Замисляли ли сте се някога как се произвеждат сложни компоненти на автомобил, като двигателни блокове или силови влакове? Това, което може да се каже за тези тежки части е, че те са подобни на леките хирургически инструменти, които се използват в медицинската индустрия. Леенето под високо налягане е идеално за производство на здрави и крехки части едновременно.
Какво прави HPDC предпочитан процес с безброй приложения? Тази статия обсъжда характеристиките на HPDC процеса по отношение на техническите характеристики и употреби. Познаването на тези фактори ще ви позволи да решите дали тази производствена техника ще отговаря на вашите нужди или не.
Леене под високо налягане: Общ преглед
В техниката за леене под високо налягане, частите се оформят чрез инжектиране на нажежен метал в матрица. Процесът включва високо налягане, обикновено хидравлично, за да принуди метала да придобие форма на матрица. Силната преса трябва да поддържа матрицата запечатана по време на инжектирането. Когато металът е втвърден, матрицата освобождава отливката. След изхвърляне матрицата се заключва за следващия цикъл. Инструментът се състои от два стоманени блока, които заедно правят кухината на матрицата.
Процес на леене под високо налягане стъпка по стъпка
Ето често срещаните стъпки, които обикновено се извършват при леене под високо налягане:
стъпка 01: Подготовка на матрицата
На първо място, препоръчва се повърхността на взаимодействащите части на стоманената матрица да бъде почистена и проверена за потенциални замърсители. Трябва да бъде здраво фиксиран за образуване на прецизна кухина с много точни стандарти с ниво на толеранс от около ±0,005 инча.
стъпка 02: Нагряване на матрицата
Матрицата трябва да се нагрее в диапазона между 300°F и 500°F или 150°C до 260°C. Този температурен диапазон осигурява ефективен поток от метали и минимизира топлинния шок по време на инжектиране.
стъпка 03: Производство на разтопен метал
Обикновено използваните метални сплави са алуминий или цинк. Нормално, те се топят около 1200°F до 1300°F (650°C до 700 °C). За постигане на правилния вискозитет и характеристика на потока, е необходимо да се поддържа тази температура.
стъпка 04: Инжектиране на разтопен метал
Изсипете разтопения метал в кухината на матрицата при високо налягане, това обикновено варира от 1,500 да се 30,000 psi или 10 да се 200 MPa. Това високо налягане гарантира, че матрицата ще бъде напълнена точно до ръба, за да се намалят шансовете за затворен въздух и по този начин да се произвеждат компоненти с форма, близка до мрежата.
стъпка 05: Задържащо налягане
След това налягането се поддържа за няколко секунди (3 да се 10 секунди) така че да компенсира свиването, което металът претърпява, когато се охлади. Тази фаза на задържане осигурява значително подобрение на механичните свойства на крайната част поради намаляването на порьозността.
стъпка 06: Охлаждане и втвърдяване
Оставете разтопения метал да кристализира вътре в матрицата. Времената на коалесценция могат да бъдат по-дълги и обикновено отнемат от 10 да се 30 секунди в зависимост от дебелината на детайла и материала.
стъпка 07: Изхвърляне на отливката
След като сместа стегне, след това матрицата се отваря и отливката се възстановява с помощта на ежекторни щифтове, които прилагат издърпване от около 10 тона. По този начин е по-лесно да премахнете материала, без да засягате частта, и по този начин запазвайки размерите си.
стъпка 08: Подстригване и довършителни работи
Отстранете нежелания материал от отливката, като включите подходящи механични инструменти за подрязване или щанцови ножове. Крайните операции в детайла могат да се извършват чрез машинна обработка, повърхностна обработка, или полиране, което може да се определи от средната грапавост на повърхността или Ra.
стъпка 09: Гарантиране на качеството
Извършете строги и всеобхватни тестове на очертанията на готовата отливка за порьозност или грешка в размерите. Използват се ултразвукови или рентгенови тестове за проверка на качеството на всички части преди продажбата им на пазара.
Предимства на леенето под високо налягане
Леене под високо налягане (HPDC) е високо оценен заради предимствата си в сравнение с конвенционалните подходи. Ето общите ползи от този процес:
Повишена скорост на производство
В сравнение с гравитационно леене или леене под ниско налягане, HPDC повишава ефективността на производството с голяма разлика. Високоскоростното впръскване отнема кратко време за запълване на матрицата и в процеса води до ниски времена на цикъла. Следователно, той е идеален за индустрии, които се нуждаят от много части, и HPDC е предпочитаният метод за количествено производство.
Високо качество на частите
Продуктите, произведени чрез HPDC, се характеризират с висока точност и качество на компонентите. Високата точност на размерите и подобрените повърхностни покрития означават, че е необходима по-малко последваща обработка, което намалява времето и разходите. Освен това улеснява покриването и покриването, защото осигурява гладка повърхност, върху която да се нанасят покритията. въпреки това, HPDC предлага еднаквост на механичните характеристики на произвежданите компоненти, като по този начин се осигурява надеждност при използване.
Възможност за тънкостенни продукти
От гледна точка на дизайна, HPDC предлага предимството на тънкостенните структури. Могат да се реализират дебелини на стените, по-малки от 0,4 mm, в зависимост от проектните изисквания. Тази способност води до значително намаляване на теглото, което е от съществено значение в индустрии като автомобилната и космическата. освен това, методът може да включва вложки, които могат да бъдат отлети на първо място, като по този начин се намалява броят на частите, които ще бъдат сглобени.
Адаптивно проектиране на сградната комплексност
Формите на матрицата на HPDC позволяват разработването на сложни дизайни поради естеството на процеса. С тази техника, производителите могат да създават сложни геометрии, които може да са трудни за използване с други технологии. Тази гъвкавост е податлива на различни сглобки и допълнително подобрява функционалността на готовия продукт.
Дълготрайност на инструменталната екипировка
HPDC (леене под високо налягане) позволява ефективно производство на части с помощта на матрици, които са проектирани да издържат на множество производствени серии. Тази издръжливост намалява за единица цена, като по този начин позволява на производителите да разпределят първоначалните разходи за инструменти върху много части. Висококачествените дизайни на матрици правят възможно постигането на висококачествена продукция дори след няколко броя производствени серии.
Недостатъци на леенето под високо налягане
въпреки това, има някои недостатъци при използването на леене под високо налягане (HPDC) което може да го направи неподходящ при определени условия.
Високи първоначални разходи и оперативни разходи
Невъзстановимите и първоначалните разходи са високи за внедряването на HPDC. Изработката на матрици е скъпа, повече от други техники. Като цяло, тези разходи са оправдани само при масово производство на стоки.
Малко предимства за по-дебели отливки
Докато HPDC дава много кратки производствени цикли, предимството намалява с увеличаване на дебелината на отливката. По-голямата дебелина на стената удължава времето, необходимо за втвърдяване, което отрича предимствата на бързото инжектиране.
Риск от порьозност в отливките
Порьозността в отливките се получава поради наличието на въздушни джобове. Няколко фактора допринасят за този проблем, включително; избор на сплав, свиване при охлаждане, и скоростта, с която формата се запълва с разтопен метал. Порестите отливки са лоши за конструкциите и тяхното представяне, тъй като имат слаби механични свойства.
Проблеми с термична обработка и заваряване
Както всеки друг процес на леене, микропукнатини в порести отливки могат да бъдат причинени от заваряване или термична обработка. По време на тези процеси, въздухът, уловен в порите, се разширява, причинявайки повреда на различните компоненти. Ако материалът изисква термична обработка, тогава може да се нуждаете от специални методи за избягване на порьозността.
Приложимо само за метали с висока течливост
Приложенията на HPDC са ограничени до метали, които показват висока течливост. Най-подходящите материали за използване при производството на покрития на метална основа включват алуминий, цинк, и магнезий. Това ограничение ограничава приложимостта на HPDC за други видове метал.
Леене под високо налягане: Системи с топла и студена камера
Леенето под високо налягане използва две различни системи за инжектиране на разтопен метал във форми:
- Система с гореща камера
- Система за студена камера
Слагайки го на тези системи, нека обсъдим по-задълбочено за добро разбиране;
Система с гореща камера
Системата е добре приложима за метали като цинк, магнезий, олово, и т.н. Инжекционният механизъм все още остава потопен в течния метал. В експлоатация, бутало принуждава разтопения метал през дюзата в матрицата.
Система за студена камера
За метали с висока точка на топене, обикновено се използва системата на студената камера. Някои от примерите за метал включват алуминий и мед. Всяка система е в състояние да произвежда магнезиеви части, но малките части често използват горещи камери, докато големите части изискват студени камери поради факторите на размера.
Системите със студена камера работят при по-високо налягане в сравнение със системите с гореща камера. Процесът на изливане е по-бърз и затова производителността обикновено е по-висока в горещите камери.
Системи за впръскване в студена камера
Системата със студена камера използва два вида методи на инжектиране:
- Хоризонтално впръскване
- Вертикално инжектиране
Разтопеният метал се насочва директно към захранващ канал, който захранва студената камера. Това изливане може да се извърши автоматично или ръчно.
Буталото се задейства хидравлично и се спуска през стоманен канал. Това действие предотвратява навлизането на светлина и принуждава разтопения метал да влезе във формата с натиск и с висока скорост.
В последствие, буталото се връща в първоначалното си положение, и формата се освобождава за втвърдения продукт. След това отливката се изхвърля, и формовъчният възел се връща в позицията за приемане на друга партида.
Кои са най-разпространените метали, използвани при леене под високо налягане?
Най-често срещаните видове метали, използвани за леене под високо налягане, включват:
Алуминиево леене под налягане
Леенето под налягане на алуминий включва принудително вкарване на разтопен алуминий в матрица при високо налягане от до (1,500 да се 25,000 psi). Процесът води до сложни и тесни геометрии на напречното сечение с полирана повърхност. Обичайните продукти включват компоненти за моторни превозни средства, странични канални вентилатори, високи LED светлини, корпус на електронно оборудване, и артикули за производство.
Леене под налягане на цинк
Леенето под налягане на цинк е техника под високо налягане. Това включва принудително вкарване на разтопен цинк във форми за производство на точни части. Той дава сложни форми с превъзходни характеристики на повърхността. Процесът се прилага най-често в автомобилни части и електрически конектори. В процеса, налягането варира между 1000 да се 30000 psi).
Магнезиево леене под налягане
Магнезиевото леене под налягане е процес на формоване на лек материал, при който се използва високо налягане, за да се принуди разтопеният магнезий да влезе във формите. Този метод също генерира здрави и твърди компоненти, които са подходящи за автомобилни и космически приложения. Магнезиевото леене под налягане работи при умерено налягане от около 1500 да се 20000 psi и това води до високи нива на точност по отношение на размерите, както и повърхностното покритие. Допълнително, леката природа на магнезия има положителни последици за горивната ефективност на превозните средства.
Приложения на леене под високо налягане
Високото качество, постигнато с HPDC, го прави по-предпочитан в различни индустрии. Ключовите приложения включват:
Автомобилен сектор
В автомобилостроенето, HPDC се използва за производство на значителни структурни части от леки метали като алуминий и магнезий. Примери за общи части са двигателните блокове, трансмисионни корпуси, и маслени тигани. Тези компоненти се нуждаят от леки и издръжливи структури, за да подобрят производителността и ефективността на превозното средство по отношение на разхода на гориво.
Медицинско поле
HPDC може да се счита за оптимална техника при производството на леки хирургически инструменти. Чрез този процес се произвеждат медицински устройства, включително оборудване за изображения и инфузионни помпи. Тъй като медицинските приложения изискват висококачествени надеждни компоненти поради необходимата прецизност и производителност.
Аерокосмическа индустрия
Секторът на аерокосмическото производство се обръща към HPDC като техника, която отговаря на сложни геометрии. Примери са алуминий, цинк, и магнезий, които се използват в производството на части за автомобилни двигатели и други конструкции, използвани в самолетите. Механичните свойства на компонентите, създадени чрез HPDC, са в съответствие с изискванията за безопасност и производителност, изисквани за аерокосмическите компоненти.
Топ прецизност – Персонализирани услуги за леене под високо налягане
Най-висока точност осигурява голяма надеждност при работа с инженери, специализирани в леенето под налягане. Нашият опитен екип ще ни позволи да дадем на нашите клиенти, необходимите препоръки и помощ при избора на правилната техника за проекта. Оборудвана със съвременни инструменти и оборудване, ние произвеждаме качествени продукти ефективно. Бързо е с кратки TAT и бързи онлайн цитати, подобряващи изживяването ви. Освен това, нашите инженери предоставят безплатен дизайн за технологичност (DFM) проверете, когато качите своя дизайн файл. Нека предоставяме услуги с добавена стойност на разумна цена.
Общи ЧЗВ
Q1. Какво е нормалното време на цикъла на леене под високо налягане?
Времената на цикъла за леене под високо налягане са между 15 и 60 секунди в зависимост от дизайна и размера на частта. Заради този бърз обрат, системата е много подходяща за производство в голям обем.
Q2. Каква е общата дебелина на стената при използване на този процес?
Използване на леене под високо налягане, възможно е да се постигне дебелина на стената до толкова ниска 0.5 мм, при запазване на високата якост на компонента.
Q3. Как леенето под високо налягане влияе на механичните свойства?
Механичните свойства на частите, отляти под високо налягане, са по-добри от тези на частите, отлети с пясък; якостта на провлачване варира от 200 да се 300 MPa и якостта на опън варира от 250 да се 400 MPa в зависимост от вида на използваната сплав.
Q4. Какъв процент отпадъци обикновено се произвеждат при леене под високо налягане?
Производственият процес също е много ефективен, с отпадъци от по-малко от 5%, главно поради подрязване и излишък на материал, които могат да бъдат върнати в производствения цикъл.
Q5. Как температурата на формата влияе върху процеса на леене?
Важно е температурите на формата да се поддържат в диапазона от 180 да се 300 C за по-добри резултати. Времето за охлаждане е по-дълго при по-ниски температури, и повърхностното покритие е по-добро при по-високи скорости на охлаждане. Прекомерната топлина обаче може да бъде проблематична за точността на размерите.
Q6. Диапазон на налягане при леене под високо налягане
Леенето под високо налягане обикновено работи при налягания, вариращи от 1,500 да се 30,000 psi. Това високо налягане позволява на разтопения метал да запълни матрицата бързо и равномерно.
