za toplu obradu, klasa legura posebno formuliranih da zadrže svoju čvrstoću, tvrdoću i dimenzionu stabilnost na veoma visokim temperaturama. Ovi čelici su neophodni da bi se osigurao dug vek trajanja kalupa i proizvodnja konzistentnih, visokokvalitetnih delova kroz desetine hiljada ciklusa.

Najčešće korišćeni materijal za kalupe za livenje pod pritiskom je H13 čelik za alate. Prema detaljnom razlaganju po Невеј прецизност , H13 nudi izuzetan balans između tvrdoće, žilavosti i otpornosti na termičku zamornost. Njegova struktura, koja uključuje hrom, molibden i vanadijum, omogućava mu da izdrži termički šok usled višestrukog punjenja rastopljenim metalom. Zbog toga je najčešći izbor za livenje legura aluminijuma i cinka. Drugi uobičajeni materijal je čelik P20, koji se često isporučuje predtvrđen. Iako nije tako otporan na visoke temperature kao H13, P20 je lakši za obradu i ekonomičniji izbor za kalupe koji se koriste u primenama sa nižim temperaturama ili za kraće serije proizvodnje.

Izbor određenog alatnog čelika u velikoj meri zavisi od primene. Za izuzetno zahtevne poslove koji uključuju složene geometrije ili velike količine proizvodnje, proizvođači se mogu obratiti još naprednijim materijalima poput čelika za kaljenje starenjem ili nikl-baziranih superlegura, koji nude veću čvrstoću i duži vek trajanja uz višu cenu. U automobilskoj industriji, gde su preciznost i izdržljivost od ključnog značaja, izbor materijala je od presudne važnosti. Specijalizovani proizvođači poput Шаои (Нингбо) Метал Технологија Цо, Лтд. demonstriraju stručnost u izradi visoko preciznih alata za automobilsku žigu, proces koji se oslanja na slično otporne alatne čelike kako bi se osigurala doslednost delova i duži vek trajanja alata za OEM proizvođače i dobavljače prvog nivoa.

Да би се даље побољшала перформанса, површине улоска често добијају посебне обраде. На пример, нитрирање ствара веома тврду површински слој који отпорно делује на хабање и ерозију услед протока течног метала. Тврдо хромирање се такође може применити ради побољшања тврдоће површине и олакшавања испуштања делова. Ове обраде могу значајно продужити радни век улоска, штитећи значајна средства уложена у његову израду. У наставку је поређење уобичајених алата за челик који се користе за улоске код пресовања под притиском.

Водич кроз уобичајене легуре за делове изливене под притиском

Док калуп обезбеђује форму, легура за ливење даје коначном делу суштину и функцију. Велика већина делова изливаних под притиском направљена је од три главне групе нелегираних легура: алуминијума, цинка и магнезијума. Свака од њих има јединствен профил својстава, због чега су погодне за различите примене. Избор легуре је кључна дизајнерска одлука која утиче на тежину, чврстоћу, издржљивост и трошак дела.

Алуминијумске легуре

Алуминијум је најчешћи материјал у ливењу под притиском, цењен због изузетног односа чврстоће и тежине, отпорности на корозију и топлотне проводљивости. Како је детаљно описано у водичу од стране Ксометрија , легуре попут A380 су изузетно свестране и користе се у огромном броју производа, од блокова мотора до електронских кућишта и електро алатки. Још једна уобичајена врста, ADC12, позната је по изврсној способности ливења, што јој омогућава да испуни комплексне калупе са танким зидовима. Легуре алуминијума обезбеђују економично решење за производњу лаких, али чврстих компоненти.

Легуре цинка

Legure cinka, posebno one iz porodice Zamak (npr. Zamak 3 i Zamak 5), predstavljaju još jedan temelj industrije prešovanja pod pritiskom. Njihove ključne prednosti uključuju veoma nisku temperaturu topljenja, što smanjuje troškove energije i produžava vek trajanja kalupa, kao i izuzetnu tečnost. Ova tečnost omogućava izradu delova sa izuzetno finim detaljima i veoma tankim zidovima, često sa superiornom površinskom obradom koja zahteva minimalnu sekundarnu obradu. Legure cinka gušće su od aluminijuma, ali njihova čvrstoća i tvrdoća čine ih idealnim za primenu u automobilskim kvakama vrata, dekorativnoj armaturi, zupčanicima i elektronskim konektorima.

Магнезијумске легуре

Када је потребна апсолутно минимална тежина, конструктори се окрећу легурама магнезијума. Као најлакши од свих конструкционих метала, магнезијум нуди најбољи однос чврстоће према тежини. Легуре попут AZ91D се интензивно користе у применама где је смањење тежине критично, као што су делови у аерокосмичкој индустрији, висококвалитетни аутомобилски делови и преносива електроника попут оквира лаптопа и кућишта камера. Иако су скупљи од алуминијума или цинка, јединствена својства магнезијума оправдавају његову употребу у премијум применама где су перформансе и ниска тежина обавезне.

Кључни критеријуми избора: Избор правог материјала за вашу апликацију

Одабир оптималног материјала за калуп за пресовање и за завршни део захтева пажљиву анализу механичких, топлотних и економских фактора. Овај процес доношења одлука није у потрази за једино „најбољим“ материјалом, већ за најпогоднијим за одређену примену. Уравнотежени приступ осигурава да завршни производ испуни циљеве у погледу перформанси, а да при том остане економичан у производњи.

Фактори за избор материјала калупа

Одабир алата за челик за калуп у првом реду зависи од услова ливења и захтева производње. Кључни аспекти које наводе стручњаци са Ace Mold укључују:

• Температура легуре за ливење: Што је тачка топљења лепиле легуре већа (нпр. алуминијум против цинка), то је материјал калупе мора бити топлоотпорнији. Због тога је Х13 стандардан за алуминијум, док П20 може бити довољан за цинк.
• Продукција: За велике количине који се броје у стотинама хиљада, издржљивији и скупљи челик за алате је мудра инвестиција, јер ће имати дужи живот и смањити време простоја. За прототипе или производњу малог броја, мање издржљив, више обрађивани челик може бити економичнији.
• Комплексност делова: Занимљиве геометрије са танким зидовима могу створити подручја са великим стресом у калупу. Потребан је чврстији челик са високом отпорношћу на умору како би се спречило прерано пуцање и оштећење.

Фактори за избор ливења

Приликом бирања легуре за сам део, фокус се пребацује на услове у којима ће се део користити и захтеве у погледу перформанси. Главни фактори који треба узети у обзир су:

• Механичка својства: Да ли ће део бити изложен високом напону, ударима или хабању? Цинкове легуре имају изузетну чврстоћу и отпорност на удар, док алуминијум пружа бољу равнотежу за структурне делове.
• Оперативно окружење: Da li će deo biti izložen vlazi, hemikalijama ili ekstremnim temperaturama? Prirodna otpornost aluminijuma na koroziju čini ga idealnim za mnoge spoljašnje ili teške uslove. Magnezijum možda zahteva zaštitne premaze.
• Zahtevi za težinom: Da li je smanjenje težine primarni cilj dizajna? Magnezijum je jasni pobednik za primene poput vazduhoplovstva i prenosne elektronike, a zatim sledi aluminijum.
• Буџет: Cena po komadu je glavni faktor. Legure cinka i aluminijuma su uopšte ekonomičnije od magnezijuma. Složenost dela i potrebne završne operacije takođe imaju značajnu ulogu u konačnoj ceni.

Kako bi se ovaj proces olakšao, dizajner bi trebalo da postavi niz pitanja pre nego što konačno odabere materijal. Sledeća kontrolna lista može poslužiti kao praktična početna tačka za svaki projekat livenja pod pritiskom.

• Koja je očekivana ukupna količina proizvodnje za ovaj deo?
• Koje su maksimalne i minimalne radne temperature kojima će deo biti izložen?
• Које структурне оптерећења или удари мора део да издржи током свог векa трајања?
• Да ли је тежина дела критичан фактор у дизајну?
• Који ниво отпорности према корозији се захтева?
• Који су захтеви за обрадом површине и естетиком коначног производа?
• Која је циљна цена по делу?

Често постављана питања

1. Који материјал се користи за фино ливене форме?

Фино ливене форме најчешће се праве од висококвалитетних алатачких челика, односно врућих алатачких челика. Најчешћи и најсвеприсутнији избор је челик H13, који нуди одличну комбинацију жилавости, отпорности на хабање и отпорности на термичку замор. За примене на нижим температурама или краће серије производње, P20 челик је такође популарна опција.

2. Који материјал је најпогоднији за ливење под притиском?

Најпогоднији материјал за одливак у потпуности зависи од захтева примене. Алуминијумске легуре, као што је A380, најчешће се користе због изврсног баланса чврстоће, лаганости, отпорности према корозији и цене. Међутим, цинкове легуре су бољи избор за делове који захтевају фино детаље и високу ударну чврстоћу, док је магнезијум најбољи избор када је минимизација тежине највиши приоритет.

3. Који од следећих материјала се често користи за израду алата за пресовање?

Међу уобичајеним материјалима, алатни челици су стандард за израду алата за пресовање. Квалитети као што су H13 и P20 специјално су развијени да издрже висок притисак и термички шок карактеристичан за процес пресовања. Ови материјали обезбеђују издржљивост и димензионалну тачност алата кроз хиљаде циклуса ливења.