KRATKO

Dizajn livenja pod vakuumom fokusiran je na izradu komponenti korišćenjem procesa koji uklanja vazduh i gasove iz kalupa pomoću vakuumа pre ulivanja rastopljenog metala. Ovaj ključni korak značajno smanjuje gasnu poroznost, što rezultira gušćim, jačim delovima sa boljom površinskom obradom. Ispravan dizajn, uključujući razmatranje debljine zidova i brtvljenja kalupa, od suštinskog je značaja za iskorišćavanje ovog procesa u proizvodnji složenih, visokoperformantnih i bezdefektnih komponenti.

Osnove livenja pod vakuumom

Ливење под вакуумом, познато и као ливење без гаса, напредан је процес производње који унапређује традиционално ливење под високим притиском. Основни принцип овог процеса је систематско уклањање ваздуха и других заробљених гасова из шупљине калупа и цеви за убризгавање пре него што се растопљени метал уведе. Креирањем услова близу вакуума, овај процес решава један од најчешћих проблема код конвенционалног ливења — порозност услед гасова. Ово се постиже повезивањем моћног вакуумског система са калупом, који испразни шупљину тренутак пре и током убризгавања растопљене легуре.

Основни проблем који ова технологија решава је заробљавање гасова. У стандардном процесу ливења, убризгавање растопљеног метала на великим брзинама може заробити делове ваздуха унутар калупа. Ови заробљени гасови стварају шупљине или поре у затвореном металу, чиме компромитују његову структурну интегритет. Према стручњацима из области производње на Ксометрија , ова порозност може довести до непостојане механичке чврстоће и слабих тачака. Вакуумски процес спречава ово тако што уклања ваздух који би се иначе заробио, омогућавајући топљеном металу да испуни сваки детаљ форме без отпора или турбуленције.

У поређењу са конвенционалним ливењем под притиском, метод са помоћу вакуума производи део знатно већег квалитета. Испуштање форме не само што спречава формирање мехурића, већ такође помаже да се топљени метал ефикасније увуče у замршена и танкостенна подручја форме. Ово резултира компонентама које су гушће, јаче и имају много чистију површинску обраду. Како истиче Америчка асоцијација за литење под притиском, иако је вакуумски систем моћна допуна, он не замењује потребу за исправним принципима пројектовања ливења под притиском приликом инжењеринга канала, улаза и прелива. Комбинација добrog дизајна и вакуумске помоћи је она која ослобађа највиши ниво квалитета.

Кључне предности и побољшања квалитета

Основна предност употребе вакуума у процесу ливања под притиском је драматично побољшање квалитета и интегритета делова. Минимизирањем заробљавања гасова, процес производи компоненте са значајно смањеном порозношћу. Ово доводи до ливених делова који су не само гушћи, већ имају и конзистентнија и предвидљивија механичка својства, као што су већа чврстоћа на затег и истег. Ова поузданост је од критичног значаја за компоненте који се користе у захтевним применама, укључујући аутомобилску и аеропросторну индустрију.

Још једна велика предност је боља обрада површине. Мане попут набрезгавања и пин-хоул дефекта, које су често последица ширења заробљених гасова близу површине, су практично елиминисане. Ово резултира чишћим површинама директно из улоска, смањујући потребу за скупим и временски захтевним секундарним операцијама завршне обраде. Како је детаљно описано од Кенвалт Дие Кастинг , ovo smanjenje grešaka dovodi do manjeg broja odbačenih delova, čime se štedi vreme, radna snaga i materijalni troškovi. Štaviše, jednolično punjenje kalupa pod vakuumom može produžiti vek alata tako što smanjuje visoke unutrašnje pritiske i habanje povezane sa zarobljenim vazduhom.

Poboljšanja kvaliteta otvaraju i nove mogućnosti u proizvodnji. Delovi proizvedeni vakuumskim postupkom prešovanja pogodni su za naknadne obrade koje su često problematične kod konvencionalno livanih delova. Budući da gotovo nema zarobljenog gasa koji bi mogao da se proširi i izazove greške, ovi delovi se mogu pouzdano toplotno tretirati, zavarivati ili prevlačiti. Ova sposobnost je ključna za strukturne delove koji zahtevaju povećanu čvrstoću ili određene karakteristike površine.

Вакуум-помоћни процес: корак по корак

Иако се заснива на традиционалном радном току ливења под притиском, вакуум-помоћни процес укључује критичну додатну фазу. Разумевање овог низа је кључно за разумевање његовог утицаја на дизајн и квалитет готовог дела. Процес се генерално састоји из следећих разликованих корака:

1. Припрема и затварање калупа Прве две половине челичне матрице се прво очисте, подмазују средставом за одвајање и чврсто затворе. Кључни аспект дизајна овде је осигурање ефикасних заптивки матрице како би се одржао вакуум након што се успостави. Било која цурења ће угрозити процес.
2. Наношење вакуума: Када је матрица затворена, активира се вакуум пумпа великог капацитета. Вентили повезани с комором матрице и система канала се отварају, а пумпа испушта ваздух и све гасове из подмазивања, стварајући ниски притисак унутар модела. Овај корак мора бити прецизно временски одређен.
3. Убризгавање топљеног метала: Жељени метал легуре, стопљен у пећи, пребацује се у комору за ливење машине. Потисна плоча под високим притиском затим убризгава топљени метал у евакуирану комору матрице. Вакуум помаже да се метал глатко увуče у форму, осигуравајући да попуни све детаље без стварања турбуленције.
4. Очвршћавање и хлађење: Када се шупљина напуни, течни метал почиње да се хлади и чврсти, узимајући облик матрице. Матрица је често опремљена унутрашњим каналима за хлађење како би се контролисао степен чврстења, што је од кључног значаја за постизање жељених металуршких својстава.
5. Отварање матрице и избацивање делова: Након што се отив затвори, вакуум се пустi, а половине матрице се отварају. Гуралке затим избачују готови отив из kalупа. Део је сада спреман за све неопходне секундарне операције као што су исецање, обрада или завршна обрада површине.

Цео овај циклус је изузетно брз, често завршен за неколико секунди до пар минута, због чега је веома погодан за производњу великих серија. Интеграција вакуум система додаје комплексност, али је неопходна за постизање високог квалитета који је карактеристичан за овај процес.

Кључна начела дизајна за вакуумско литие у матрици

Ефикасан дизајн ливења под вакуумом иде даље од самог стварања облика; он подразумева оптимизацију геометрије делова како би се у потпуности искористиле предности вакуумског окружења. Иако многи принципи имају преклапања са конвенционалним ливењем, неки су посебно важни. Да би се постигао успех, кључно је обраћати пажњу на карактеристике попут дебљине зидова и нагиба коцки.

Једна од најзначајнијих дизајнерских предности је могућност производње делова са тањим зидовима. Због вакуума који смањује притисак затвореног ваздуха, течни метал може да уђе и испуни много тање секције него што је то случај код традиционалног ливења у калуп. Минимална дебљина зида од 1 mm до 1,5 mm је често изводљива, мада то зависи од величине дела и материјала. Важно је по могућности одржавати једнолику дебљину зида како би се осигурало равномерно хлађење и спречили дефекти попут изобличења или трагова улегнућа. Кад су неопходне варијације дебљине, прелази треба да буду постепени.

Други важни аспекти дизајна су од суштинског значаја како за квалитет делова, тако и за њихову изводљивост:

• Угао исцртавања: Угао исцртавања, обично најмање 1 до 2 степена, мора бити укључен на свим зидовима паралелним смеру истезања плоче. Ова блага коничност је кључна да би завршени део могао чисто да се испружи из форме без оштећења или деформације.
• Ребра и носачи: Како би се повећала чврстоћа великих равних површина без повећања укупне дебљине зида, пројектанти треба да уграде ребра. Дебљина ребра треба генерално да буде мања од 60% главне дебљине зида како би се избегли трагови улегнућа. На сличан начин, носачи (који се користе за монтажу или поравнавање) треба да прате слична правила дебљине.
• Заобљења и полупречници: Оштри унутрашњи углови су извор концентрације напона и могу ометати ток метала. Треба додати довољне заобљене ивице и полупречнике на свим угловима како би се побољшала структурна чврстоћа дела и олакшао глаткији, једноликији ток топљеног метала.
• Заптивње плоче: Са становишта пројектовања алата, обавезно је осигурати да може бити херметски затворен. Ово подразумева прецизну обраду половине алата и често укључивање О-прстенова или других система за заптивање како би се спречио губитак вакуума током циклуса.

Придржавајући се ових принципа, пројектанти могу стварати издржљиве, лагане и комплексне делове који у потпуности искоришћавају процес са вакуумском помоћи, што резултира већим приносом и бољим перформансама.

Često postavljana pitanja

1. Која је главна разлика између ливења у вакууму и традиционалног ливења под притиском?

Основна разлика је у употреби вакуума за испуштање ваздуха и гасова из шупљине алата пре него што се полива топио метал. Традиционално ливење под притиском убризгава метал у алат пун ваздуха, који може бити заробљен и изазвати порозност. Ливење под вакуумом уклања овај ваздух, чиме се добијају гушћи, јачи делови са мање недостатака и бољом површинском обрадом.

2. Који метали су погодни за ливење под притиском са вакуумском помоћи?

Овај процес се најчешће користи са нелегираним легурама које имају умерене тачке топљења. То укључује разне алуминијумске легуре (као што је A380), магнезијумске легуре (за лаке структурне делове) и цинкове легуре. Гвоздена метала као што су челик и гвожђе генерално нису погодни због високих температура топљења, које би оштетиле алате за пресовање.

3. Да ли вакуумско пресовање може елиминисати сву порозност?

Иако вакуумско пресовање значајно смањује гасовиту порозност на ниво близу нули, можда неће елиминисати све облике порозности. На пример, порозност скупљања и даље може настати услед смањења запремине метала током хлађења и чвршћења. Међутим, одговарајући дизајн делова и калупа, укључујући оптимизоване улазне канале и системе проводника, такође могу помоћи у смањивању овог типа порозности.