Литье под давлением и литье по выплавляемым моделям: Основные различия

Введение

Литье в целом является производственным процессом, который используется на протяжении веков. Различные технологии литья были обновлены с 1890-х годов, но основной принцип работы остается практически неизменным.

Широко используются два основных метода литья: литье под давлением и литье с применением инвестиций. Как было сказано ранее, они имеют общий принцип, но отличаются специфическими требованиями.

При литье под давлением расплавленный металл впрыскивается в предварительно изготовленную стальную форму при высокой температуре для создания деталей. Литье по выплавляемым моделям предполагает впрыскивание воска для создания нужной формы.
В статье мы подробно рассмотрим литье под давлением и литье по выплавляемым моделям. Мы вникнем в принципы работы обеих технологий. Мы также проведем сравнительный анализ, чтобы помочь вам выбрать тот, который лучше всего подходит для вашего проекта.

Литье под давлением

Литье под давлением - это процесс, в котором цветные сплавы расплавляются и впрыскиваются в предварительно изготовленные стальные формы под высоким давлением в машинах для литья под давлением. Затем они оставляются для охлаждения. Когда металл застывает и форма открывается, готовые отливки извлекаются с помощью выталкивающих штифтов. Для литья под давлением используются два основных процесса, а именно:

• Горячее камерное литье под давлением: Этот процесс включает в себя использование гидравлической струи для впрыска расплавленного металла в форму под высоким давлением. В этом процессе используются такие металлы, как цинк, сплав олова, свинец и магний, поскольку они обладают низкой температурой плавления.
• Литье под давлением в холодной камере: В этом процессе расплавленный металл заливается в морозильную камеру, а затем впрыскивается в матрицу. Давление, используемое в этом процессе, составляет от 2000 до 20000 фунтов на квадратный дюйм. Лучше всего подходит для таких металлов, как алюминий, с высокой температурой плавления.

Процесс литья под давлением позволяет получать высокопрочные детали с отличной механической и электрической проводимостью. Они могут выдерживать жесткие допуски и обеспечивать хорошую обработку поверхности, сохраняя точность размеров в течение длительного времени.

Инвестиционное литье

Сначала создается восковая модель нужной формы. Затем она погружается в суспензию огнеупорного материала, например керамики, где форма вкладывается в суспензию. После этого покрытие затвердевает. Таким образом создается одноразовый слепок. После этого воск внутри покрытия расплавляется, оставляя полое пространство нужной формы.

Теперь расплавленный металл заливают в полость, заменяя воск, и дают ему остыть. По мере застывания металлической детали внешняя одноразовая форма разрушается, образуя конечный продукт литья.

Литье по выплавляемым моделям идеально подходит для различных материалов: сплавов, чугуна и многих других цветных сплавов. Этот процесс позволяет добиться жестких допусков, сложной геометрии и формы, т. е. компонентов, близких к сетке или сеткообразных, с превосходной чистотой поверхности. В результате для таких точных деталей не требуется вторичная обработка.

Сравнение литья под давлением и литья по выплавляемым моделям

Обработка

Процесс литья под давлением включает в себя принудительное впрыскивание расплавленного металла в многоразовую, предварительно созданную стальную форму. Когда расплавленный металл застывает, он выталкивается, и процесс повторяется в течение нескольких циклов.
С другой стороны, при литье по выплавляемым моделям поверх воскового шаблона создается оболочка или покрытие из керамики или других жаропрочных материалов. Затем при помощи нагрева воск выливается, а в одноразовую керамическую оболочку заливается расплавленный металл. Наконец, покрытие разрушается, и на свет появляются готовые литые детали.

Применимость материала

Литье под давлением ограничивается сплавами цветных металлов. Примерами таких металлов являются алюминий, цинк и магний. Это связано с длительным сроком службы и высоким уровнем давления в процессе.
Инвестиционное литье охватывает более широкий спектр, включающий как черные, так и цветные материалы. К ним относятся стали, никелевые сплавы, титан и цветные металлы.

Точность и сложность деталей

Литье под давлением обеспечивает жесткие допуски и тонкие стенки, а также хорошую повторяемость сложных форм. Литье по выплавляемым моделям позволяет создавать сложную внешнюю геометрию и внутренние каналы, образованные стержнями, с тонкой детализацией.

Отделка поверхности

Если сравнивать оба варианта, то детали, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям, имеют лучшую чистоту поверхности, чем детали, изготовленные методом литья под давлением. Литье под давлением обеспечивает гладкую, как литая, поверхность и часто требует минимальной отделки при изготовлении крупносерийных деталей. Иногда может потребоваться дополнительная механическая обработка для достижения требуемой чистоты. Литье по выплавляемым моделям позволяет получить очень гладкие, детализированные поверхности из керамической оболочки, часто почти чистые для косметических целей. В этом процессе можно достичь стандартного, точного допуска IT5-6 и чистоты до 125 микрометров. Поэтому в большинстве случаев требуется дополнительная механическая обработка.

Стоимость производства

Литье под давлением имеет более высокую стоимость оснастки, но более низкую стоимость одной детали при больших объемах. Оно способно производить 100-2000 деталей в час, что может достигать миллиона деталей в зависимости от оборудования. Для сравнения, литье по выплавляемым моделям надежно при обработке менее 10 000 деталей. Таким образом, оно лучше всего подходит для небольших серий. Кроме того, хотя стоимость оснастки ниже, она может привести к увеличению стоимости каждой детали при больших тиражах из-за использования расходных оболочек.

Эффективность производства

Учитывая эффективность литья под давлением, этот процесс значительно быстрее, чем традиционное литье по выплавляемым моделям. Машины для литья под давлением могут быть полностью автоматизированы с минимальным вмешательством человека. Она отличается очень высокой производительностью - до 100 отливок в минуту для небольших деталей.

По сравнению с этим литье по выплавляемым моделям - более медленный и серийный процесс. Он требует определенных трудозатрат и лучше подходит для небольших и средних объемов или разнообразных сплавов.

Сравнительная таблица

Анализ преимуществ и недостатков

Литье под давлением

Преимущества

• Высокая производительность при коротком времени цикла; идеально подходит для больших объемов и стабильных размеров.
• Жесткие допуски, тонкие стенки и хорошая обработка поверхности иногда позволяют снизить требования к обработке.
• Прочные стальные матрицы обеспечивают длительный срок службы инструмента и стабильную повторяемость.

Недостатки

• Более высокая стоимость оснастки и более длительное время изготовления; менее подходит для небольших партий.
• Ограничен цветными сплавами и может иметь пористость без тщательного контроля процесса.
• Изменения в дизайне после вырезания штампа требуют больших затрат.

Инвестиционное литье

Преимущества

• Отличная детализация и гладкие поверхности; возможны сложные геометрические формы.
• Подходит для широкого спектра сплавов, включая стали и суперсплавы.
• Минимальная обработка; подходит для деталей, требующих тонкой обработки.

Недостатки

• Более медленный, многоступенчатый процесс; более длительное время изготовления по сравнению с литьем под давлением.
• При больших объемах стоимость одной детали выше.
• Керамические оболочки являются одноразовыми, что увеличивает стоимость расходных материалов.

Заключение

В заключение необходимо провести четкое различие между литьем под давлением и литьем по выплавляемым моделям. Несмотря на различия в технологии обработки, они имеют общий принцип.

Литье под давлением отлично подходит для изготовления крупносерийных деталей с жесткими допусками, быстрым циклом и низкой стоимостью единицы продукции после амортизации оснастки.

Литье по выплавляемым моделям - это то, что нужно, когда геометрия сложна, сплавы требовательны, а косметика должна быть практически чистой. Правильный выбор зависит от объема, сплава, допусков и приоритетов отделки.

Нужны точные рекомендации и расценки? Поделитесь информацией о CAD, сплаве и целевых количествах, и Свяжитесь с MoldPartner, чтобы узнать цену сегодня!