Литье алюминия под высоким давлением

Литьё изделий из алюминиевых сплавов

Литье алюминия под высоким давлением

Для получения качественных прочных деталей из алюминиевого сплава используется метод алюминиевого литья под давлением. Процесс происходит в прочных стальных разъемных формах с помощью специальных поршневых машин. Высокое давление нагнетается гидравлическим прессом или особым поршнем, который действует под влиянием сжатого газа или масляного состава горячим или холодным способом. Высокая скорость прессования и качество готовых деталей обеспечивается давлением в 100-200 атмосфер, под воздействием которого отливки приобретают 3-5 класс точности и стабильно ровную поверхность, которая характеризуется по 5-8 классу.

Благодаря высокой точности отливки готовые детали не нуждаются в шлифовке и полировании, а их качество позволяет использовать эти детали на ответственных участках, где важное значение приобретает их точность. Таким способом отливаются детали сложных форм, с тонкими стенками, а также те из них, которые предназначены для сложных конструкций и комплектаций. Отличные технические свойства деталей из алюминиевых сплавов, отлитых методом горячего прессования, позволяют использовать их для отливки комбинированных усиленных деталей с армированием из другого, более прочного металла.

Алюминиевое литье под давлением — более экономически выгодный и более безопасный экологически способ. В течение короткого промежутка времени можно выполнить несколько отливок, используя лишь одну пресс-форму. В связи с тем, что при этом способе не возникает потребности в использовании алюминиевых формовочных смесей, такое производство является менее вредным и более предпочтительным, а точность конструкций снижает затраты на расход металла и в целом на производство.

Минимальная допустимая толщина стенок: 0,8-1,2 мм.
Масса отливок — 8 кг.

Литье алюминия в кокиль

Второй популярный способ отливки деталей из алюминиевых сплавов называется кокилем. Это специальная металлическая разъемная или неразъемная форма, которая применяется для формовки простых и сложных деталей из алюминиевых сплавов. Для простых деталей используют неразъемные формы, готовые отливки просто вытряхивают из них с помощью специальных приспособлений. Разъемные кокиля могут быть с разными плоскостями разъемов:

  • вертикальная;
  • горизонтальная;
  • криволинейная.

Кокиль с вертикальной плоскостью разъема состоит из двух половинок, точность соединения которых обеспечивается использованием особых втулок и штырей. Перед использованием формы нагревают до 270-300°С и покрывают специальной огнеупорной краской, затем в него устанавливают специальные стержни, максимально точно и прочно скрепляют обе половинки формы.

Жидкий алюминий заливают в форму-кокиль и оставляют до полного остывания. Этот процесс не отличается быстротой, поэтому для изготовления большого количества деталей необходимо соответствующее количество кокилей. Точность отливки при этом способе формовки соответствует 5-9 классам, неровность поверхности — 4-6 классу. По сравнению с отливкой деталей под высоким давлением, в этом случае расход металла на припуски увеличивается на 0,5-2 мм. Такой способ отливки, как алюминиевое литье в кокиль, также довольно экономичен, а детали отличаются высокой точностью и прочностью. Форму-кокиль можно использовать многократно.

Минимально допустимая толщина стенок — 1,5 мм.
Масса отливок от 20 г до 100 кг.

Литье в песчано-глинистые формы

Этот способ получения отливок является наиболее древним. Они выполняются из специальных смесей в виде двух полуформ, которые составляются вместе и образуют единый объем для заливки расплава. В верхней полуформе делают заливочную воронку литник и каналы для выхода воздуха и газов. Верхняя часть канала, отводящего газы, которая не входит в объем литой детали, называется прибылью. После остывания металла литник и прибыль должны быть удалены.

Детали больших габаритов и весом до десятков тонн льют в формы, которые выполняют прямо в полу формовочного цеха. Форму для деталей небольших размеров делают в опоках, представляющих собой ящики, собираемые из пластин, образующих стенки опоки. Формовка осуществляется по моделям и шаблонам. Модель часто выполняется из дерева и повторяет объемные очертания будущей детали. Шаблоном называют профильные доски, которой формуют в песчано-глинистой смеси необходимую поверхность.

При большом количестве и простой форме выпускаемых изделий формовка осуществляется с помощью формовочных машин по модельному комплекту.

Процесс изготовления литой детали включает в себя изготовление модели или специальных шаблонов, приготовление формовочной смеси, выполнение полуформ с литниками и газовыми каналами, сборку полуформ, заливку форм расплавом. Некоторое время выдерживают изделие для кристаллизации, а затем производят выбивку форм, т.е. разрушение формы для извлечения готовой детали. Далее очищают поверхности от остатков формовочной смеси металлическими щетками или с помощью пескоструйной машины, обрубают остатки литниковой системы, прибыли и облой. Облоем называют металл, застывший в зазоре между полуформами.

Литейное производство очень трудоемкое и вредное, поэтому его всегда стремятся механизировать и уменьшить долю ручного труда. Литье в песчано-глинистую форму позволяет получить детали сложной формы и уникальной конфигурации. При большом объеме производства применяют более прогрессивные методы образования форм и литья.

Минимально допустимая толщина стенок — 3 мм.
Масса отливок 150 кг.

Источник: https://stirol-s.ru/production/aluminum

Способы литья: литье под высоким давлением | Агентство Литьё++

Литье алюминия под высоким давлением

Способ производства металлического литья под высоким давлением (HPDC) предусматривает принудительное заполнение (с высокой скоростью впуска от 0,5 до 120 м/с) полости пресс-формы под воздействием внешних сил и затвердевание отливки под избыточным давлением.

Данный способ обеспечивает эффективное изготовление отливок с высокой размерной точностью (по 3-5 — му классу точности) и низкой шероховатостью поверхности (по 5-8-му классу) из сплавов цветных металлов в массовом и серийном производстве. Отливки можно производить с готовыми отверстиями, накаткой, резьбой, цифрами и надписями, при этом минимальная толщина стенки отливки может составлять 0,6 мм. По уровню механизации, производительности, точности отливок и минимальной продолжительности технологического цикла способ литья под давлением превосходит все известные способы производства точного литья.

Читайте также  Оборудование для литья пластмасс под давлением

Рис. 1: Схема литья под высоким давлением на машине с холодной горизонтальной камерой прессования

Принципиальная схема работы наиболее распостраненной машины для литья под высоким давлением с холодной горизонтальной камерой прессования приведена на рис. 1. В полость 2 цилиндра прессования (рис. 1.а) заливается расплав, который запресовывается  поршнем 1 (рис. 1.б) в рабочую полость 3 через  литниковый канал.

После затврдевания расплава, подвижная полуформа 5 (вместе с отливкой и литниковым остатком) отходит и перемещается до тех пор, пока упор 8 не встретит на своем пути ограничитель хода (рис. 1.в). С помощью специальных выталкивателей 4 отливка удаляется из пресс-формы (рис. 1.

г), при этом, неподвижная полуформа 6 с рабочей плитой 7, остается на месте, прессующий поршень перемещается в исходную позицию.

В зависимости от конструктивного расположения камеры прессования (вертикального или горизонтального) машины литья под давлением подразделяют на машины литья под давлением с вертикалиной камерой прессования и машины литья под давлением с горизонтальной камерой прессования, а в свою очередь, в зависимости от устройства камеры прессования, различают процессы литья на машинах с холодной (см. рис. 1) и с горячей (см. рис. 2) камерами прессования.

Машины с горячей камерой прессования находят широкое применение для производства мелкого литья из цинковых, оловянных, свинцово-сурьмяных сплавов, которые невозможно изготовить на машинах литья под давлением с холодной камерой прессования из-за перемерзания камеры прессования по причине их низкой температуры плавления и малой порции металла. Горячекамерные машины более производительны, но развивают значительно меньшее давление запирания чем холоднокамерные. Технологическая схема производства литья под высоким давлением на горячекамерных машинах представлена на рис. 2.

Рис. 2: Схема литья под высоким давлением с горячей камерой прессования

В горячекамерных машинах камера прессования 1, располагается в тигле 2 и сообщается с ним отверстием 3, через которое в нее поступает расплав (рис. 2.а). При движении поршня в низ, отверстие 3 перекрывается и расплав, по обогреваемому каналу 5, поступает в полость пресс-формы 6 (рис. 2.б). После затвердевания отливки, поршень 4 возвращается в исходное положение, а остатки расплава из канала 5 сливаются в камеру прессования (рис. 2.в). Пресс-форма раскрывается и отливка 7 извлекается выталкивателями 8 из пресс-формы, после чего следует закрытие пресс-формы и цикл повторяется.

В производственной практике наибольшее распространение получили машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования, способные развивать значительные усилия запирания и прессования, имеющие крупные камеры прессования, что благоприятствует использованию их для изготовления отливок из алюминиевых, медных и магниевых сплавов, а также машины литья под давлением с вертикальной горячей камерой прессования, которые предназначены для изготовления мелких, тонкостенных отливок, т.к. в камерах прессования, работающих в жидком расплаве, трудно создать высокое давление, необходимое для получения крупногабаритных отливок.

Способ литья под высоким давлением позволяет получать с высокой производительностью тонкостенные отливки сложной конфигурации, с высокой точностью и низкой шероховатостью поверхности. Высокая скорость охлаждения металла в металлической пресс-форме под избыточным давлением способствует измельчнию структуры материала отливки, повышению прочностных характеристик, снижению усадочных дефектов.

Литье под давлением находит широкое применение во всех сферах машиностроения, но наиболее востребованным потребителем данного литья является автомобилестроение, которое в настоящее время очень активно развивается, а в конкурентной борьбе между ведущими автопроизводителями, наличие легких, прочных деталей ведет к снижению веса автомобиля, что создает значительные конкурентные преимущества. Все это способствует развитию производства литья под давлением и постоянному притоку инвестиций. характерные отливки для автомобилестроения: блоки цилиндров, голоки, корпуса коробки передач, детали рулевого управления и т.д.

Размеры и вес отливок зависят от мощность машин, на которых осуществляется производство: чем большее усилие запирания пресс-формы создает механизм машины, чем большее давление создает механизм прессования, чем выше скорость перемещения механизма прессования, тем больших размеров отливки можно получить на данной машине. В качестве примера отметим, что на сегодняшний день машина модели OL 4600R компании «IDRA», Италия развивает усилие запирание — 4691 т и усилие впрыска — 2255 кН, что позволяет производить отливки из алюминиевых сплавов весом — 83,7 кг.

Машинное производство литья под давлением позволяет легко механизировать и автоматизировать производство. В настоящее время разработчики машин литья под давлением производят автоматизированные и роботизированные ячейки производства литья под давлением, где изготовление отливок осуществляется без участия человека: автоматизированная подача металла в камеру прессования, извлечение готовых отливок из пресс-форм, отделение прессостатка, вырубка облоя, зачистка, транспортировка, пропитка и т.д.

Производители и поставщики оборудования

Проектирование и производство машин для литья под высоким давлением цветных сплавов осуществляет множество компаний по всему миру. Наиболее авторитетные производители (в произвольном порядке): AGRATI AEE srl (Италия); Bühler AG (Швейцария); Colosio Srl (Italia); Idra Group (Италия); ITALPRESSE INDUSTRIE SpA (Италия); MAICOPRESSE S.p.A. (Италия); Oskar Frech GmbH + Co. KG (Германия) и др.

  • Производители и поставщики машин литья под высоким давлением, автоматизированных комплексов, автоматизированных и роботизированных ячеек литья под высоким давлением, представленные на данном сайте (читать подробнее )
  • Производители и поставщики периферии к машинам литья под высоким давлением, представленные на данном сайте (читать подробнее )
Читайте также  Производство прессформ для литья пластмасс

Литература

  1. Ю.А. Степанов, Г.Ф. Баландин, В.А. Рыбкин «Технология литейного производства: Специальные виды литья»; под ред. Ю.А. Степанова. — М.: Машиностроение, 1983. — 287 с.
  2. В.К. Могилев, О.И. Лев «Справочник литейщика: Справочник для профессионального обучения рабочих на производстве». — М.: Машиностроение, 1988. — 272 с.
  3. А.М. Липницкий «Справочная книга рабочего-литейщика». Л.: Лениздат, 1980. — 240 с.

Источник: https://on-v.com.ua/novosti/texnologii-i-nauka/sposoby-litya-lite-pod-vysokim-davleniem/

Литье металлов под давлением

Литье алюминия под высоким давлением

Основы литья металлов под давлением

Литьё металлов под давлением — способ изготовления отливок из сплавов, при котором сплав приобретает форму отливки, быстро заполняя пресс-форму под высоким давлением от 7 до 700 МПа. Этот способ применяется для сплавов цветных металлов (на основе цинка, алюминия, меди, магния, сплав олово-свинец) из-за их низкой температуры плавления, а также для некоторых сталей. Изделия могут быть массой от десятков граммов до десятков килограммов. Литье металлов под давлением занимает одно из самых высоких мест по объемам массового производства в металлообработке

Литьём под давлением изготавливают:

  • детали автомобильных двигателей (в том числе алюминиевые блоки, детали карбюраторов);

  • детали сантехнического оборудования;

  • детали бытовых приборов (пылесосы, стиральные машины, телефоны); ранее — детали печатных машинок;

  • детали компьютеров, мобильных телефонов и прочего аналогичного оборудования.

Применение технологии

Литье под давлением алюминия: используется в легких и высокопрочных узлах. Картер коробки передач и т.д.

Литье под давлением магния: используется в легких и высокопрочных узлах, например: корпуса электро-борудования.

Литье под давлением цинка: используется при производстве игрушек и в деталях малых размеров, а так же в узлах с хорошим качеством поверхности, особенно где есть хромирование.

Литье под давлением латуни: используется в сантехнических изделиях, например, водопроводных кранах, смесителях.

Процесс изготовления изделий

Литейные формы (пресс-формы) обычно изготавливаются из стали. Оформляющая полость формы выбирается подобной наружной поверхности отливки, однако учитываются искажения размеров. Пресс-форма содержит также выталкиватели и подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости изделий. Литейные машины разделяют на два вида — с горячей и холодной камерой прессования. По типу расположения вертикальные и горизонтальные. На рис.

1 дана принципиальная схема работы машин с холодной камерой прессования, расположенной у одних машин горизонтально (a), a y других — вертикально (б). При работе машины жидкий металл мерной ложкой или с помощью автоматического дозатора заливают в камеру прессования 6 и гидравлическим плунжером (прессующим поршнем 7) запрессовывают в пресс-форму. Пресс-формы изготовляют из двух половин (подвижной 3 и неподвижной 5) с вертикальной или горизонтальной плоскостью разъема.

Это обеспечивает быстрое извлечение отливок с помощью толкателей 2, которые крепятся с тыльной стороны подвижной пресс-формы.


Рис.1 — Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования:

а — холодной горизонтальной;

б — холодной вертикальной;

в — горячей;

1 — плита крепления подвижной части формы;

2 — выталкиватели;

3 — подвижная матрица формы;

4 — полость формы (отливка);

5 — неподвижная матрица формы;

6 — камера прессования;

7 — прессующий поршень;

8 — пресс-остаток;

9 — тигель нагревательной передачи;

10 — обогреваемый мундштук.

Литейные машины с горячей камерой прессования

Сплавы на основе цинка, как правило, льются в машинах с горячей камерой прессования. Камера погружена в расплав. Под относительно слабым давлением сжатого воздуха или поршня расплав из камеры вытесняется в пресс-форму.

Ключевые особенности:

  • Скоростная операция. Время цикла менее 1 секунды для маленьких деталей, до 30 секунд для более крупных деталей.

  • Рабочее давление в диапазоне от 100-300 атм.

  • Обычные пресса или небольшие высокоскоростные установки.


Рис.2 — Схема литья под давлением на машинах с горячей камерой прессования:

Литейные машины с холодной камерой прессования

Такие машины используются для литья под давлением алюминиевых, магниевых, медных сплавов. Литьё в пресс-формы происходит под давлением от 35 до 700 МПа.

Ключевые особенности:

  • Инжекторный плунжер и цилиндр не опускаются в расплавленный.

  • Расплавленный металл разливается ковшом механически или вручную.

  • Более длительное время цикла. Может достигать 1 мин.

  • Рабочее давление 200-700 psi Al и Mg (13-47 атм.).

  • Рабочее давление 400-1000 psi Cu (27-68 атм.).


Рис.3 — Схема литья под давлением на машинах с холодной камерой прессования:

Основные преимущества литья под давлением

К основным преимуществам технологии литья под давлением можно отнести:

  • высокую производительность;
  • высокое качество поверхности (5-8 классы чистоты для алюминиевых сплавов);
  • точные размеры литого изделия (3-7 классы точности);
  • минимальная потребность в механической обработке изделия.

Процессы литья под давлением

Существуют следующие этапы литья под давлением:

  1. Первый этап: раскрытие пресс-формы и смазка. Это необходимо для того, чтобы готовая отливка легко отходила от полостей пресс-формы и металл в поршне не застывал до того, как он будет запрессован. Также образуется пленка, которая помогает стабилизировать температуру и защищает поверхность пресс-формы, что увеличивает срок службы оснастки.

  2. Второй этап: смыкание пресс-формы.

  3. Третий этап: заливка металла в поршень.
    После смазки пресс-формы и поршня рабочий зачерпывает из печи необходимое количество металла и заливает его в горловину поршня.

  4. Четвертый этап: запрессовка металла.
    Поршень под воздействием пневматики, в которую как правило закачан азот, совершает поступательное движение и закачивает металл в камеру прессования.

  5. Пятый этап: снятие готового изделия.

Читайте также  Силикон для литья металла

Смазочные материалы для литья под давлением

Перед началом, а также и во время работы рабочую поверхность пресс-формы покрывают смазкой линейка PetroferFormol. Смазки для холодного пуска наносятся на холодные штампы в начале операции, то есть в тот момент, когда смешивающиеся с водой жидкие смазочные материалы еще не образуют достаточную пленку из-за низких температур матрицы.

Смазка частично предохраняет форму от термического удара и, следовательно, увеличивает сроки службы формы, она способствует более легкому извлечению отливки из формы, предохраняя форму от приваривания. Смазка помогает получить также более качественную поверхность отливки. Смазки для холодного пуска используют в качестве разделительного состава при производстве отливок из свинцовых сплавов.

Данные продукты практически не эмульгируются, и требуется их удаление методом скиммирования.

При литье под давлением в 90-Х годах применяли в основном жирные смазки на основе минеральных масел, которые при сгорании не дают минеральных осадков. При литье алюминиевых сплавов применяли смесь масла с графитом или смесь графита с воском и вазелином и др.

Современные водосмешиваемые и чистые масла отвечают следующим требованиям:

  • нанесение смазочного материала методом микро-напыления под давлением. Очень тонкий слой смазки должен обеспечивать весь предъявляемый функционал и способствовать экономичности расхода.

  • высокие проникающие свойства и устойчивость к температуре, отсутствие воспламенения и образования дыма. Применение продукта для различных сложностей геометрических форм.

  • состав смазки должен обеспечивать высокий эффект отделения металла из формы, оставлять после отделения минимальное накопление осадков.

  • легкое удаление отложений и очистка оборудования. Остатки на литых компонентах должны быть совместимы с процессами окраски и гальванике изделий.

  • высокие концентрации смешения с водой 1:50-1:200.

  • устойчивость к поражению микроорганизмами и стабильность эмульсии, минимальное влияние на здоровье человека и окружающую среду.

  • долгий срок службы смазки на форме, отсутствие стекания образования сгустков и содержания твердых веществ в составе.

  • равномерное охлаждение формы, коррозионная защита узлов и оснастки, улучшенное прохождение метала.

Смазку наносят тонким, ровным слоем через 1—2 заливки. Для получения качественного изделия необходимо соблюдать определенные значения удельного давления прессования.

Продукция PETROFER для литья металла под давлением

Компания PETROFER предлагает своим клиентам продукты, отвечающие всем потребностям современной промышленности.

Линейка продуктов DIE-LUBRIC – смазочные материалы для литья металлов под давлением в портфеле продуктов Petrofer. Водосмешиваемые и чистые масла подходят для смазки форм при литье под давлением изделий из алюминия, цинка, магния, меди и металлов различных сплавов.

Продукты разделяются для применения в машинах как горячего литья, так и холодного литья; оптимизированы для универсального и специального применения. Имеют экономичный расход, хорошую защиту от коррозии.

Состав продуктов максимально безопасен для здоровья человека и окружающей среды.

При этом стоит отметить, что могут быть улучшены следующие факторы:

  • Процент брака

  • Время цикла

  • Опыт оператора

  • Стабильность продукта

  • Легкость в переносе

  • Применяемый метод

  • Действие замерзания/таянья

  • Требования по технике безопасности

  • Внутренние требования

  • Состояние инструмента

  • Требования к готовому продукту

  • Моющая система

  • Конструкция центральной системы

  • Пенообразование, вязкость и запах

Состав и функции продуктов для литья под давлением

Стоит так же упомянуть, что у каждого типа продукта есть свои особенности, отвечающие различным технологическим требованиям:

  • Масло: высвобождение изделия, смазка, смачивание, защита от коррозии

  • Воск: высвобождение изделия и смачивание горячих зон

  • Полисилоксан: высвобождение изделия в наиболее горячих местах

  • Смолы: высвобождение изделия и смачивание в наиболее горячих местах

  • Состав эмульгатора: способствует смешиванию масла в воде

  • Биоциды/Фунгициды: защищают от микробов

  • Пеногаситель: контролирует пенообразование

Смазки для плунжеров и поршней

Плунжер — это поршень или цилиндр, который толкает металл в форму. Плавное движение выталкивателей, пальцев литейного стержня и ползунов очень важно. Как правило, литейные смазки обеспечивают хорошее смазывание подвижных частей. Однако в некоторых случаях требуется дополнительное смазывание.

Наши смазки для выталкивателей образуют маслянистую плёнку даже на очень горячих поверхностях без образования отложений, способных накапливаться на пути скольжения. Смазки и пасты для поршней линейка PETROFERPISTON-LUBRICANT это безграфитовые и графитосодержащие, в том числе водосмешиваемые, материалы для смазки поршней машин литья под давлением. Обладают высокой износостойкостью, нанесение продуктов осуществляется капельно, распылением, либо кистью.

Современные требования к смазке для плунжеров:

  • смазывание плунжера 

  • низкое образование дыма

  • экономическая эффективность

  • легкость нанесения

Преимущества продуктов PETROFER:

  • обеспечивают полное разделение  

  • практически не образуют дыма

  • возможна последующая покраска и плакировка

  • обеспечивают чистоту рабочего места

  • отсутствуют налипания на формах, стержнях, выходных отверстиях и подающих линий

  • содержат эффективный пакет биоцидных добавок

  • безопасны для окружающей среды

  • хорошее соотношение цена-качество

Некоторые операции при литье под давлением предусматривают закалку отливок в ёмкости с водой сразу же после их извлечения из литейной машины для литья, чтобы быстро охладить изделие. Присутствие воды, кислорода и металла, а также высокая температура создают условия для возникновения коррозии на поверхности отливки. Наши полимерныезакалочные среды линеек AQUACOOL, AQUATENSID, FEROQUENCH предназначены для предотвращения этого процесса.. 

Источник: https://petrofer.ru/articles/tekhnicheskie-stati/lite-metallov-pod-davleniem/