В чем разница между литьем алюминия под давлением и литьем в песчаные формы?

Наиболее существенное различие между литьем под давлением и литьем в песчаные формы заключается в материале, из которого изготовлена ​​форма. При литье алюминия используется форма из алюминиевого сплава. С другой стороны, при литье в песчаные формы используется форма из песка.

Литье в песчаные формы позволяет работать с более сложными конструкциями. С другой стороны, литье под давлением обеспечивает большую точность размеров и скорость.
Еще одно важное отличие заключается в том, что литье в песчаные формы дает более толстые стенки, тогда как литье под давлением может давать более тонкие стенки. Поэтому литье в песчаные формы не идеально для мелких деталей.

Скорость производства — еще одно существенное различие между этими двумя методами. Изготовление оснастки для литья под давлением является сложной задачей и требует значительного количества времени. С другой стороны, изготовление инструментов для литья в песчаные формы является простым процессом и требует меньше времени, чем литье под давлением.

Литье под давлением идеально подходит для крупносерийного производства, например, если вам нужны тысячи деталей. А вот литье в песчаные формы идеально подходит для мелкосерийного производства 100-150 единиц.

У нас есть подробное руководство по Литье под давлением против литья в песчаные формы .

Насколько дорого алюминиевое литье?

Литье алюминия – один из самых экономичных процессов литья металла под давлением. Хотя на изготовление инструментов для литья под давлением требуется больше времени, вы можете создать тысячи единиц с помощью одной формы. Чем больше вы производите, тем меньше становится цена вашей единицы продукции. Алюминий намного дешевле нержавеющей стали и немного дороже углеродистой стали.

Насколько быстрым является процесс литья под давлением?

Литье под давлением — это автоматизированный процесс литья. Создание формы занимает некоторое время. Но форма может быстро затвердевать из алюминиевого сплава. И поскольку это автоматизированный процесс, машина может производить множество единиц продукции без перерыва. Поэтому литье под давлением — это быстрый процесс, особенно когда вы производите огромное количество деталей.

Руководство по проектированию литья под давлением из алюминия: 9 основных рекомендаций

Если вы находитесь в процессе проектирования алюминиевой детали или изделия методом литья под давлением, вы можете чувствовать себя ошеломленным рядом факторов, которые необходимо учитывать на этом этапе. В конце концов, совершенствование этапа проектирования является одним из наиболее важных шагов в успешном и эффективном производстве изделий из литья под давлением.

К счастью, наши специалисты обладают обширными знаниями о том, как спроектировать оптимальное производство литья алюминия под давлением, и эта статья даст вам некоторое представление о том, что они знают. Мы расскажем, как спроектировать продукт для эффективного и результативного производства, а также некоторые из наиболее распространенных соображений, которые необходимо учитывать при разработке продукта, который будет изготовлен методом литья под давлением.

Содержание

Передовой опыт проектирования алюминиевых отливок: проектирование для производства

Проектирование для производства (DFM) — термин, часто используемый в инженерии. Это относится к процессу оптимизации производства, чтобы сделать его максимально простым и рентабельным. DFM уделяет большое внимание используемым методам и процессам производства.

Одним из основных преимуществ DFM является то, что он позволяет выявлять и решать проблемы, связанные с методом производства, на ранней стадии проектирования. На этом этапе решение проблем обходится гораздо дешевле, чем когда они обнаруживаются во время или после производственного цикла. Применение методов DFM позволяет снизить производственные затраты при сохранении хорошего или лучшего стандарта качества.

Чтобы оптимизировать процесс производства алюминиевых отливок, необходимо решить следующие задачи:

1. Использовать как можно меньше литейного материала,
2. Убедитесь, что деталь или изделие легко выходят из штампа,
3. Минимизация времени затвердевания отливки,
4. Максимально сократить количество второстепенных операций и
5. Убедитесь, что конечный продукт будет работать должным образом.

Наилучшим способом достижения этих целей оптимизации является учет проектных соображений, обсуждаемых в следующих разделах, на этапе проектирования.

9 При проектировании литья алюминия под давлением Особенности, о которых следует помнить

В этом разделе представлены некоторые из наиболее распространенных соображений при проектировании изделия, которое будет изготовлено методом литья под давлением. Эти советы соответствуют рекомендациям DFM и рекомендованы Североамериканской ассоциацией литья под давлением.

1. Линия разъема

Как вы уже знаете из нашей предыдущей статьи, процесс литья под давлением включает форму, которая обычно делится на две половины (хотя может быть разделена на большее количество), одна из которых подвижная, а другая статическая, что собираются вместе, чтобы сформировать форму, в которую будет впрыскиваться расплавленный металл. Линия разъема литого под давлением компонента представляет собой интерфейс, где соединяются две половины штампа.

В процессе проектирования выбор места, где будет располагаться линия разъема, является одной из первых вещей, которые вы должны решить, так как это влияет на другие характеристики проекта.

Важным аспектом расположения линии разъема является то, что она также будет местом, где будет располагаться распространенный дефект литья под давлением, известный как заусенец. Заусенец должен быть удален вторичным процессом после того, как отливка затвердеет, поэтому он должен быть спроектирован таким образом, чтобы он был легко доступен для оборудования для обрезки.

2. Усадка

Усадка является очень распространенным и неизбежным явлением, происходящим в большинстве отливок, и алюминий не является исключением. Когда расплавленный металл начинает остывать от температуры плавления до комнатной температуры, отливка сжимается по направлению к центру.

Отливки обычно усаживаются на 0,4–0,6% от их объема, что может способствовать выталкиванию продукта из внешних стенок пресс-формы. К сожалению, он также может стягиваться вокруг любых внутренних выступов на пресс-форме, что затрудняет выталкивание в таких обстоятельствах. В таких случаях можно использовать сквозняк, чтобы уменьшить усадку и облегчить снятие гипса.

3. Уклон

В контексте литья под давлением уклон представляет собой небольшой конус или наклон, который можно увидеть по бокам формы, что позволяет легко выталкивать. Вы могли видеть этот конус в других видах форм, таких как формы для выпечки кексов и хлеба, где стороны имеют небольшой угол, а не полностью вертикальные.

Этот уклон должен быть предусмотрен на всех поверхностях литья, которые параллельны движению штампа, так как это облегчит выброс. Если его не включить, гипс будет очень трудно, если вообще возможно, снять, не повредив его.

Имейте в виду, что величина уклона, выраженная либо в миллиметрах, либо в градусах, будет значительно различаться в большинстве конструкций. Например, для наружных стен требуется лишь относительно небольшая тяга, поскольку отливка сжимается от них, а для внутренних стен и отверстий требуется большая тяга, поскольку металл сжимается и сжимается вокруг них.

4. Толщина стенки

Чтобы обеспечить быстрое производство, сократить количество отходов и создать качественный продукт, необходимо тщательно продумать толщину стенки.

Слишком тонкая стенка может препятствовать адекватному течению расплавленного металла, заставляя металл затвердевать до того, как форма будет полностью заполнена. Тонкие стенки также могут быть подвержены деформации при воздействии усилий после формования. Чрезмерно толстые стенки, с другой стороны, не только расходуют материал для литья, но и увеличивают время затвердевания, что потенциально устраняет преимущество быстрого производственного цикла литья под высоким давлением.

Толщина стенок также должна быть как можно более равномерной. Это позволяет расплавленному металлу легко течь, что необходимо для эффективного процесса затвердевания, обеспечивающего оптимальную прочность отливки и снижающего вероятность дефектов отливки. Если необходимы изменения толщины, следует использовать постепенные переходы вместо резких изменений.

5. Скругления и радиусы

Скругления и радиусы — это изогнутые соединения между двумя поверхностями, которые в противном случае создали бы острую кромку. На следующем изображении показан пример детали, которая включает в себя каждую из этих функций. Ключевое отличие состоит в том, что скругления существуют на внутренних кромках детали, а радиусы — на внешних кромках.

Эти закругленные края чрезвычайно важны при литье под давлением, так как они позволяют металлу легко течь при впрыскивании. Острые углы матрицы создают турбулентность потока металла, что может снизить прочность отливки. Радиусы также могут устранить необходимость обрезки острых углов и кромок с помощью дополнительной операции.

6. Бобышки

Бобышки представляют собой выступающие части литых изделий, которые обычно используются в качестве стоек или точек крепления. Это видео хорошо демонстрирует, что такое босс, показывая, как босс добавляется к дверной ручке. Включение бобышек в ваш проект может предотвратить необходимость выполнения трудоемких операций растачивания в качестве второстепенного процесса.

Поскольку значительные изменения толщины стенок могут привести к неравномерной усадке и проседанию, что отрицательно скажется на внешнем виде детали и даже на ее целостности, бобышки должны быть спроектированы таким образом, чтобы поддерживать одинаковую толщину стенки по отношению к окружающей детали. Обычный метод поддержания одинаковой толщины стенки заключается в добавлении отверстия в центр бобышки.

Также следует рассмотреть возможность добавления достаточного количества скруглений в месте, где бобышка соединяется с остальной частью отливки, чтобы обеспечить надлежащее течение металла. Необходимо также учитывать правильный угол наклона бобышек, а также ребер, чтобы увеличить его прочность.

7. Ребра

Ребра представляют собой небольшие перемычки из материала, которые можно добавить между стенами для повышения их прочности без добавления слишком большого количества металла. Они также помогают расплавленному металлу достигать каждой части матрицы, увеличивая доступные пути потока.

На изображении ниже показано изделие из литого алюминия, которое включает выступ, который будет использоваться для крепления, и три ребра, соединенные с внешней стенкой, что повышает прочность конструкции выступа.

В соответствии с передовой практикой ребра обычно добавляются в конструкцию в нечетном количестве или иным образом смещаются друг относительно друга, чтобы предотвратить воздействие напряжений на ребра, которые соседствуют друг с другом.

На изображении выше показан пример конструкции с четным числом ребер, что противоречит рекомендациям.

8. Поднутрения

Поднутрения известны в производстве как утопленные поверхности, к которым нельзя получить доступ с помощью прямого инструмента. Природа поднутрений может предотвратить отделение штампа и выброс отливки после затвердевания, поскольку штамп будет по существу «захватывать» отлитое изделие, поэтому важна тщательная конструкция.

На следующем изображении показан компонент с выточкой и без нее. Вы можете видеть, что фигура справа имеет вдавленную поверхность, где соединяются малый и большой цилиндры, что делает невозможным выброс из штампа.

Источник: Wizard191, CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons.

Если в вашем дизайне необходима выточка, вы можете создать линию разъема вокруг выточки. Другой метод заключается в использовании штампов, состоящих из большего количества деталей, чем просто сердцевина и полость, как показано на следующей анимации, или с использованием полупостоянных пресс-форм.

Источник:LaurensvanLieshout, CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons.

Эти методы, однако, значительно увеличивают стоимость и сложность матрицы. Кроме того, полупостоянные мягкости, которые включают использование песчаных сердечников, не могут использоваться в процессах литья под высоким давлением.

9. Отверстия и окна

Учет отверстий и окон, необходимых в окончательной отлитой под давлением детали на этапе проектирования, может значительно сократить объем необходимой механической обработки после формования. Устранение или минимизация сверления, фрезерования и других операций механической обработки, где это возможно, за счет продуманной конструкции пресс-формы может значительно сократить время производства.

Отверстия и окна имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они, как правило, не создают слишком много новых проблем при включении в конструкцию. Тем не менее, вы все равно должны учитывать, что они сделают течение расплавленного металла более сложным, что может привести к турбулентности и потенциальным дефектам литья, связанным с турбулентностью. Добавление скруглений и радиусов к любым кромкам отверстий и окон может решить эту проблему.

Также важно помнить, что отверстия и окна в отливке могут зажать матрицу во время выталкивания, а это значит, что на этапе проектирования вам придется предусмотреть вокруг них сквозняки.

Заключение

Как вы уже видели, проектирование алюминиевого литья под давлением сопряжено со многими трудностями. Эта статья дает вам представление о некоторых наиболее важных аспектах, которые необходимо учитывать на этапе проектирования, хотя вполне возможно, что вы можете столкнуться с еще большим количеством препятствий, влияющих на ваш конкретный проект.

В этой статье мы кратко коснулись вторичных или постформовочных операций как аспекта проектирования литья под давлением, особенно потому, что их минимизация является хорошим способом оптимизации производственного процесса. Чтобы лучше понять, что они влекут за собой, для каких приложений они актуальны, и прочтите нашу статью о вторичных операциях для литых под давлением деталей.