KRATKO

Ливење под високим притиском (HPDC) је ефикасан производни процес код кога се течни метал убризгава под огромним притиском у калуп од чврстог челика, познат као матрица. Ова метода је идеална за производњу великог броја комплексних, танкостених и прецизних делова од несеријских легура као што су алуминијум, цинк и магнезијум. Ливење под високим притиском цени се због своје брзине, способности да оствари изузетне површинске завршне обраде и кључне улоге у индустријама као што су аутомобилска и електронска.

Процес ливења под високим притиском: корак по корак

Ливење под високим притиском (HPDC) претвара течни метал у чврсти део скоро коначног облика за пар секунди. Процес се одређује коришћењем екстремне силе — од 1.500 до више од 25.000 psi — како би се течни метал убризгао у специјално направљену челичну матрицу. То осигурава да метал испуни сваки замршени детаљ шупљине калупа пре него што се отврди. Цео циклус је високо аутоматизован, чинећи га темељем модерне масовне производње.

Постоје две примарне методе које се користе у ХПДЦ-у, које се разликују по томе како се топљени метал уводе у машину: процеси топле коморе и хладне коморе. Избор између њих у великој мери зависи од тачке топљења употребљене легуре.

• Заливање на топло: Овај метод је погодан за метале са нижим тачкама топљења, као што су легуре цинка и магнезијума. У овом процесу, механизам за убризгавање се потопа у топлу металну купатило. Ова интеграција омогућава брже циклусање јер метал има краћу удаљеност за путовање у штампу.
• Заливање у хладној комори: Резервисана за легуре са високим тачкама топљења као што је алуминијум, ова метода укључује улагање топљеног метала у посебну "хладну комору" или пуцање рукава за сваки циклус. Хидраулички глупак затим присиљава метал у шупљину. Иако је овај процес мало спорији, спречава метал на високој температури да оштети компоненте за убризгавање.

Без обзира на метод, основни процес HPDC прати узастопни низ корака како би се осигурао квалитет и поновљивост:

1. Priprema kalupa: Пре убризгавања, две половине челичне форме се очисте и подмазу. Ово прекривање помаже у регулацији температуре форме и омогућава лако избацивање готовог дела без оштећења.
2. Injekcija: Растопљени метал се убризгава у запечатену шупљину форме веома великим брзином, често испуњавајући калуп за милисекунде. Ово брзо убризгавање минимизира ризик од превременог отврђивања метала и осигурава тачно формирање сложених карактеристика.
3. Очвршћавање и хлађење: Када се шупљина напуни, растопљени метал се хлади и отврђује брзо под сталним притиском. Челична форма делује као отвор за размену топлоте, одводећи топлотну енергију од одливка.
4. Испуштање дела: Након што се део отврди, половине форме се отварају, а истисни чепови гурну одливак из калупа. Овај корак се пажљиво контролише да би се спречило било какво деформисање новоформираног дела.
5. Osecanje: Код крајњег ливења често постоји вишак материјала, као што су канали за уливање и флаш, где је метал стао у плочу. Овај материјал се одсеца, а отпад се обично враћа у производни процес, чиме се побољшава ефикасност коришћења материјала.

Кључне предности и мане HPDC-а

Ливање под високим притиском је омиљени производни поступак у многим индустријама због јединствене комбинације брзине, прецизности и исплативости код серијске производње. Међутим, има и одређених ограничења која га чине непогодним за одређене примене. Разумевање ових компромиса од суштинског је значаја за доношење информисаних одлука о његовој употреби.

Основна предност HPDC-а je његова ефикасност. Високо аутоматизовани процес омогућава изузетно брзе производне циклусе, што значајно смањује цену по комаду приликом масовне производње. Ова брзина, у комбинацији са могућношћу производње делова са одличном тачношћу димензија и глатким површинама директно из калупа, често елиминише потребу за скупим и временски захтевним секундарним машинским операцијама. Штавише, висок притисак убризгавања омогућава прављење делова са веома танким зидовима — понекад испод 1 mm — што је идеално за производњу лаких, а истовремено јаких компоненти.

Упркос овим предностима, HPDC има изражене недостатке. Најзначајнији је висок првобитни трошак алата. Калупи од чврстог челика су комплексни и скупи за производњу, због чега процес није економски исплатив за производњу у малим серијама или за потребе прототиповања. Још један уобичајени проблем је порозност. Бурано убризгавање течног метала на великој брзини може затворити ваздух или гас у оквиру отеца, стварајући микроскопске шупљине. Како истичу стручњаци на MRT Castings , ова порозност може умањити механичку чврстоћу делова и ограничити ефикасност термичке обраде, која се често користи за побољшање издржљивости.

Uobičajeni materijali i ključne industrijske primene

Livenje pod visokim pritiskom pretežno se koristi za ne-gvozdene metale, jer su njihove niže tačke topljenja kompatibilne sa višekratnim čeličnim kalibrima. Izbor materijala određen je zahtevima primene u pogledu težine, čvrstoće, otpornosti na koroziju i termičkih svojstava. Najčešće korišćene legure u HPDC procesu su:

• Алуминијумске легуре: Lagani, čvrsti i otporni na koroziju, aluminijumske legure poput A380 su vrhunski izbor za automobilsku i vazduhoplovnu industriju. Nudе odličan balans između livačkih i mehaničkih osobina.
• Legure cinka: Због изузетне течности, легуре цинка могу лако да испуне веома сложене калупе. Оне обезбеђују високу стабилност димензија и идеалне су за производњу малих, прецизних делова са површинским финошћу високог квалитета, који се често користе у електроници и декоративној фурнитури.
• Legure magnezijuma: Као најлакши од уобичајених конструкционих метала, магнезијум се користи тамо где је минимизација тежине највиши приоритет, на пример у преносној електроници и деловима за аутомобиле високих перформанси.

Могућности HPDC-а учиниле су га незамењивим у неколико главних индустрија. Аутомобилска индустрија је далеко највећи корисник, која користи HPDC за производњу свега – од блокова мотора и кућишта трансмисије до сложених структурних делова. Према извештају Roland Berger , HPDC може бити потенцијални „gamechanger“ за производњу великих, целих аутомобилских делова, који могу заменити скупове од 70 до 100 појединачних компоненти. Ова консолидација поједностављује производњу, смањује трошкове и побољшава конзистентност возила.

Зависност аутомобилске индустрије од напредних поступака обраде метала је велика. Док је HPDC револуционаран за велике структурне делове и кућишта, други методи као што је прецизно ковање имају кључну улогу за делове који захтевају максималну чврстоћу и отпорност на замор. На пример, специјалисте у delovi za automobilsku kušteru као што је Shaoyi (Ningbo) Metal Technology производе издржљиве делове коришћењем поступака врућег ковања, допуњавајући могућности ливења. Друге важне примене HPDC-а укључују електронику, где се користи за кућишта лаптопа и хладњаке, као и медицинску област, за производњу хируршких инструмената и кућишта дијагностичке опреме.

HPDC у односу на ливење под ниским притиском (LPDC)

Док је HPDC познат по брзини и запремини, то није једини доступни метод ливења под притиском. Ливење у калуп ниским притиском (LPDC) нуди другачији скуп предности и бира се за примене где је унутрашња целина важнија од брзине производње. Основна разлика се налази у притиску и брзини којом течни метал улази у калуп.

HPDC користи изузетно високе притиске (10.000+ psi) да би брзо убризгао метал, што је идеално за делове са танким зидовима, комплексне форме и серијске производње у великом обиму. Насупрот томе, LPDC користи много ниже притиске (обично испод 100 psi) да полако напуни калуп одоздо. Ово спорије и контролисаније пуњење минимизира турбуленцију, чиме се постижу отеви са значајно мањом порозношћу и већом унутрашњом чврстоћом. Због тога је LPDC боље погодан за структуралне делове где су механичка чврстоћа и непропусност под притиском од пресудног значаја.

Компромис је време циклуса и квалитет површине. ЛПДЦ је спорији процес, због чега је погоднији за производњу средњих серија. Додатно, квалитет површине ЛПДЦ делова уопште није толико глатак колико се постиже код ХПДЦ. Избор између два процеса на крају зависи од специфичних захтева компоненте која се производи.

Често постављана питања о HPDC-у

1. Која је разлика између HPDC и LPDC?

Основна разлика је у притиску и брзини. HPDC користи веома висок притисак за брзо убризгавање, због чега је идеалан за производњу великих серија делова са танким зидовима и одличном површинском обрадом, мада може довести до порозности. LPDC користи низак притисак за спорије и контролисаније пуњење, што резултира деловима већег унутрашњег квалитета и мање порозности, због чега је погодан за структурне делове средњих серија.

2. Које су мане HPDC-а?

Главни недостаци HPDC-а су високи почетни трошкови алата, због чега није погодан за мале серије производње. Процес је такође склон порозности, при чему заробљени гасови стварају мале шупљине у отливцима, што може ослабити део и ограничити ефикасност накнадних топлотних обрада. Поред тога, погодан је само за не-гвоздена метала као што су алуминијум, цинк и магнезијум.

3. Шта је прес формирање под притиском?

Ливење под притиском је процес производње код кога се течни метал убризгава у шупљину форме под притиском. Ова категорија обухвата ливење под високим и ниским притиском. Коришћење притиска омогућава производњу делова са већом детаљношћу, бољом површинском обрадом и већом тачношћу димензија у односу на методе ливења које користе гравитацију.

4. Које су две врсте ливења у калупу?

Два основна процеса ливења у калупу су ливење у топлој комори и ливење у хладној комори. Ливење у топлој комори користи се за метала са ниском тачком топљења (као што је цинк) и има бржи радни циклус. Ливење у хладној комори користи се за метала са високом тачком топљења (као што је алуминијум) како би се спречило оштећење компоненти за убризгавање машине.