Производство форм для литья под давлением

Производство форм для литья под давлением проходит через процесс точной механической обработки и термообработки, высокопроизводительная сталь форм выдерживает высокое давление, высокую скорость металлического жидкого удара и интегрированную сложную систему извлечения ядра и охлаждения горячей рабочей формы.

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

Производство форм для литья под высоким давлением, гравитационного литья и литья под низким давлением - это, по сути, процесс создания высокоточных металлических полостей для различных процессов литья в зависимости от динамики и способа заполнения полости металлической жидкостью. Среди них.Литье под высоким давлениемПресс-формы подвергаются чрезвычайно высокому давлению впрыска и высокой скорости заполнения, и обычно изготавливаются из высокопрочной горячекатаной формовочной стали с прецизионными системами выталкивания, извлечения ядра и охлаждения, разработанными для обеспечения жизнедеятельности и отвода тепла в течение миллисекунд заполнения;гравитационное литьёФорма основана на самонаполнении жидким металлом, имеет относительно упрощенную конструкцию, ориентированную на разумную вытяжку и последовательное затвердевание, а также более широкий выбор материалов;литье под низким давлениемФормы тесно интегрированы с герметичной и изолированной системой заливки, где заготовка плавно заполняется снизу вверх под низким давлением газа, а в конструкции формы особое внимание уделяется вертикально направленным каналам затвердевания и усадки. Несмотря на разные источники энергии, все три типа форм рассчитаны на высокую точность размеров полости, отличные углы раскрытия и обработку покрытия, чтобы обеспечить плотную упаковку и четкую форму отливок под давлением, низким давлением или вообще без давления.

1. Дизайн и обзор3D/2D графический дизайн

Изготовление пресс-форм для литья под давлением начинается с анализа чертежей изделий и анализа технологического процесса литья. Инженеры сначала проверяют толщину стенок, наклон разъема формы и структуру острого угла литья под давлением, чтобы выявить потенциальные риски усадки, попадания воздуха и некачественного заполнения. Затем проводится анализ течения в форме, чтобы смоделировать в программном обеспечении весь процесс заполнения полости алюминиевой или цинковой жидкостью с высокой скоростью в десятки метров в секунду, предсказать расположение запертого воздуха и последовательность застывания, а также оптимизировать расположение шлюза, площадь поперечного сечения шлюза и расположение переливного канала. На этапе структурного проектирования определяется поверхность разъема, проектируется система заливки/выгрузки, организуются каналы охлаждения, завершается расчет механизма извлечения и выталкивания стержней скольжения. Итоговые 3D-формы и 2D-чертежи деталей обеспечивают точную основу для последующей подготовки материалов и механической обработки.

сервис Свяжитесь с нами

Проектирование и экспертиза 3D/2D чертежей пресс-форм

2. Материалы и черновая обработкаЧерновая обработка стержней пресс-форм

Суть этого этапа заключается в получении квалифицированных заготовок для пресс-форм. Рамы пресс-форм обычно приобретаются стандартных размеров, а для гаек пресс-форм (полостей/ядер), которые находятся в непосредственном контакте с высокотемпературными металлическими жидкостями, используются стали для горячей обработки пресс-форм, такие как H13, SKD61 или 8407. Для повышения плотности и изотропности внутренней структуры стали заготовки подвергаются ковке в трех направлениях, что является ключевым предварительным процессом для предотвращения раннего растрескивания формы. Черновая обработка выполняется на обычном фрезерном или черновом рамном станке, чтобы быстро удалить большое количество остаточного материала, оставляя припуск 0,5-1 мм на чистовую обработку с одной стороны. Затем проводится вакуумная термообработка: закалка + высокотемпературный отпуск, так что твердость ядра формы достигает HRC 48-52. Термообработка неизбежно приведет к деформации и окислению кожи, поэтому она ранжируется перед процессом отделки, что является железным законом процесса изготовления формы.

сервис Свяжитесь с нами

Материалы для пресс-форм и черновая обработка

3. финишная и специальная обработкаПрецизионное фрезерование после термообработки

Ядро формы упрочняется путем термообработки, а затем поступает на этап финишной обработки. Высокоскоростное ЧПУ выполняет прецизионное фрезерование поверхностей раздела, контуров полости, канавок скольжения и т. д., припуск на резку равномерно контролируется на уровне 0,1-0,2 мм. Для глубоких канавок, узких щелей, вогнутых текстов или острых углов, которые не могут быть доступны инструменту ЧПУ, используется электроэрозионная обработка: графитовый или медный электрод используется для импульсного разряда в парафиновой среде, чтобы повторить форму электрода в обратном направлении, точность размеров может достигать ±0,005 мм.Отверстия под штифт выталкивателя, Отверстия для штифтов выталкивателя, отверстия для наклонного верха и монтажные отверстия для гильз затвора выполняются методом медленной проволочной резки. В конце этого этапа выполняется азотирование поверхности (газовое нитроуглеродное или ионное азотирование) для формирования закаленного слоя толщиной от нескольких микрон до десятков микрон для повышения стойкости пресс-формы к износу при сплавлении Al/Zn. Высокотехнологичные пресс-формы можно дополнительно снизить трение с помощью PVD-покрытия.

сервис Свяжитесь с нами

4. монтаж и ввод в эксплуатациюФормообразующая форма

Детали обрабатываются, передаются в процесс сборки зажимов. Первая задача заключается в исследовании с (летать формы): в форме ядра разделительной поверхности покрыты красным Dan, а с другой стороны формы давления, наблюдения за плотностью распределения пятна контакта, многократно соскоб ремонт до поверхности разделения подходят скорость 85% или более, это для предотвращения литья летать края фи фронтов фундаментальной гарантии. Впоследствии собрали выталкиватель пластины, рычаг сброса, пружина, установка ползуна и косой направляющей колонны, подключен к гидравлическому цилиндру ядра, установить контур охлаждающей воды и один за другим тест утечки давления. Испытание формы - это этап испытания звена: подъем формы на литейную машину, отладка высокоскоростного / низкоскоростного переключения, давления форсирования, времени распыления, температуры формы и так далее десятков параметров. Когда из формы извлекается первая готовая отливка, дизайнерская идея впервые воплощается в реальность.

сервис Свяжитесь с нами

5. приемка и доставкаКонтроль размеров, техническое обслуживание перед поставкой

После удаления литника и пескоструйной обработки тестовая пресс-форма поступает в комнату контроля. Координатно-измерительная машина проводит полноразмерное сканирование основных установочных размеров, расстояния между монтажными отверстиями, допусков формы и положения, и формирует FAI (First Article Inspection Report). В то же время мы предоставляем сертификат на материал пресс-формы, запись кривой термообработки и данные испытаний на твердость. Клиенты обычно просят привезти образцы деталей на завод для пробной сборки небольшой партии, чтобы изучить отливки в условиях обработки и сборки на предмет фактического эффекта соответствия. Если требуется внешний вид зерна, то после прохождения пробной формы будет проведена обработка травлением/пилингом, чтобы избежать износа поверхности зерна при повторной отладке. Перед поставкой пресс-формы тщательно обрабатываются против ржавчины, полости очищаются от масла, пакет запасных частей (выталкивающие штифты, уплотнения, пружины сброса) прилагается в соответствии с соглашением, и пресс-формы отгружаются в коробках с сертификатами соответствия и отчетами о проверке.

сервис Свяжитесь с нами

Возможности по изготовлению пресс-форм и оборудование

Компания «Хэ Синь Мо Пластик» обладаетСамостоятельное проектирование, изготовление, сборка и наладка пресс-формПолный цикл производства, позволяющий без привлечения сторонних подрядчиков осуществлять всю производственную цепочку — от заготовки из инструментальной стали до поставки готовых пробных деталей соответствующего качества. Пресс-формальный цех оснащен основным оборудованием, включая обрабатывающие центры с ЧПУ, электроэрозионные станки, станки для медленнопроходной электроэрозионной резки и станки для сжатия форм, что обеспечиваетФормы для литья под высоким давлением, формы для литья под низким давлением, формы для литья самотекомИзготовление пресс-форм по трем технологическим методам; срок разработки пресс-формы составляет 15–40 дней, количество пробных прогонов и доработок ограничивается Не более 2 раундов.

Преимущества собственного производства:По сравнению с внешними подрядчиками по изготовлению пресс-форм, собственное производство пресс-форм позволяет устранить потерю информации между этапами проектирования и изготовления, сокращая цикл итеративной оптимизации пресс-форм более чем на 50%; кроме того, ремонт пресс-форм осуществляется оперативнее — стандартный ремонт может быть выполнен в течение 24 часов, что позволяет свести к минимуму простои в производстве у заказчика.

Сравнение изготовления форм для трёх методов литья

Производство форм для литья под давлением

Материалы для пресс-формH13 / SKD61 / 8407

Твердость при термообработкеHRC 48–52

Точность полости±0,01 мм

обработка поверхностиИонное азотирование / PVD-покрытие

Срок службы формы8–150 000 циклов

Производственный цикл25–40 дней

Формы для литья под давлением подвергаются воздействию расплавленного металла, движущегося со скоростью 50–100 м/с, а также давлению впрыска ≥70 МПа, что предъявляет к сталям для изготовления форм следующие требования:Прочность при высоких температурах, термоусталостная прочность и стойкость к термическому износуТребования самые высокие. Материал должен пройти трёхнаправленную ковку + вакуумную термообработку (закалку + многократный высокотемпературный отпуск) для устранения остаточного аустеита и обеспечения однородности структуры. После чистовой обработки применяется газовое мягкое азотирование или ионное азотирование для формирования закаленного слоя толщиной 0,1–0,3 мм; в высококачественных пресс-формах используется PVD-покрытие (CrN / AlCrN) для снижения склонности расплавленного алюминия к прилипанию.

Изготовление форм для литья под низким давлением

Материалы для пресс-формH13 / QT500-7 чугун с шаровидным графитом

Твердость при термообработкеHRC 44–48

Точность полости±0,03 мм

обработка поверхностиМягкое азотирование газом

Срок службы формы3–50 000 циклов

Производственный цикл20–30 дней

Давление, которому подвергаются формы для литья под низким давлением (0,02–0,3 МПа), значительно ниже, чем при литье под высоким давлением, однако требуется их точное согласование с подъемной трубкой и печью для поддержания температуры. Основные аспекты изготовления форм заключаются в следующем:Герметичное соединение впускного втулки и подъемной трубкиответить пениемОбработка каналов охлаждения/нагрева секций——Благодаря установке в различных зонах отдельных контуров водяного охлаждения и электрического нагрева обеспечивается точное регулирование температурного поля формы, что гарантирует последовательное затвердевание отливок в вертикальном направлении. В качестве материала для дна и боковых стенок формы часто используется чугун с шаровидным графитом QT500-7, который обеспечивает оптимальный баланс между стоимостью и термоусталостными характеристиками.

Изготовление форм для литья под действием силы тяжести

Материалы для пресс-формQT500-7 / HT250

Твердость при термообработкеHRC 40–45

Точность полости±0,02 мм

обработка поверхностиПокрытия для пресс-форм / Локальное азотирование

Срок службы формы2–100 000 циклов

Производственный цикл15–25 дней

Формы для гравитационного литья не подвергаются внешнему давлению, поэтому требования к прочности формовой стали при высоких температурах относительно невысоки, а выбор материалов шире — чугун (QT500-7 / HT250) вполне подходит для большинства случаев. Основное внимание при изготовлении уделяетсяТочность шлифования и подгонки разделительной поверхностиответить пениемКонструкция для позиционирования песчаных сердечников——При совместном использовании металлической формы и сердечника из смоляного песка необходимо выполнить на форме точную обработку посадочных мест для сердечника и канав для выпуска газа (глубина канавок для выпуска газа — 0,3–0,5 мм), чтобы обеспечить точное положение сердечника при смыкании формы и беспрепятственный выход газа в процессе заливки.

Выбор материалов для пресс-форм и условия термообработки

Выбор материала для пресс-форм напрямую влияет на их срок службы, качество отливок и производственные затраты. Компания «Хэсинь» рекомендует следующие варианты материалов для пресс-форм в зависимости от типа литейного процесса и объема производства:

класс материала	Применимые технологии	Температура закалки	Температура отпуски	Использование по степени твердости	Справочная информация по сроку службы пресс-форм	Характеристики материала
H13 (4Cr5MoSiV1)	Литье под давлением, низкое давление	1020–1050 °C	560–600 °C × 2–3 раза	HRC 48–52	8–150 000 циклов	Превосходная прочность при высоких температурах, хорошая стойкость к тепловой усталости, высокая прокаливаемость
SKD61	Литье под давлением, низкое давление	1020–1050 °C	550–620 °C × 2–3 раза	HRC 46–50	6–120 000 циклов	Японский стандарт JIS, характеристики близки к H13, вязкость несколько выше
8407 (ASSAB)	литьё под давлением	1020–1050 °C	560–600 °C × 2–3 раза	HRC 48–52	10–180 000 циклов	Шведская компания «Yishengbai» — высокая чистота, лучшие в отрасли показатели устойчивости к термическому растрескиванию
QT500-7 чугун с шаровидным графитом	Низкое давление, сила тяжести	860–900 °C — нормализация	Отпуск при температуре 550–600 °C	HRC 25–35	2–50 000 циклов	Низкая себестоимость, хорошие самосмазывающие свойства, подходит для производства небольших и средних партий
HT250 — серый чугун	Сила тяжести	— (использование в литом состоянии)	500–550 °C — снятие остаточных напряжений	HB 190–240	1–30 000 циклов	Минимальная себестоимость, хорошие амортизационные свойства, подходит для мелкосерийного производства и опытного изготовления

Основное оборудование для производства пресс-форм и производственные возможности

Высокоскоростной обрабатывающий центр с ЧПУ

Оснащено 2 высокоточными обрабатывающими центрами с ЧПУ, скорость вращения шпинделя — 12 000 об/мин, ход 800×500×500 мм, что позволяет выполнять прецизионное фрезерование полостей пресс-форм с точностью обработки разделительной поверхности ±0,01 мм и шероховатостью поверхности до Ra 0,8 мкм.

EDM-станок для электроэрозионной обработки

Для обработки глубоких узких пазов, углублённых надписей, острых углов и других участков, недоступных для режущих инструментов с ЧПУ, используется несколько электроэрозионных станков. Применяется импульсная электроэрозионная обработка с использованием графитовых или медных электродов, точность размеров составляет ±0,005 мм; допускается обработка закалённой инструментальной стали с твёрдостью HRC 48–52.

Станок для медленной проволочной резки

Используется для обработки высокоточных сквозных отверстий, таких как отверстия для выталкивателей, косые отверстия и монтажные отверстия для литниковых втулок, с точностью обработки ±0,003 мм и шероховатостью поверхности Ra 0,4 мкм, что позволяет обеспечить зазор между выталкивателем и выталкивательной пластиной в пределах 0,01–0,02 мм.

Машины для смыкания форм и оборудование для испытания форм

Для доработки пресс-форм (бесштамповая обработка) используется машина для сжатия пресс-форм; степень прилегания разделительной поверхности проверяется методом визуализации с использованием красного оксида, и для приемки требуется показатель ≥85%. По завершении изготовления пресс-формы она сразу же передается в собственный литейный цех компании «Хэсинь» для пробного литья. Замкнутый цикл «пробное литье → доработка пресс-формы → повторное пробное литье» может быть завершен за один цикл в течение 24 часов.

Стандарты контроля качества и приемки пресс-форм

Компания «Хэ Синь» соблюдает строгий порядок проверки пресс-форм, чтобы гарантировать, что каждая поставляемая пресс-форма соответствует следующим ключевым показателям качества:

Пункты проверки	Методы/инструменты тестирования	Критерии приемки и контроля	Сроки проведения обследования
Точность размеров полости	Координатно-измерительная машина (CMM)	Критические размеры ±0,01 мм, некритические размеры ±0,05 мм	После окончательной обработки и испытания пресс-формы
Коэффициент прилегания к плоскости разъема	Проявление красным данном + приложение давления на прессе для сжатия форм	Коэффициент прилегания ≥85%, отсутствие сквозных щелей	Этап сборки и доработки
Движение наводящего стержня/ползуна	Тестирование ручного сдвига и сжатия форм	Движение плавное, без заклиниваний, ход выдвижения соответствует чертежу	По завершении сборки
Герметичность каналов охлаждения	Гидравлические испытания (1,5-кратное рабочее давление)	Поддержание давления в течение 30 минут без утечек и падения давления	По завершении сборки
Твёрдость пресс-формы	Твердомер по Ричу / Твердомер по Роквеллу	Соответствует технологическим требованиям (HRC 48–52 или HRC 40–45)	После термообработки, перед окончательной обработкой
Размеры пробных деталей	Трехосное сканирование в полном масштабе + отчет FAI	Ключевые размеры соответствуют допускам, указанным в чертежах, Cpk ≥ 1,33	После испытания пресс-формы
Поверхностный азотированный слой	Металлографический микроскоп / Микроскопический твердомер	Глубина азотированного слоя 0,1–0,3 мм, твердость поверхности ≥HV 900	После азотирования
Комплектность комплекта запасных частей	Проверить список пункт за пунктом	Штифты, уплотнительные кольца, возвратные пружины и т. п. поставляются в соответствии с перечнем, указанным в соглашении	Перед поставкой

Распространенные технические проблемы при изготовлении пресс-форм

Вопрос: По каким причинам срок службы пресс-форм короткий и они подвержены растрескиванию? Как продлить срок службы пресс-форм?

К числу распространенных причин раннего растрескивания пресс-форм относятся: ① отсутствие трехсторонней ковки стали для пресс-форм — это наиболее важная предварительная операция; трехсторонняя ковка позволяет устранить сегрегацию карбидов в структуре литого материала и придать материалу изотропность; сталь для пресс-форм, не подвергнутая ковке, при термических циклах чрезвычайно подвержена образованию сетчатых трещин; ② Неправильная термообработка — слишком быстрая скорость охлаждения при закалке или недостаточная отпускная обработка приводят к образованию чрезмерных остаточных напряжений; ③ Недостаточный предварительный нагрев пресс-формы — при прямом контакте холодной пресс-формы с расплавленным алюминием высокой температуры (680–750 °C) возникает тепловой удар из-за слишком большого мгновенного перепада температур. Меры, принятые компанией «Хэ Синь»: заготовка из инструментальной стали 100% подвергается трёхнаправленной ковке, после вакуумной термообработки проводится 2–3 цикла высокотемпературного отжига; после каждого отжига заготовка охлаждается на воздухе до комнатной температуры перед следующим циклом, что обеспечивает полное превращение остаточного аустеита; во время производства форму предварительно нагревают до 180–250 °C, после чего можно приступать к разливке.

Вопрос: Можно ли использовать одну и ту же форму для литья под давлением и литья низкого давления?

Их нельзя использовать совместно напрямую, поскольку условия нагрузки и конструкция соединительных элементов у этих двух типов форм совершенно различаются: формы для литья под давлением должны выдерживать давление впрыска ≥70 МПа и воздействие высокоскоростного потока расплавленного металла, поэтому толщина стенок и несущие конструкции таких форм значительно прочнее, чем у форм для низкого давления; в то время как в формах для низконапорного литья на опорной плите необходимо выполнить соединения для подъемных трубок и уплотнительные конструкции, а контур охлаждения/нагрева формы спроектирован с учетом требований низконапорного процесса, предполагающих медленное заполнение формы и последовательное затвердевание. Однако формы для литья под давлением и формы для низконапорного литья одного и того же изделияГеометрия полостиПроектирование можно вести на основе одной и той же 3D-модели, что позволяет сократить объем работ по повторному моделированию. Если заказчик пока не определился с выбором технологии, Хэ Синь рекомендует сначала оценить осуществимость обеих технологий с помощью CAE-моделирования, а уже затем принять окончательное решение о варианте изготовления пресс-формы.

В: Сколько времени занимает разработка пресс-формы? Можно ли ускорить процесс?

Стандартный срок изготовления: формы для литья под давлением — 25–40 дней, формы для литья под низким давлением — 20–30 дней, формы для гравитационного литья — 15–25 дней. Срочный вариант позволяет сократить стандартный цикл на 30%, но при этом должны быть выполнены следующие условия: ① конструкция изделия окончательно утверждена, изменения в процессе изготовления не допускаются; ② материалы для изготовления пресс-форм имеются в наличии на складе (например, стандартные размеры H13), и нет необходимости ждать запуска производства на металлургическом заводе; ③ у компании «Хэсинь» имеется свободная производственная мощность. Этапы термообработки ускоренных форм не подлежат сокращению (цикл закалки и отпуски фиксирован), возможности для сокращения сроков лежат главным образом в этапах экспертизы проекта и планирования ЧПУ-обработки. Рекомендуется клиентам как можно раньше приступить к изготовлению формы после утверждения конструкции изделия, чтобы оставить достаточно времени на пробное литье и доработку формы.

В: Какова политика компании «Хэ Синь» в отношении гарантийного обслуживания пресс-форм? Как осуществляется ремонт пресс-форм?

Хэ Синь предоставляет гарантию на изготовленные им пресс-формыПожизненная техническая поддержкаВ течение гарантийного срока (обычно составляющего 50% от срока службы пресс-формы или 12 месяцев, в зависимости от того, что наступит раньше) дефекты пресс-формы, вызванные материалами и технологией изготовления, устраняются бесплатно. Ремонт по истечении срока гарантии оплачивается по фактически затраченному рабочему времени и стоимости материалов. Ремонт пресс-форм является важным преимуществом собственного производства компании «Хэсинь» — стандартный ремонт (такой как замена выталкивателей, очистка каналов охлаждения, устранение незначительного износа) может быть выполнен в течение 24 часов, а более сложные работы, такие как сварка и восстановление полостей формы, занимают от 3 до 5 рабочих дней. В случае повреждения пресс-формы в результате ненадлежащего обращения со стороны клиента (например, столкновение пресс-форм, растрескивание из-за отсутствия предварительного нагрева) компания «Хэсинь» предоставляет приоритетный канал ремонта, однако услуги оказываются на платной основе.

Вам нужны услуги по изготовлению литейных форм?

Пришлите чертежи вашей продукции, и инженер Хэ Синь в течение 24 часов проведет оценку проекта пресс-формы, а также предоставит рекомендации по выбору материалов для пресс-формы, предварительную оценку сроков изготовления и коммерческое предложение.

Отправить чертежи, чтобы получить предложение по изготовлению пресс-формы →