Литьё под давлением: обзор типов машин и технологий
По оценкам отраслевых аналитиков, доля изделий, произведённых методом литья под давлением, ежегодно растёт в среднем на 5–7% — во многом благодаря развитию автомобильной, авиационной и электротехнической промышленности.
Тем не менее выбор оборудования и технологии до сих пор остаётся сложной инженерной задачей. Чтобы получить качественную отливку и при этом эффективно загрузить мощности цеха, необходимо понимать нюансы каждого метода и оборудования.
Что такое литье под давлением?
Классический процесс литья под давлением отдаленно напоминает штамповку. Он был изобретен еще в середине 19 века в полиграфической промышленности для получения шрифта.
Технология следующая. Две металлические полуформы — матрица и пуансон надежно смыкаются, образуя форму для получения отливки — пресс-форму. В нее под давлением подается металл. Давление позволяет быть уверенным, что форма полностью заполнится металлом без образования пустот и раковин.
Когда металл застынет, две половинки пресс-формы раздвигаются, и готовая отливка извлекается. Обычно на изготовление одной небольшой отливки уходит не более одной минуты.
Пресс-форма обычно изготавливается из более прочного металла, например, стали, потому что работает в очень сложных условиях постоянного давления и термических нагрузок. А отливки этим методом получают из алюминиевых и других цветных сплавов, хотя этим способом возможно получение и чугунного литья.
В зависимости от уровня давления современная технология литья разделяется на литье под низким и высоким давлением.
Ниже — системный обзор технологий литья алюминиевых сплавов под низким и высоким давлением.
Литьё под низким давлением: точность и структура
Литьё под низким давлением (ЛНД) используется преимущественно для производства средних и крупных деталей с равномерной структурой и минимальными внутренними напряжениями.Типы машин для ЛНД:
- Кокильные машины с газовым приводом — подача расплава осуществляется под действием инертного газа при давлении 0.1–0.5 МПа.
- Вертикальные установки с поршневой системой позволяют точно контролировать скорость заполнения формы.
- Машины с противодавлением обеспечивают баланс давления в полости, что улучшает заполнение и уменьшает вероятность усадки.
- Литьё в кокиль — основной метод при серийном производстве, например, для автомобильных колёсных дисков.
- Вакуумное литьё — эффективно снижает пористость и устраняет воздушные включения.
- Литьё с противодавлением — позволяет повысить плотность металла в отливке.
Преимущества ЛНД:
- Минимальные внутренние напряжения.
- Высокая точность и чистота поверхности.
- Оптимально для крупных корпусных отливок.
Литьё под высоким давлением: скорость и сложность формы
Литьё под высоким давлением (ЛВД) востребовано там, где требуется высокая скорость цикла и сложная геометрия изделия. Например, корпуса электроники, элементы двигателей и прецизионные детали.Типы машин для ЛВД:
- Холоднокамерные машины — применяются для алюминиевых сплавов; расплав заливается в камеру и впрыскивается под давлением до 150 МПа.
- Горячекамерные машины — применимы в основном для цинковых и магниевых сплавов из-за их низкой температуры их плавления.
- Точностное литьё — позволяет получать тонкостенные изделия с минимальным припуском на механическую обработку.
- Вакуумирование пресс-формы — снижает риск воздушных полостей.
- Быстросменные формы — сокращают простой оборудования при больших сериях.
- Высокая скорость цикла.
- Возможность изготовления деталей со сложной геометрией.
- Сведение к минимуму последующей механической обработки.
Сравнение ЛНД и ЛВД: когда что применять
Параметр | ЛНД | ЛВД |
Давление | 0.1–0.5 МПа | 30–150 МПа |
Скорость цикла | Средняя | Высокая |
Тип изделий | Крупные, массивные | Тонкостенные, сложные формы |
Пористость | Минимальная | Контролируется вакуумом |
Выбор между ЛНД и ЛВД определяется не только размером детали, но и серийностью производства и требованиями к микроструктуре сплава.
Почему оборудование выбирают только вместе с технологией
На практике выбор машины — лишь половина решения. Правильно спроектированная литейная линия должна учитывать все параметры: тип расплава, конструкцию формы, систему подачи и охлаждения, цикл заливки и съёма отливки. Именно от этих нюансов зависит не только качество отливок, но и рентабельность производства.Компания СЛТ, специализирующаяся на поставках литейного оборудования, всегда ставит технологию на первое место. В её практике поставка машины — это лишь часть проекта. Специалисты СЛТ разрабатывают инженерный проект участка, подбирают оптимальную компоновку оборудования, рассчитывают производительность и налаживают работу всей линии «под ключ». Это позволяет интегрировать новые машины в действующий цикл или полностью переоборудовать цех под современные требования.
