Коротко

Форма для лиття під тиском — це високоточний багаторазовий інструмент, як правило, виготовлений із двох половинок з загартованої сталі, який є основним елементом процесу лиття під тиском. Розплавлений метал під величезним тиском подається в порожнину форми, що дозволяє масово виробляти складні металеві деталі. Цей метод відомий тим, що забезпечує виняткову точність розмірів і гладку поверхню виробів.

Що таке форма для лиття під тиском? Основний механізм, пояснення

Форма для лиття під тиском, відому також як матриця або оснастка, є складним виробничим інструментом, що використовується для надання розплавленому металу певної бажаної форми. Основу форми становлять дві головні половини: «нерухома плита», яка є стаціонарною, та «викидна плита», яка рухома. Коли ці дві половини замикаються разом під високим тиском, вони утворюють внутрішню порожнину, що є точним негативом деталі, яку потрібно виготовити. Цей процес концептуально схожий на форму для лиття під тиском пластмаси, але він спроектований так, щоб витримувати екстремальні температури та тиски розплавлених металів.

Основний процес полягає у впорскуванні розплавленого кольорового металевого сплаву в цю герметичну порожнину на високій швидкості та під високим тиском. Цей тиск підтримується під час затвердіння металу, забезпечуючи заповнення всіх деталей порожнини форми. Ця техніка є критично важливою для виготовлення деталей складної геометрії та з тонкими стінками, які було б важко отримати іншими методами лиття. Після охолодження та затвердіння металу витискна частина форми відходить, а механізм виштовхування виштовхує готове виливки.

Вибір металу є вирішальним, і хоча цей процес найпоширеніший для кольорових сплавів, він не обмежується виключно ними. Найпоширеніші матеріали, що використовуються у литті під тиском, включають:

• Алумінієвими сплавами
• Сплави цинку
• Сплави магнію
• Сплави міді (наприклад, латунь)

Ці матеріали мають різноманітні властивості — від легкості та міцності (алюміній і магній) до високої стійкості до корозії та гарної литтєздатності (цинк). Згідно з Fictiv , цей процес ідеально підходить для серійного виробництва, де найвищі вимоги стосуються узгодженості та точності.

Анатомія прес-форми для лиття під тиском: основні компоненти та їх функції

Прес-форма для лиття під тиском — це набагато більше, ніж просто порожнистий блок із сталі; це складний комплекс точно спроектованих компонентів, які працюють синхронно. Кожна частина відіграє важливу роль у циклі лиття — від направляння розплавленого металу до охолодження виробу та його чистого виштовхування. Розуміння цих компонентів є ключем до оцінки інженерних рішень, закладених у процес. Основними компонентами є основа прес-форми, яка утримує всі інші частини, та порожнина, яка формує зовнішню форму деталі.

Рух розплавленого металу контролюється мережею каналів. Він починається з литниковий канал , де метал потрапляє в прес-форму з литтєвої машини. Звідти він проходить через ливники , які є каналами, виготовленими в половинах матриці для розподілу металу. Нарешті, він проходить через затвор , вузький отвір, який спрямовує метал у порожнину форми. Конструкція системи литникових каналів та виливкового отвору має критичне значення для контролю швидкості та тиску потоку з метою запобігання дефектам.

Усередині форми корпус формує внутрішні елементи деталі, тоді як кавітація формує її зовнішні поверхні. Щоб витягти готову деталь, система виштовхування , що складається з штирів та плит, виштовхує затверділе виливки з форми. Одночасно система охолодження , що складається з каналів, через які циркулює вода або олія, регулює температуру матриці. Цей контроль має важливе значення для управління часом циклу та запобігання термічному пошкодженню інструменту. Також передбачені вентиляційні отвори, щоб забезпечити вихід захопленого повітря під час впресування металу.

Поширені типи форм та машин для лиття під тиском

Форми для лиття під тиском часто класифікують за їхньою будовою або типом верстата, для якого вони призначені. За конструкцією це можуть бути одно-порожнинні форми, що виготовляють один виріб за цикл, або багатопорожнинні форми, які одночасно виробляють кілька однакових деталей для підвищення ефективності. Проте більш суттєва відмінність пов’язана з обладнанням: гарячекомірне та холоднокомірне лиття під тиском.

Лиття під тиском з гарячою камерою використовується для сплавів із низькою температурою плавлення, таких як цинк, олово та свинець. У цьому процесі механізм впорскування занурений у ванну розплавленого металу всередині пічного обладнання. Це дозволяє досягти дуже коротких циклів, оскільки метал не потрібно транспортувати з окремої печі. Процес є високоефективним та автоматизованим для виробництва великої кількості невеликих деталей.

Лиття під тиском з холодною камерою потрібен для сплавів із високою температурою плавлення, зокрема алюмінію та магнію. У цьому методі точну кількість розплавленого металу черпаком переносять із окремої печі в «холодну камеру» або гільзу перед тим, як впорснути його в матрицю за допомогою плунжера. Як зазначено Вікіпедія , таке розділення необхідне, щоб запобігти пошкодженню компонентів впорскування через тривалий контакт із високотемпературними металами. Хоча цикли тривають довше, ніж у гарячокамерному процесі, цей метод дозволяє виготовляти міцні, легкі конструкційні деталі, що використовуються в автомобільній та авіаційній промисловості.

Процес лиття на друку і розгляд конструкції форм

Процес лиття на матриці - це високоефективний, автоматизований цикл, який перетворює розплавлений метал у готову частину за кілька секунд. Це процес, який можна розділити на кілька основних етапів. Кожен етап повинен бути ретельно контрольований, щоб гарантувати, що кінцева частина відповідає суворим стандартам якості. Матеріал, який використовується для самої форми, зазвичай високоякісна, загартована сталь для інструментів, наприклад H13, яка обрана за здатність витримувати тепловий удар і зношення протягом сотень тисяч циклів.

Виробничий цикл слідує точній послідовності:

1. Приготовлення і затягання: На внутрішню поверхню форми розпилюють змазочним засобом, щоб допомогти в охолоді і викиданні частини. Потім дві половини шлифовальної шпалери міцно запрямуються разом литяною машиною.
2. Ін'єкція: Розплавлений метал піддається напору в порожнину форми під високим тиском (від 1500 до понад 25000 psi). Металл швидко заповнює порожнину, часто за мілісекунди.
3. Охолодження: Розплавлений метал охолоджується і твердиться в формі, охолодженої водою або олією. Під час цієї фази частина отримує свій остаточний вигляд.
4. Викид: Після затвердження рухома шпага розчиняється наполовину, а викидні шпиони виштовхують ліття з порожнини.
5. Обрізка: На останньому етапі з готової частини видаляється надлишок матеріалу, відомого як "флеш", разом з розмалювальністю і розмалювачами. Це часто робиться в другорядній операції з використанням режучої марки.

Успішне виробництво деталей залежить від початкового плану форми. Інженери повинні враховувати кілька факторів, щоб забезпечити якість деталей і максимально збільшити термін служби форми. Правильне проектування має важливе значення для запобігання поширеним дефектам, таким як пористість і тріщини. Ключові обставини проектування включають:

• Кут випуску: Поверхні, паралельні напрямку відкриття форми, мають невеликий кут (прокат), щоб частина могла бути вибити без тягнення або пошкодження.
• Закруглення та радіуси: Остри внутрішні кути закруглені для поліпшення металевого потоку та зниження концентрації напруги в кінцевій частині.
• Товщина стіни: Стіни повинні бути максимально рівномірно, щоб сприяти постійному охолодженню і запобігти викривленню або слідам опускання.
• Лінія роз'єму: Лінію, де дві половини форми зустрічаються, необхідно ретельно розмістити, щоб зменшити її видимость на останній частині і спростити обрізку.
• Вентиляція: Необхідно включити невеликі канали, щоб повітря, що утримується в порожнині, могло вийти під час впрыску металу, запобігаючи пористості газу.

Поширені запитання

1. Яка різниця між литтям на друку та іншими методами лиття?

Основна різниця полягає в використанні багаторазової сталевої форми (закарбовальні) і застосуванні високого тиску. На відміну від лиття піском, де для кожної частини використовується одноразова піщана форма, лиття на друку використовує постійну сталеву форму для виробництва великого обсягу. У порівнянні з інвентарним литтям або постійним литтям форм, лиття на розгромі змушує метал вливатися в форму під значно більшим тиском, що дозволяє створювати частини з тоншими стінами, тонкими деталями та вищою поверхневою обробкою.

2. Які матеріали використовуються для виготовлення форм?

Заливки для лиття на матовому тиску виготовляються з високоякісної, теплостійкої сталі. Найбільш поширеним матеріалом є сталь для інструментів H13, яка обрана за відмінне поєднання твердості, жорсткості та стійкості до теплової втоми. Для форм, що вимагають ще більшої довговічності, можуть бути використані сталі високої якості, такі як сталь Маррагінг. Матеріал повинен витримати повторний тепловий цикл заповнення розплавленим металом, а потім охолодження.

3. Скільки триває форма з лиття?

Тривалість життя форм, що випускаються на розлив, часто називається "життям на розлив", і залежить від декількох факторів. До них відносяться тип металу, який литься (алюміній більш абразивний і гарячий, ніж цинк), складність частини, час циклу і якість технічного обслуговування. Добре підтримувана форма для лиття цинку може прослужити понад мільйон циклів, тоді як форма для алюмінію може прослужити від 100 000 до 150 000 циклів, перш ніж буде потрібно її реконструювати або замінити.