Гравитационное литье против литья под давлением: Что лучше?

Введение гравитационного литья

Гравитационное литье - это процесс впрыскивания расплавленного металла в форму под действием силы тяжести, также известный как просто литье.

Более широкое определение гравитационного литья включает в себя различные методы, в том числе литье в песчаные формы, литье в металлические формы, литье в комовые формы, литье в исчезающие формы и литье в глиняные формы.

Однако в более узком смысле гравитационное литье относится именно к литью в металлические формы.

Литье в металлические формы - это современная технология, при которой используются жаропрочные легированная сталь для создания форм.

Жидкий металл обычно заливается в литник вручную, а конечный продукт производится путем заполнения полости формы, выпуска воздуха, охлаждения и открытия формы под действием веса жидкого металла.

Процесс включает в себя следующие этапы: выплавка, заливка материала в форму, вентиляция, охлаждение, открытие формы, термообработка и последующая обработка.

Ниже приведены характеристики гравитационного литья:

• В отливке мало пор, что позволяет проводить термическую обработку. Это позволяет значительно повысить прочность, превосходящую прочность изделий, изготовленных методом литья под давлением.
• Продукт имеет низкую плотность. Благодаря тому, что он формуется под собственным весом, его плотность ниже, чем у литьё под давлениемВ результате прочность немного снижается, но удлинение увеличивается.
• Обработка поверхности изделия не является оптимальной. Охлаждение и усадка могут привести к образованию кратеров, подобных тем, что образуются при дробеструйной обработке.
• Процесс заливки происходит медленно, а эффективность производства низкая. При эффективности, составляющей лишь 1/4 от эффективности литья под высоким давлением, стоимость изделия ниже.
• Литейная форма имеет более длительный срок службы и более низкую стоимость по сравнению с литьем под давлением.
• Процесс прост.
• Гравитационное литье не подходит для производства деталей с тонкими стенками.

Iвведение литья под высоким давлением

Литье под давлением делится на две категории: литье под высоким давлением и литье под низким давлением.

Литье под высоким давлением - это технология литья, при которой расплавленный сплав быстро заливается в полость стальной формы, находящейся в камере давления, и застывает под высоким давлением.

(1) Металлическая жидкость заливается в полость под давлением и застывает в результате кристаллизации, как правило, при давлении в диапазоне 15-100 МПа.

(2) Металлическая жидкость заливается в полость с высокой скоростью, со скоростью 10-50 м/с, а в некоторых случаях даже более 80 м/с, которая вводится через внутренний затвор. Это приводит к очень короткому времени заполнения металлической жидкостью, обычно всего 0,01-0,2 секунды, в зависимости от размера отливки.

Особенности литья под высоким давлением включают:

• Быстрое наполнение и эффективное производство.
• В результате формования под высоким давлением получается продукт с высокой плотностью, прочностью и поверхностной твердостью, но с низким удлинением.
• Отличное качество обработки поверхности, обычно до Ra6,3, а в некоторых случаях до Ra1,6.
• Возможность изготовления деталей с тонкой толщиной стенок, причем литье алюминия под давлением позволяет достичь толщины стенок 0,5 мм.
• Быстрое наполнение устраняет внутреннее газообразование, в результате чего получается продукт с низкой пористостью.
• Литье под высоким давлением не требует термической обработки, так как внутренний газ расширяется при термообработке, вызывая такие дефекты, как выпуклости или трещины.
• Необходимо делать небольшие припуски на обработку (в идеале менее 0,25 мм), так как чрезмерная обработка может повредить плотный поверхностный слой и выявить внутренние поры, что снизит прочность изделия.

Однако литье под высоким давлением имеет высокую стоимость формы и низкий срок службы.

Iвведение литья под низким давлением

Процесс технологии литья под низким давлением заключается в следующем: В герметичный тигель или резервуар подается сухой сжатый воздух. Под воздействием газового давления жидкий металл поднимается по подъемнику и поступает в литник, плавно входя в полость формы. Давление газа поддерживается на уровне жидкости в тигле до полного затвердевания отливки.

После затвердевания давление газа на поверхность жидкости ослабевает, в результате чего жидкий металл в стояке стекает обратно в тигель.

Наконец, форму открывают и извлекают отливку.

Литье под низким давлением значительно отличается от литья под высоким давлением по оборудованию, технологическому процессу и характеристикам продукции.

Давление, применяемое при литье под низким давлением, относительно невелико, обычно составляет от 20 до 60 кПа, а источником давления служит газ.

Из-за низкого давления наполнение продукта происходит медленнее, а эффективность производства ниже, однако пористость продукта улучшается, что позволяет подвергать его термической обработке.

В целом, литье под низким давлением - это баланс между преимуществами литья под высоким давлением и гравитационного литья.

Сравнение преимуществ и недостатков

Сила алюминиевые сплавы может сильно отличаться из-за различий в сырье. С другой стороны, изделия, полученные методом литья под давлением, обладают высокой плотностью и прочностью. Например, литые изделия A380 имеют прочность 360 МПа и удлинение всего 3,7%.

Продукты гравитационного литья обычно имеют более низкую прочность по сравнению с продуктами литья под давлением. Например, ZL101A имеет прочность 310 МПа после термообработки, но удлинение составляет 5-6%. Существуют также материалы, такие как ZL201a и ZL204a, с прочностью выше 380 МПа.

При выборе производственного процесса основное внимание уделяется толщине стенки изделия. Литье под высоким давлением является высокоэффективным процессом и должно быть первым выбором, если производственный процесс и характеристики изделия соответствуют требованиям. Однако если толщина стенки изделия превышает 8 мм, литье под высоким давлением может не соответствовать требованиям к прочности из-за внутренних пор, в этом случае можно рассмотреть гравитационное литье или литье под низким давлением.