Die Casting vs Gravity Casting: Aluminijske komponente za livenje

Tehnologija livenja aluminija nudi višestruke rute za proizvodnju, sa matičnim livenjem vs gravitaciono livenje koje predstavljaju dvije najpričećene metode.

Oba procesa transformiraju rastopljeni aluminij u precizan, Funkcionalni oblici, ali oni se značajno razlikuju u primjeni pritiska, Dizajn kalupa, Metalurški ishodi, Brzina proizvodnje, i ekonomska prikladnost.
Die Casting obično se ističe na proizvodnji tankog zida, velika količina, i zamršene detaljne komponente sa izvrsnom površinskom završetkom i dimenzionalnoj konzistenciji.

Gravitacijsko livenje - da li trajni kalup ili livanje pijeska - obično proizvodi dijelove sa nižom porozdom, Bolje toplotnotrabilne mikrostrukture, i poboljšane mehaničke performanse za konstrukcijske ili applikacije koje sadrže pritisak.

1. Šta je matiranje za aluminijske komponente

Die Casting je proces proizvodnje visokog pritiska u kojem se rastopljeni aluminijski obično zagrijava 650-700 ° C- ubrizgava se u čelični plijesan za višekratnu upotrebu (umrijeti) pod intenzivnim pritiskom, općenito 10-175 MPa (1,500-25,000 psi).
Naneseni tlak prisiljava rastopljeni metal u zamršene šupljine plijesni, obezbjeđenje Brzo punjenje iznutra 0.01-0,5 sekundi i vrlo tačno replikacija finih detalja.

Jednom kada se metal učvršćuje - obično unutar 5-60 sekundi, Ovisno o debljini zidova - otvori se, a dio se izbacuje.
Ova kombinacija brzog punjenja i kontroliranog hlađenja omogućava proizvodnju komponenata u tijesnim tolerancijama, tanki zidovi, i odlične završne obrade površine.

Procesne varijante:

• Tipno-komore die livenje - koristi potopnu mlaznicu za ubrizgavanje legura niskog topljenja (kao što su cink ili magnezijum). Retko se nanosi na aluminij jer aluminijska talište može oštetiti sistem ubrizgavanja.
• Bacanje umire od hladnoće - Standard za aluminij. Rastopljeni metal se laže u zasebnu, Nezagvjetan cilindar za ubrizgavanje prije nego što budete prisiljeni u matricu pod visokim pritiskom.
  To štiti komponente stroja iz termičke degradacije dok omogućava preciznu kontrolu nad jačinom pucanjem i pritiskom.

Uobičajene legure:

Die Casting obično koristi legure aluminija formulirane za visoku fluidnost, minimalno skupljanje, i dobra mehanička svojstva. Popularni izbori uključuju:

• A380 - Najčešće korištena legura od aluminija, nude izvrsnu kombinaciju snage, Otpornost na koroziju, i dimenzionalna stabilnost.
• A383 - slično A380, ali s poboljšanim otporom na koroziju i boljim protokom za složene oblike.
• ADC12 - Japanski ekvivalent A383, Uz dobra mehanička svojstva i vrhunska obradivost.
• Alsi9cu3 - uobičajeno u evropskim aplikacijama; Dobra otpornost na habanje i visoka toplotna provodljivost.

2. Što je gravitacijsko livenje za aluminijske komponente

Gravitaciono livenje je postupak livenja metala u kojem se rastopljeni aluminij izlije u trajni kalup ili peskov kalup Samo pod silom gravitacije, bez vanjskog pritiska.

Kalup se obično zagrijava na 150-250 ° C Da bi se osigurao pravilan protok metala i smanjili termički udar.

Vremena punjenja su sporije nego u matičnom listići - često 2-20 sekundi-Sallijeg metala da se prirodno hrani u šupljinu i učvršćuju pod atmosferskim pritiskom.

Sporije stope hlađenja, u poređenju sa metodama visokog pritiska, uglavnom proizvodi a Konstrukcija žitarica sa manje zarobljenih gasova, koja poboljšava mehanička svojstva i termička udrabilnost.

Procesne varijante:

• Stalni kalup gravitacijski listing - koristi čelični ili željezni kalup za više od vas; Pogodno za srednje do visoke količine proizvodnje sa konzistentnim dimenzijama i površinskim finišom.
• Lijevanje gravitacije pijeska - koristi potrošne peskovne kalupe za veće, kompleks, ili dijelovi niskog jačine zvuka; nudi fleksibilnost dizajna, ali zahtijeva sekundarno obradu za tačnost.
• Nagib sipa gravitaciono livenje - Kalup se naginje tokom izlijevanja za kontrolu protoka metala i smanjenje turbulencija, minimiziranje oksidacije i griskih zalogaja.

Uobičajene legure:

Gravitacijsko lijevanje često koristi aluminijske legure optimizirane za snaga, duktilnost, i otpornost na koroziju, od kojih su mnoge topline:

• Alsi7mg (A356) - Odlična otpornost na koroziju, Visoka duktilnost, i idealan za T6 toplotni tretman; Široko se koristi u zrakoplovnim i automobilskim komponentama.
• Alsi9mg - dobra fluidnost i mehanička svojstva; Pogodno za strukturne aplikacije srednje čvrstoće.
• Alsi12 - Visok silikonski sadržaj za odličnu otpornost na habanje i fluidnost; obično se koristi za složene geometrije.
• Alcu4timg (206) - visoka čvrstoća, Legura za topline za zahtjevnu zrakoplovsku i vojne dijelove.

3. Metalurška svojstva: Die Casting vs. Gravitaciono livenje

Poroznost i gustina

• Die Casting - Visoki pritisci ubrizgavanja mogu uhvatiti gasove (zrak, vodonik), Stvaranje razine raspršene poroznosti obično 3-8% po volumen, često koncentrirani u blizini debelih dijelova ili površinskih slojeva.
  Iako je prihvatljiv za mnoge strukturne namjene, Ova poroznost može ugroziti nepropusnost nepropusnosti u hidrauličkim ili pneumatskim sistemima.
• Gravitaciono livenje - sporo, Punjenje bez pritiska značajno smanjuje hvala za plin, Postizanje nivoa poroznosti od <2% po svesku.
  Kontrolirana solidacija promovira usmjereni rast zrna i veću cjelokupnu gustoću, čineći ove dijelove koji su dobro prilagođeni za Aplikacije za zadržavanje pritiska kao što su glave cilindra, blokovi motora, i kućišta za gorivo.

Mehanička čvrstoća

• Die Casting - brzo hlađenje proizvodi finozrnatu mikrostrukturu, isporučujući visoke pretenzivne pretezne snage od 200-300 MPa.
  Međutim, Inherentna poroznost ograničava duktilnost (Izduživanje 2-8%) i otpornost na udarce, čineći dijelove sklonima pucanju umora u dinamičkim opterećenjima.
• Gravitaciono livenje - Liječna čvrstoća u lica uglavnom je niža (180-250 MPa), Ali toplinske tretmane kao što su T6 može podići zatezanje zateza ~ 240 MPa i izduženje do 10-12%, nadmašujući legure u obliku die-a u cjelini Čvrstoća i otpornost na umora.

Zavarivost i obrada

• Die Casting - zajedničke legure poput A380 imaju visoki silikonski sadržaj, koji, u kombinaciji s poroznošću, Smanjuje pouzdanost zavarivanja zbog ekspanzije plina tokom grijanja.
  Obrabljivost je odlična, Sa stopama habanja alata 10-15% niže nego u gravitacionim komponentama zbog novčane kazne, jednoliko mikrostruktura.
• Gravitaciono livenje - Niska poroznost i prikladni izgledi za odlaganje omogućavaju snažno, Pouzdani zavarivanje - često zadržavanje 80-90% jačine osnovne metale.
  Obrabljivost je dobra, ali zahtijeva oštriju alate za rezanje i optimizirane feedove za upravljanje grubim konstrukcijama žitarica.

4. Geometrijska sposobnost & Pravila dizajna

Složenost dijela

• Die Casting - sposobni za proizvodnju Visoko zamršene geometrije sa debljinama zida 0.5-6 mm, Uključujući fine funkcije kao što su 0.5 mm rebra ili 1 MM rupe, kao i složeni podrezi.
  Visok pritisak ubrizgavanja osigurava potpuno punjenje tankih i detaljnih odjeljaka, čineći to preferirani izbor za Precizne komponente poput tijela ventila sa unutrašnjim prolazima, Elektronska kućišta, i zamršene zagrade.
• Gravitaciono livenje - ograničen sporijim, Protok metala bez pritiska, čineći da je izazov da ispuni tanki (<3 mm) ili vrlo složene sekcije.
  Najbolje pogodni za Umjerena složenost i debela zida dijelovi (3-50 mm), kao što su pumpe, Kućišta mjenjača, ili nosače motora.

Mogućnost veličine

• Die Casting - Ograničen kapacitetom za štampu; optimalno za komponente vaganje 5 G-10 kg.
  Izrada vrlo velikih dijelova (npr., 50 kg Automobili subframes) Postaje ekonomski i tehnički izazovni zbog zahtjeva za masovnom i ubrizgavanju.
• Gravitaciono livenje - dobro pogodno za veliki, teške komponente do 100 kg ili više.
  Obično se koristi za kućište za industrijsku mehanizaciju, Morski propelerski čvorišta, i velike strukturne odljeve u kojima veličina nadmašuje fine detaljne zahtjeve.

5. Dimenzionalna tačnost & Završna obrada

Dimenzionalne tolerancije

• Die Casting - postiže Preciznost superiorne dimenzija Zahvaljujući krutom čeliku umire, Stabilni toplotni uslovi, i kontroliranu solidaciju.
  Tipične tolerancije su ± 0,02-0,1 mm po 100 mm, Čak i za složene geometrije.
  Ova razina tačnosti omogućava mnogo funkcija (Teme, brtvljenje žljebova, lociranje šefova) da se proizvede neto oblik, Smanjenje ili uklanjanje post-obrade.
• Gravitaciono livenje - eksponati Loosorni tolerancije od ± 0,1-0,5 mm po 100 mm, uglavnom zbog ekspanzije / kontrakcije pijeska ili trajnog kalupa tijekom grijanja i hlađenja.
  Dimenzionalna varijacija se povećava sa većim, deblji dijelovi. Obrada se često traži za funkcionalne površine za ispunjavanje zahtjeva za montažu i brtvljenje.

Završna obrada

• Die Casting - proizvodi gladak, Visokokvalitetne površine sa tipičnim vrijednostima hrapavosti od RA 1,6-3,2 μm direktno iz kalupa.
  Fine teksture, Logos, a dekorativni detalji mogu se integrirati u matricu, čineći ga idealnim za vidljive ili kozmetičke dijelove bez dodatnih završnih obrada.
• Gravitaciono livenje - površinska obrada uvelike ovisi o vrsti plijesni:

• • Peskov: RA 6.3-12.5 μm (zahtijeva obradu ili pucanje eksplozija za kozmetičke površine).
  • Stalni kalup: RA 3.2-6.3 μm (bolji, ali još uvijek nije glatko kao matiranje).
    Poročnost je općenito niža nego u matičnom listinju, koji mogu poboljšati adheziju premaza za boje i anodiziranje.

6. Nepropusnost & Toplotni tretman

Nepropusnost

• Die Casting - Zbog hvatanja plina tokom ubrizgavanja velike brzine, As-cat-cat-liveni aluminijski dijelovi često sadrže mikro-poroznost (3-8% po volumen), koji mogu kompromitirati integritet pritiska.
  Standardni dijelovi za lijevanje die mogu izdržati Do 20-35 bara bez curenja, Ali za veće pritiske (npr., Hidraulički razdjelnici na >100 bar), impregnacija sa smolama je često potrebno.
  Potpuno uklanjanje poroznosti izazovno je bez žrtvovanja vremena ciklusa ili povećanja stopa otpada.
• Gravitaciono livenje - spor, Proces punjenja laminara u velikoj mjeri smanjuje se na plin, što rezultira dolje poroznost 2%.
  To čini gravitacijsku komponente koje su po sebi nepropusno pritisnute, s mnogim dizajnom sposobnim za izdržati >150 bar u as-bavet stanju.
  Ova karakteristika je kritična za blokove motora, Glave cilindra, i komponente sistema za gorivo.

Sposobnost za toplinsku obradu

• Die Casting - Visoke legure od silicijuma (npr., A380, ADC12) općenito ne može se u potpunosti tretirati T6 Zbog rizika od blistavog od zarobljenih gasova.
  Neke odljeve male poroznosti (Korištenje vakuumskih potpomognutih umirućih ili stiskastih lijevanja) može se tretirati T5 Za poboljšanja umjerene imovine, Ali dobici snage su ograničeni (~ 10-15% povećano).
• Gravitaciono livenje - kompatibilan sa punim T6 TOPLE TRETNER, koji uključuje tretman rešenja, gašenje, i umjetno starenje.
  Na primjer, A356-T6 Gravitacijske odljeve mogu postići 240-280 MPA zatezna čvrstoća i 10-12% izduženje, čineći ih prikladnim za visokostresne strukturne aplikacije.

7. Alat: Trošak, Životni vijek, i fleksibilnost

Trošak alata i složenost

• Die Casting umire: Potrebna je velika početna ulaganja, obično $50,000- 500.000 USD + po, Ovisno o veličini i složenosti.
  Umire su preciznu od obrađene od Očvršćeni alatni čelik (npr., H13) i uključiti Rashladni kanali, Igle za izbacivanje, i složene karakteristike šupljine.
  Taj visoki trošak je prvobitno opravdan Proizvodnja visokog volumena Zbog brzih ciklusa i minimalnih zahtjeva nakon obrade.
• Gravitacijski kalupi za livenje: Znatno jeftinije, općenito $10,000- 100.000 dolara, jer ne zahtijevaju otpor visokog pritiska ili integrirani rashladni sustavi.
  Kalupi se obično izrađuju od Liveno željezo ili blagi čelik, što je lakše mašine i modificirati. Zbog toga gravitacija baca ekonomski održivo za niska- do proizvodnje srednje količine.

Životni vijek i održavanje

• Die Casting umire: Izuzetno izdržljiv, sa 100,000-1.000.000 ciklusa Postižem za aluminijske dijelove.
  Međutim, Zadržavanje dimenzijske tačnosti zahtijeva redovno poliranje, Zamena igle za izbacivanje, i popravak rashladnih kanala. Visoko trošenje u tamnim ili zamršenim presjecima može povećati frekvenciju održavanja.
• Gravitacijski kalupi za livenje: Kraći životni vijek, obično 50,000-300.000 ciklusa, zbog Termalni umor iz opetovanog grijanja i hlađenja.
  Oni su, međutim, Lakše za popravak oštećenih područja često mogu biti zavareni ili ponovo obrađeni- učvršćuju veću fleksibilnost za promjene dizajna ili iteracije.

Vrijeme vode za alate

• Die Casting umire: Duga vremena olova 8-16 sedmica zbog precizne obrade i složenih zahtjeva dizajna, making die casting less suitable for rapid prototyping or small production runs.
• Gravitacijski kalupi za livenje: Brže za proizvodnju, obično 4-8 nedelja, koji dozvoljava brže vrijeme za stavljanje na tržište za niske- na komponente srednje količine i olakšava prilagođavanje dizajna prije proizvodnje u punom obimu.

8. Kvalitetni rizici & Kontrole

Poroznost i smanjenje skupljanja

• Die Casting: Visok pritisak ubrizgavanja može zarobiti gasove i stvoriti poroznost, particularly near thin walls or corners.
  Porosity levels typically range from 3-8% po volumen, utiče nepropusnost i otpornost na umor. Šupljine skupljanja mogu se pojaviti iu debelim dijelovima ako je hlađenje neravnomjerno.
• Gravitaciono livenje: Spor, pressure-free filling reduces gas entrapment, što rezultira donja poroznost (<2%).
  Međutim, Smanjivanje manera mogu se pojaviti u debelim dijelovima zbog prirodnog skrućivanja, requiring risers and feeders for compensation.

Površinski nedostaci

• Die Casting: Uobičajeni problemi uključuju Hladno zatvaranje, protočne linije, i lemljenje, usually caused by improper die temperature, brzina ubrizgavanja, ili temperatura metala.
  Ovi nedostaci utiču na surface finish and dimensional precision.
• Gravitaciono livenje: Tipični nedostaci su MISRUNS, uključivanja, I površinska hrapavost Zbog nepotpunog punjenja kalupa ili lošeg metala.
  To se često mogu ispraviti obrada ili poliranje, Ali kritične površine mogu zahtijevati sekundarna završna obrada.

Nerazorno ispitivanje (NDT) i kontrole

• Die Casting: Napredne NDT metode, poput Rendgenski pregled, Ultrazvučno testiranje, i testiranje penetranta u boji, koriste se za otkrivanje unutarnje poroznosti i površinskih pukotina.
  Kontrole procesa uključuju Nadgledanje temperature die, Degasiranje metala, i optimizacija pritiska pucanja.
• Gravitaciono livenje: NDT metode poput radiografija, Ultrazvučno testiranje, i testiranje pritiska osigurati strukturni integritet.
  Upotreba hladnoća, rizeri, i kontroliranu solidaciju Pomaže u minimiziranju skupljanja i internih oštećenja.

Kontrole procesa

• Die Casting: Ključni parametri uključuju Metalna temperatura (650-700 ° C), brzina ubrizgavanja, držeći pritisak, i umre zagrijavanje.
  Automatizirani senzori i sustavi povratnih informacija pomažu u održavanju dosljednosti u velikim pokretama proizvodnje.
• Gravitaciono livenje: Kontrola se fokusira na Temperatura izlijevanja, PALJENJE PREGUĆE, i dizajn greda Da bi se osigurala potpuna ispunjavanje i jednolika učvršćivanje.
  Sporije stope hlađenja omogućavaju usmjereni rast zrna, poboljšanje mehaničkog integriteta.

9. Primjena aluminijskih komponenti: Die Casting vs. Gravitaciono livenje

Aplikacije za lijevanje die

Lijevanje pod pritiskom je idealno za komponente koje zahtijevaju Visoka preciznost, složena geometrija, i glatka površina završava.

Njegovo ubrizgavanje pod visokim pritiskom omogućava tanki zidovi, uske tolerancije, i zamršene karakteristike, čineći ga pogodnim:

Automobilska industrija

• Komponente motora: poklopci ventila, usisne grane, nosači
• Kućišta prenosa: lagan, visoka čvrstoća, i dimenzionalno precizan
• Delovi za električna vozila: kućišta baterija i kućišta motora

Elektronika i proizvodi potrošača

• Kućišta za pametne telefone i laptope
• Tela kamera
• Hladnjaci za elektronske uređaje

Industrijske i hidraulične komponente

• Tijela ventila, Kućišta pumpe, hidraulične razdjelnike
• Pneumatski i fluidni sistemi upravljanja

Gravitacijske aplikacije za lijevanje

Gravitaciono livenje je pogodnije za veliki, debela zida, i strukturno zahtjevne komponente.

Sporo je, proizvodi punjenje bez pritiska niska poroznost, guste mikrostrukture, i pouzdane mehaničke performanse, Idealno za:

Automobilska i teška mehanizacija

• Blokovi motora i glave cilindra
• Kućišta mjenjača za kamione i građevinska vozila
• Kućišta pumpi i kućišta mjenjača

Aerospace i morske aplikacije

• Strukturne komponente aviona
• Glavne i kućišta brodskih propelera

Energetska i industrijska oprema

• Kućišta hidraulične i pneumatske cilindrične cilindre
• Industrijski okviri za strojeve i strukturne nosače

10. Selection Matrix: Die Casting vs. Gravitaciono livenje

11. Zaključak

Lijevanje pod pritiskom naspram gravitacijskog livenja su komplementarni procesi, svaki od njih se ističe u određenim scenarijima.

Lijevanje pod pritiskom dominira u velikim količinama, zamršene primjene gdje su stroge tolerancije i niski troškovi po dijelu kritični, uprkos većoj poroznosti.

Gravitaciono livenje je superiorno za male do srednje zapremine, Komponente debelog zida, i aplikacije koje zahtijevaju nepropusnost pod pritiskom, zavarljivost, ili termičke obrade.

Usklađivanjem mogućnosti procesa sa zahtjevima dijela—volumenom, složenost, mehaničkim potrebama, i budžet—proizvođači mogu optimizirati performanse i troškove.

FAQs

Koja je glavna razlika između matičnog livenja vs gravitacijsko livenje?

Lijevanje pod visokim pritiskom koristi injekciju pod visokim pritiskom za punjenje čeličnog kalupa, precizna proizvodnja, tanki zid, Složeni dijelovi.

Gravitaciono livenje se oslanja na prirodni tok rastopljenog aluminijuma u kalup, proizvodi deblji, veći, i strukturno robusne komponente sa nižim troškovima alata.

Mogu li se aluminijske komponente od lijevanja liječiti?

Da, liveni aluminij može biti podvrgnut T5 ili T6 toplinskoj obradi radi poboljšanja čvrstoće.

Komponente gravitacije uglavnom bolje reagiraju na toplinu zbog niže poroznosti i grubog mikrostrukture.

Koji proces omogućava složenije geometrije?

Die Casting Excels na složenim geometrijama, uključujući tanke zidove, Fina rebra, i zamršene potkoljenice. Gravitacijsko livenje je bolje prilagođeno za umjereno složeno, Konstrukcijski dijelovi debelog zida.

Koji je postupak pogodniji za zavarivanje?

Aluminij od gravitacije je pogodniji za zavarivanje zbog donje poroznosti i veće duktilnosti.

Dijelovi dijelovi, posebno one sa visokim sadržajem silikona, su skloniji pucanju i zahtijevaju pažljive postupke zavarivanja.

Mogu li se oba procesa koristiti za velike aluminijske komponente?

Gravitacijsko livenje rukuje velikim komponentama (do 100 kg ili više) efikasno.

Livenje die općenito je ograničeno na manje komponente (obično ispod 10 kg) Zbog ograničenja mašine i die.