Производство изделий из алюминиевого литья

Производство алюминиевого литья

Алюминиевое литье - это процесс обработки металла, при котором расплавленный алюминий заливается или прессуется в полость формы для формирования алюминиевой детали нужной формы после ее охлаждения и застывания.

Что такое (литье под высоким давлением, гравитационное литье, литье под низким давлением) изготовление формы под давлением?

Литье под высоким давлениемМеталлическая жидкость приводится в движение компрессионным инжекционным пуансоном для заполнения прецизионной полости с высокой скоростью при скорости внутреннего затвора 50~100 м/с и удельном давлении ≥70 МПа, время заполнения составляет всего 0,01~0,2 секунды, и после затвердевания получаются тонкостенные детали с высокой точностью CT4~6; однако из-за сложности полного удаления газа из полости в отливке остаются диффузные воздушные отверстия, которые не могут пройти термическую обработку раствором, и скорость удлинения δ＜5%.

литье под низким давлениемСухой сжатый воздух (0,02~0,08МПа) воздействует на жидкую поверхность герметичного тигля, заставляя металлическую жидкость заполнять форму снизу вверх по системе заливки через восходящую жидкостную трубу, и скорость заполнения может контролироваться на уровне 0,05~0,5м/с; в процессе кристаллизации применяется поддерживающее давление (0,1~0,3МПа), чтобы заставить заполнение сокращаться, и получается отливка плотной организации и без инволюционной пористости, которая может подвергаться термообработке при T6, и прочность на разрыв ≥300МПа, удлинение δ до 7%~12%. Прочность на разрыв ≥300МПа, удлинение δ до 7%~12%.

гравитационное литьёДля заполнения металлической формы или песчано-смоляной формы металлическая жидкость зависит только от гравитационной потенциальной энергии, создаваемой заливочным ковшом, а характер течения определяется геометрическими параметрами заливочной системы; благодаря установке стояков для последовательного затвердевания и усадки, тенденция к усадке толстостенных деталей низкая, а герметичность отливки может достигать класса Ⅰ (отсутствие утечки за 30 секунд выдержки под давлением 0,02 МПа), но допуски размеров обычно составляют только CT7~10, а припуски на механическую обработку велики.

Технология производства литья из алюминиевого сплава

Компания «Хэ Синь Мо Пластик» обладает одновременно следующими качествами:Литье под высоким давлением, литье под низким давлением, литье самотекомТри основных метода литья алюминиевых сплавов позволяют изготавливать изделия от небольших прецизионных деталей весом в несколько десятков граммов до средних и крупных конструкционных элементов весом в несколько десятков килограммов. Эти три метода имеют существенные различия в механизмах заполнения формы, металлургическом качестве, точности размеров и сферах применения — выбор подходящего метода литья напрямую определяет качество деталей.Внутренняя плотность, механические свойства, припуск на обработку и совокупная стоимость. Ниже приведены технические рекомендации по выбору оборудования с учётом трёх аспектов: принципов работы, ключевых параметров и ограничений применения.

Принципы выбора модели:При литье под высоким давлением основное внимание уделяется эффективности и точности изготовления тонкостенных деталей, при литье под низким давлением — плотности структуры и термообработке, а при литье под силой тяжести — низкой себестоимости и гибкости при производстве небольших партий. Не существует "оптимальной технологии", есть только технологическое решение, наиболее соответствующее требованиям продукта.

Сравнение трёх технологий литья

Литье под высоким давлением (HPDC)

Скорость заполнения формы50–100 м/с

Время наполнения0,01–0,2 с

Удельное давление≥70 МПа

Допуски на размерыУровни CT4–6

Отношение удлинения δ< 5%

горячая обработка (например, металла)Нерастворимый в твердом состоянии

Расплав металла под действием плунжера для литья под давлением с высокой скоростью заполняет прецизионную форму, и после затвердевания получаются тонкостенные детали высокой точности. Однако из-за того, что газ из полости формы трудно полностью удалить, в отливках обычно присутствуют диффузные поры, что не позволяет проводить термообработку для получения раствора, а удлинение при растяжении оказывается относительно низким. Этот метод подходит для крупносерийного производства тонкостенных деталей сложной формы, к которым не предъявляются чрезмерно высокие требования к механическим свойствам.

Литье под низким давлением (LPC)

Скорость заполнения формы0,05–0,5 м/с

Давление зарядки0,02–0,08 МПа

Давление удержания0,1–0,3 МПа

прочность на разрыв≥300 МПа

Отношение удлинения δ7%~12%

горячая обработка (например, металла)Подходит для обработки T6

Сухой сжатый воздух обеспечивает ламинарное заполнение формы расплавленным металлом снизу вверх; процесс заполнения протекает плавно и контролируемо, без поглощающих пузырьков. На этапе поддержания давления осуществляется принудительная усадка, что позволяет получить высококачественные отливки с плотной структурой, пригодные для термообработки. Подходит для изготовления деталей, связанных с безопасностью, и конструкционных деталей, к которым предъявляются высокие требования по герметичности, прочности и относительному удлинению.

Литье под действием силы тяжести (GDC)

Сила наполненияПотенциальная энергия тяжести

Тип пресс-формыМеталлическая форма / Форма из смоляного песка

Допуски на размерыУровни CT7–10

герметичныйI уровень

Способы усадкиПоследовательное затвердевание литниковых каналов

Стоимость пресс-формы低

Расплав заполняет форму исключительно за счёт потенциальной энергии тяжести, возникающей при наклоне литейного ковша, а характер потока заливочной массы определяется геометрическими параметрами литейной системы. Последовательное затвердевание и усадка осуществляются через литниковые каналы, благодаря чему в участках с толстыми стенками наблюдается низкая склонность к образованию усадочных пустот и обеспечивается превосходная газонепроницаемость. Подходит для изготовления отливок небольшими партиями, с большими различиями в толщине стенок или с высокими требованиями к внешнему виду.

Сравнительный анализ технологических параметров

размер сравнения	Литье под высоким давлением (HPDC)	Литье под низким давлением (LPC)	Литье под действием силы тяжести (GDC)
Механизм заполнения формы	Заполнение в условиях высокоскоростного турбулентного потока	Наполнение с нижней подачей в условиях ламинарного потока	Заливка сверху/снизу под действием силы тяжести
Типичная толщина стенок	1–6 мм	3–15 мм	4–30 мм
Внутренние поры	Дисперсные поры — это неизбежность	Непроникающие поры	Небольшое количество, контролируемое
термообрабатываемость	Недопустимо T6 (появление пузырьков)	T6/T7	T6/T7
Точность размеров	CT4–6 (максимум)	CT5–7	CT7–10
шероховатость поверхности	Ra 3,2–6,3 мкм	Ra 6,3–12,5 мкм	Ra 12,5–25 мкм
Прочность на разрыв (A356-T6)	— (не подлежит термообработке)	≥300 МПа	≥280 МПа
Отношение удлинения к пределу прочности (A356-T6)	-	7%~12%	5%~8%
Срок службы формы	8–150 000 циклов	3–50 000 циклов	2–100 000 циклов
Стоимость одной формы	高	середина	Низкий ~ средний
экономическая партия	≥5 000 единиц в год	≥1 000 единиц в год	≥100 единиц в год
типичное применение	Тонкостенные корпуса, разъемы	Колесные диски, крышки цилиндров, конструкционные детали	Коллекторы, корпуса насосов, детали с толстыми стенками

Полный цикл литейного производства

Независимо от выбранного метода литья, производство компании «Хэсинь» осуществляется в соответствии со следующим стандартизированным процессом, обеспечивающим контроль качества на всех этапах — от проектирования форм до поставки готовой продукции:

Проектирование и изготовление пресс-форм

Выполнение 3D-моделирования и CAE-анализа потока расплава на основе чертежей изделия, оптимизация литниковой системы и схемы вентиляции, изготовление высокоточных литейных форм и проведение проверочного литья.

Плавка и разливка

Алюминиевые слитки загружаются в соответствии с промаркой, плавятся в электропечи при строгом контроле температуры расплава (±5 °C), а после дегазации и рафинирования осуществляется литье или литье под давлением в соответствии с технологическими параметрами.

Последующая обработка и очистка

После охлаждения отливок удаляют литниковые каналы, литниковые горловины и заусенцы, проводят пескоструйную или дробеструйную обработку для удаления окисной корки с поверхности, создавая чистую основу для последующей обработки с ЧПУ или поверхностной обработки.

контроль качества

Проводится визуальный осмотр, проверка размеров, рентгеновский контроль (для деталей, влияющих на безопасность), испытание на герметичность и выборочная проверка механических свойств; продукция, прошедшая проверку, направляется на обработку на станках с ЧПУ или на упаковку и отгрузку.

Производственные мощности компании «Хэсинь» по литью

Линия низконапорного литья

На предприятии установлены 2 машины для литья под низким давлением, позволяющие производить алюминиевые отливки весом от 0,5 до 25 кг. Годовая производственная мощность позволяет удовлетворить спрос на средние и крупные партии заказов; поддерживаются марки A356, ZL101, ZL104 и др.

Линия гравитационного литья

Оборудование включает 2 машины для наклонного гравитационного литья и 6 машин для изготовления песчаных сердечников, что позволяет изготавливать отливки со сложной внутренней структурой. Поддерживаются два варианта форм: металлические и из смоляного песка, что обеспечивает гибкую адаптацию к потребностям мелкосерийного производства и опытного изготовления.

Собственное производство пресс-форм

Собственное изготовление литейных форм с помощью обрабатывающих центров с ЧПУ и электроэрозионных станков (EDM); срок разработки форм составляет 15–25 дней; обеспечивается возможность оперативного ремонта форм и внесения изменений в конструкцию, что позволяет снизить затраты на координацию с внешними подрядчиками.

Контроль качества на всех этапах

От спектрального анализа алюминиевых слитков при поступлении на завод, регистрации температурных показателей в процессе плавки и рентгеновского контроля отливок до полного трехкоординатного контроля размеров готовой продукции — данные по ключевым этапам производства поддаются отслеживанию, что соответствует требованиям системы качества в отрасли производства автомобильных комплектующих.

Производственная площадка по литью алюминиевых сплавов — машина для литья под низким давлением осуществляет заливку расплава алюминиевого сплава; поддержание давления и устранение усадки позволяют получить плотные отливки

На производственной площадке компании «Хэ Синь», занимающейся литьем под низким давлением, расплавленный алюминий заполняет форму слоем сверху вниз, образуя плотную структуру без пузырьков.

Распространенные технические вопросы при выборе метода литья

Вопрос: Как выбрать между литьем под высоким давлением и литьем под низким давлением? Какой вариант дешевле?

С точки зрения себестоимости единицы продукции, литье под высоким давлением наиболее выгодно при крупных партиях (годовой спрос ≥5 000 штук), поскольку после амортизации пресс-формы себестоимость единицы продукции оказывается самой низкой; себестоимость пресс-форм для литья под низким давлением находится на среднем уровне, что подходит для годового спроса в 1 000–5 000 штук; стоимость пресс-форм для гравитационного литья является самой низкой, что делает этот метод подходящим для небольших партий с годовым спросом от 100 до 1 000 штук. Однако стоимость — не единственный фактор, который следует учитывать: если деталь требует термообработки T6 для повышения механических свойств или относится к категории безопасных деталей с высокими требованиями к герметичности, можно выбрать только низконапорное или гравитационное литье, поскольку высоконапорное литье не соответствует требованиям из-за наличия внутренних пор.

Вопрос: Почему детали, изготовленные методом низконапорного литья, обладают более высокой прочностью, чем детали, изготовленные методом высоконапорного литья?

Ключевые отличия заключаются в двух моментах: ① при низконапорном литье используется ламинарное заполнение формы, при котором расплав алюминия плавно заполняет форму снизу вверх, не захватывая газы, благодаря чему внутри отливки отсутствуют пузырьки; ② механизм поддержания давления и компенсации усадки при низконапорном литье обеспечивает постоянное пополнение отливки расплавом алюминия в процессе затвердевания, что устраняет дефекты усадочной пористости. В то же время высокоскоростное турбулентное заполнение при литье под высоким давлением приводит к втягиванию газа из полости формы в расплав алюминия, что образует дисперсные поры, которые невозможно устранить с помощью термообработки T6. Поэтому для материалов одного и того же марки (например, A356) предел прочности на разрыв после литья под низким давлением с последующей термообработкой T6 может достигать ≥300 МПа, тогда как у деталей, изготовленных методом литья под высоким давлением, он обычно составляет всего 180–220 МПа.

Вопрос: Поверхность отливок, изготовленных методом гравитационного литья, имеет шероховатую текстуру. Можно ли использовать такие отливки непосредственно в качестве декоративных деталей?

Шероховатость поверхности при гравитационном литье (особенно в песчаных формах) обычно составляет Ra 12,5–25 мкм, что не является идеальным для деталей, предназначенных для внешнего использования. Однако эту ситуацию можно улучшить следующими способами: ① использование металлических форм вместо песчаных, что позволяет снизить шероховатость поверхности до Ra 6,3–12,5 мкм; ② проведение после литья пескоструйной или дробеструйной обработки для получения однородной матовой поверхности; ③ если требуется глянцевый внешний вид, отливки можно подвергнуть обработке на станках с ЧПУ, а затем полировке, анодированию или гальванической обработке. Если к внешнему виду предъявляются чрезвычайно высокие требования и последующая обработка недопустима, рекомендуется рассмотреть вариант низконапорного литья.

Вопрос: Может ли компания «Хэ Синь» одновременно заниматься производством отливок и последующей обработкой на станках с ЧПУ?

Да. Литейный цех компании «Хэ Синь» расположен рядом с цехом ЧПУ-обработки, что позволяет осуществлять интегрированное производство по полному циклу: от проектирования пресс-форм → литья → термообработки → прецизионной ЧПУ-обработки → обработки поверхности → упаковки продукции. Клиенту достаточно предоставить чертежи конечного продукта, при этом ему не нужно самостоятельно координировать работу двух поставщиков — литейного и обрабатывающего, что снижает затраты на коммуникацию и риски, связанные с поставкой. На этапе обработки с ЧПУ обеспечивается точность ключевых сопрягаемых поверхностей на уровне IT7 (±0,015 мм).

Не уверены, какой метод литья подходит для вашей продукции?

Пришлите чертежи вашей продукции и технические требования, и наши инженеры в течение 24 часов проведут оценку технологической осуществимости и предложат оптимальный вариант литья вместе с ценовым предложением.

Отправить чертежи, чтобы получить технологическую схему →