Умирание против гравитационного кастинга: Алюминиевые компоненты литья

Технология литья алюминия предлагает несколько производственных маршрутов, с литьем по гравитации против гравитационного кастинга, представляющего два из наиболее широко принятых методов.

Оба процесса превращают расплавленный алюминий в точный, функциональные формы, Но они значительно различаются в применении давления, дизайн плесени, металлургические результаты, скорость производства, и экономическая пригодность.
Лить, Большое объем, и замысловато детализированные компоненты с превосходной поверхностной отделкой и размерной консистенцией.

Гравитационное литье - постоянное литье плесени или песка - генерально производит детали с более низкой пористостью, Лучшие теплопроводимые микроструктуры, и улучшенные механические характеристики для структурных или содержащих давление применений.

1. Что такое литья для алюминиевых компонентов

Умирать кастинг является производственным процессом высокого давления, в котором расплавленный алюминий-типично нагревается до 650–700 ° C.- вводится в многоразовую стальную форму (умирать) под сильным давлением, в целом 10–175 МПа (1,500–25 000 фунтов на квадратный дюйм).
Приложенное давление заставляет расплавленного металла в замысловатые полости плесени, обеспечение Быстрое наполнение в пределах 0.01–0,5 секунд и высокая точная репликация мелких деталей.

Как только металл затвердевает - типично внутри 5–60 секунд, В зависимости от толщины стенки - откроется кубик, и часть выброшена.
Эта комбинация быстрого заполнения и контролируемого охлаждения позволяет производству компонентов с жесткими допусками, тонкие стены, и отличная поверхностная отделка.

Варианты процесса:

• Горячая камера -Использует затопленную форсунку для инъекции сплава с низким содержанием сплавов (такие как цинк или магний). Редко применяется к алюминному, потому что высокая температура плавления алюминия может повредить системе инъекции.
• Холодная камер кастинга - Стандарт для алюминия. Расплавленный металл прожарен в отдельный, Неухающий цилиндр впрыска, а затем был вынужден в матрицу под высоким давлением.
  Это защищает компоненты машины от тепловой деградации, обеспечивая точный контроль над объемом выстрела и давлением.

Общие сплавы:

Мастинг Die обычно использует алюминиевые сплавы, разработанные для высокой текучести, Минимальная усадка, и хорошие механические свойства. Популярный выбор включает в себя:

• A380 -Наиболее широко используемый алюминиевый сплав с лигингом, предлагая отличное сочетание силы, коррозионная стойкость, и размерная стабильность.
• A383 - Аналогично A380, но с улучшенной коррозионной стойкостью и лучшим потоком для сложных форм.
• ADC12 - Японский эквивалент A383, с хорошими механическими свойствами и превосходной механизмом.
• ALSI9CU3 - Распространено в европейских приложениях; Хорошая износостойкость и высокая теплопроводность.

2. Что такое гравитационное литье для алюминиевых компонентов

Гравитационное кастинг это металлический процесс литья, в котором расплавленный алюминий выливают в постоянную плесени или песчаную форму только под силой гравитации, без внешнего давления.

Плесень обычно предварительно нагревается до 150–250 ° C. Для обеспечения правильного металлического потока и уменьшения теплового шока.

Время заполнения медленнее, чем в кастинге - часто 2–20 секунд—Воплата расплавленного металла, чтобы естественным образом питаться в полость и затвердевать под атмосферным давлением.

Более медленная скорость охлаждения, по сравнению с методами высокого давления, обычно производит а более плотная зерновая структура с меньшим количеством запертых газовых пор, который улучшает механические свойства и термообработку.

Варианты процесса:

• Постоянное литье гравитации плесени - Использует многоразовую стальную или железную форму; Подходит для средних и высоких объемов производства с постоянными размерами и поверхностной отделкой.
• Кастинг песчаной гравитации - Использует расходные песчаные формы для более крупных, сложный, или детали с низким объемом; предлагает гибкость проектирования, но требует вторичной обработки для точности.
• Наклонять гравитационное литье - Плесень наклоняется во время заливки, чтобы контролировать поток металла и уменьшить турбулентность, Минимизация окисления и захвата газа.

Общие сплавы:

Гравитационное кастинг часто использует алюминиевые сплавы, оптимизированные для сила, пластичность, и коррозионная стойкость, Многие из которых обработаны тепло:

• Alsi7mg (A356) - Отличная коррозионная стойкость, Высокая пластичность, и идеально подходит для термообработки T6; широко используется в аэрокосмической и автомобильной компонентах.
• Alsi9mg - Хорошая текучесть и механические свойства; Подходит для среднепрочных структурных применений.
• ALSI12 - Высокое содержание кремния для отличной износостойкости и текучесть; обычно используется для сложной геометрии.
• Alcu4timg (206) -высокая сила, теплопроводимый сплав для требования аэрокосмической и военной части.

3. Металлургические свойства: Умирайте кастинг против. Гравитационное кастинг

Пористость и плотность

• Литье под давлением - Высокие давления впрыска могут захватывать газы (воздух, водород), Создание рассеянного уровня пористости обычно 3–8% по объему, часто концентрируется вблизи толстых срезов или поверхностных слоев.
  Хотя и приемлемо для многих структурных использования, Эта пористость может поставить под угрозу утечка в гидравлических или пневматических системах.
• Гравитационное кастинг - Медленный, Заполнение без давления значительно снижает захват газа, достижение уровней пористости <2% по объему.
  Контролируемое затвердевание способствует росту направленного зерна и более высокой общей плотности, сделать эти части хорошо подходить для применение применения давления такие как головки цилиндров, блоки двигателя, и топливные корпусы.

Механическая прочность

• Литье под давлением -Быстрое охлаждение дает мелкозернистую микроструктуру, обеспечивая высокую силу растяжения 200–300 МПа.
  Однако, присущая пористости ограничивает пластичность (удлинение 2–8%) и воздействие сопротивления, Делаем детали более склонными к усталости в динамических нагрузках.
• Гравитационное кастинг -прочность на растяжение как личная растяжение, как правило, ниже (180–250 МПа), Но теплообразные обработки, такие как T6 может повысить силу растяжения ~ 240 МПа и удлинение 10–12%, превосходное сплавы в общем Прочность и устойчивость к усталости.

Сварка и механизм

• Литье под давлением - Общие сплавы, такие как A380, имеют высокое содержание кремния, который, в сочетании с пористостью, снижает надежность сварки из -за расширения газа во время нагрева.
  Обучаемость отличная, С скоростью износа инструмента 10–15% ниже чем в гравитационных компонентах из-за штрафа, Единая микроструктура.
• Гравитационное кастинг - Низкая пористость и подходящий выбор сплава, Надежные сварные швы - часто упорство 80–90% прочность на базовый металл.
  Обучаемость хороша, но требует более четких режущих инструментов и оптимизированных кормов для управления более грубыми зерновыми конструкциями.

4. Геометрические возможности & Правила дизайна

Часть сложности

• Литье под давлением - Способен производить Высокая сложная геометрия с толщиной стен 0.5–6 мм, включение прекрасных функций, таких как 0.5 мм ребра или 1 ММ отверстия, а также сложные подрезки.
  Высокое давление впрыска обеспечивает полное заполнение тонких и подробных секций, сделать это предпочтительным выбором для точные компоненты такие как тела клапанов с внутренними отрывками, Электронные корпусы, и замысловатые кронштейны.
• Гравитационное кастинг - ограничен медленнее, Металлический поток без давления, Сложно заполнять тонкую (<3 мм) или очень сложные разделы.
  Лучше всего подходит для умеренная сложность и толстостенный части (3–50 мм), такие как насосные кожухи, корпусы коробки передач, или двигатели скобки.

Возможность размера

• Литье под давлением - ограничено пропускной способностью прессы; оптимально для взвешивания компонентов 5 G - 10 кг.
  Создание очень больших деталей (НАПРИМЕР., 50 кг автомобильные подфрам) становится экономически и технически сложным из -за требований массы инструмента и инъекционных усилий.
• Гравитационное кастинг -хорошо подходит для большой, тяжелые компоненты до 100 кг или больше.
  Обычно используется для корпусов промышленных машин, Морской пропеллер Хубс, и большие структурные отливки, где размер перевешивает требования к мелкой помощи.

5. Точность размеров & Поверхностная отделка

Размерные допуски

• Литье под давлением - достигает превосходная точность размеров Спасибо жесткой стали, умирает, стабильные тепловые условия, и контролируемое затвердевание.
  Типичные допуски есть ± 0,02–0,1 мм за 100 мм, Даже для сложной геометрии.
  Этот уровень точности позволяет многим функциям (нити, Запечатывание канавки, Нахождение боссов) быть произведенным чистой формой, уменьшение или устранение пост-махинации.
• Гравитационное кастинг - экспонаты более свободные допуски из ± 0,1–0,5 мм за 100 мм, Главным образом из -за расширения/сжатия песка или постоянного плесени во время нагрева и охлаждения.
  Размерные изменения увеличиваются с большим, более толстые секции. Обработка часто требуется для функциональных поверхностей для удовлетворения требований к сборке и герметизации.

Поверхностная отделка

• Литье под давлением - производит гладкий, Высококачественные поверхности с типичными значениями шероховатой RA 1,6-3,2 мкм прямо из формы.
  Тонкие текстуры, логотипы, и декоративные детали могут быть интегрированы в кубик, сделать его идеальным для видимых или косметических частей без дополнительной отделки.
• Гравитационное кастинг - Поверхностная отделка в значительной степени зависит от типа плесени:

• • Песчаная форма: RA 6,3-12,5 мкм (Требуется обработка или взрывная работа для косметических поверхностей).
  • Постоянная плесень: RA 3.2-6,3 мкм (лучше, но все же не так гладко, как лить).
    Поверхностная пористость, как правило, ниже, чем в литье, которое может улучшить адгезию покрытия для красок и анодирования.

6. Под давлением & Термическая обработка

Под давлением

• Литье под давлением -Из-за захвата газа во время высокоскоростной инъекции, Алюминиевые детали с ликовыми алюминиевыми частями часто содержат микропористость (3–8% по объему), который может поставить под угрозу целостность давления.
  Стандартные части-лицевые детали могут противостоять до 20–35 бар без утечки, Но для более высокого давления (НАПРИМЕР., Гидравлические коллекторы в >100 бар), пропитка с смолами часто необходимы.
  Полностью устранение пористости является сложной задачей, не жертвуя временем цикла или увеличивая скорость лома.
• Гравитационное кастинг - медленно, Процесс наполнения ламинарного заполнения значительно снижает захват газа, в результате чего Пористость ниже 2%.
  Это делает гравитационные компоненты по своей сути большим давлением, со многими дизайнами, способными на выигнутый >150 бар в условиях, в котором.
  Эта характеристика имеет решающее значение для блоков двигателя, головки цилиндров, и компоненты топливной системы.

Возможность термической обработки

• Литье под давлением -Сплавы с высоким кремниевым лифу (НАПРИМЕР., A380, ADC12) в целом не может быть полностью обработан на T6 Из -за риска волдыня от пойманных газов.
  Некоторые отливы с низкой пористостью (Использование умираний с помощью вакуума или сжимания литья) можно относиться к T5 Для умеренных улучшений недвижимости, Но прирост силы ограничен (~ 10–15% увеличивается).
• Гравитационное кастинг - Совместим с полным Т6 термическая обработка, который включает в себя лечение раствора, гашение, и искусственное старение.
  Например, A356-T6 гравитационные отливки могут достичь 240–280 МПа прочность на растяжение и 10–12% удлинение, сделать их подходящими для высокого стресса структурных применений.

7. Инструмент: Расходы, Продолжительность жизни, и гибкость

Стоимость и сложность инструмента

• Умирает умирает: Требуются высокие начальные инвестиции, обычно $50,000- 500 000 долларов+ по, в зависимости от размера и сложности.
  Умирают точность закаленная инструментальная сталь (НАПРИМЕР., H13) и включить каналы охлаждения, выбросы, и особенности сложных полостей.
  Эта высокая стоимость оправдана в первую очередь для масштабная продукция Из-за быстрого времени цикла и минимальных требований после махинации.
• Гравитационные формы: Значительно дешевле, в целом $10,000- 100 000 долларов, Поскольку они не требуют сопротивления высокого давления или интегрированных систем охлаждения.
  Формы обычно изготавливаются из чугун или мягкая сталь, которые легче в машине и изменении. Это делает гравитационное кастинг экономически жизнеспособным для низкий- до производства среднего объема.

Срок службы и техническое обслуживание

• Умирает умирает: Чрезвычайно долговечный, с 100,000–1 000 000 циклов достижимо для алюминиевых частей.
  Однако, Поддержание точности для размеров требует Регулярная полировка, замена выводов эжекторов, и ремонт охлаждающих каналов. Высокий износ в тонких или сложных участках может увеличить частоту обслуживания.
• Гравитационные формы: Более короткая продолжительность жизни, обычно 50,000–300 000 циклов, из-за тепловая усталость от повторного отопления и охлаждения.
  Они есть, однако, проще в ремонте - заваленные участки часто могут быть сваренный или переоборудованный- Предоставление большей гибкости для изменений в проектировании или итерациях.

Время выполнения инструментов

• Умирает умирает: Долгое время 8–16 недель Из -за точной обработки и сложных требований к проектированию, сделать мастинг менее подходящим для быстрое прототипирование или небольшие производственные пробеги.
• Гравитационные формы: Быстрее производить, обычно 4–8 недель, который позволяет Быстрое время на рынке для низкого- к компонентам среднего объема и облегчает корректировки проектирования перед полномасштабным производством.

8. Качественные риски & Управление

Пористость и усадка дефектов

• Литье под давлением: Высокое давление впрыска может улавливать газы и создавать пористость, особенно около тонких стен или углов.
  Уровни пористости обычно варьируются от 3–8% по объему, поражает под давлением и устойчивость к усталости. Усаживающие полости также могут происходить в толстых участках, если охлаждение неровное.
• Гравитационное кастинг: Медленный, Заполнение без давления уменьшает захват газа, в результате чего нижняя пористость (<2%).
  Однако, дефекты усадки может появиться в толстых участках из -за естественного затвердевания, Требование стояков и кормушек для компенсации.

Поверхностные дефекты

• Литье под давлением: Общие проблемы включают Холод закрывается, Линии потока, и умирайте пайками, обычно вызвано неправильной температурой, скорость впрыска, или температура металла.
  Эти дефекты влияют поверхностная отделка и размерная точность.
• Гравитационное кастинг: Типичные дефекты Мизанс, включения, и шероховатость поверхности Из -за неполного наполнения плесени или плохой чистоты металла.
  Они часто могут быть исправлены обработка или полировка, Но критические поверхности могут потребовать вторичной отделки.

Неразрушающее тестирование (Непрерывный) и элементы управления

• Литье под давлением: Расширенные методы NDT, такой как Рентгеновский осмотр, Ультразвуковое тестирование, и тестирование на пенетрант красителя, используются для обнаружения внутренней пористости и поверхностных трещин.
  Управление процесса включает мониторинг температуры, металлический дегазация, и оптимизация давления выстрела.
• Гравитационное кастинг: Методы NDT, как рентгенография, Ультразвуковое тестирование, и тестирование давления Обеспечить структурную целостность.
  Использование озноб, Шканеры, и контролируемое затвердевание помогает минимизировать усадку и внутренние дефекты.

Управление процессом

• Литье под давлением: Ключевые параметры включают температура металла (650–700 ° C.), скорость впрыска, удерживание давления, и умирайте перед нагреванием.
  Автоматизированные датчики и системы обратной связи помогают поддерживать согласованность в больших производственных пробегах.
• Гравитационное кастинг: Контроль фокусируется на температура заливки, Плесень предварительно нагреть, и стробирующий дизайн Чтобы обеспечить полное заполнение и равномерное затвердевание.
  Более медленные скорости охлаждения допускают Направленное рост зерна, Улучшение механической целостности.

9. Применение алюминиевых компонентов: Умирайте кастинг против. Гравитационное кастинг

Приложения для литья

Мастинг -матрицы идеально подходит для компонентов высокая точность, сложная геометрия, и гладкая поверхность.

Его инъекция высокого давления позволяет тонкие стены, жесткие допуски, и сложные особенности, сделать это подходящим для:

Автомобильная промышленность

• Компоненты двигателя: Крышка клапана, впускные коллекторы, скобки
• Королевки передачи: легкий, высокая сила, и размерно точно
• Части электромобилей: Корпуса батареи и корпуса двигателя

Электроника и потребительские товары

• Смартфон и корпус ноутбуков
• Тела камеры
• Радиаторы для электронных устройств

Промышленные и гидравлические компоненты

• Клапанские тела, насосные корпусы, Гидравлические коллекторы
• Пневматические и системы управления жидкостью

Применение гравитационного литья

Гравитационное литье лучше подходит для большой, толстостенный, и структурно требовательные компоненты.

Это медленно, без давления наполнение производит низкая пористость, плотные микроструктуры, и надежная механическая производительность, Идеально подходит для:

Автомобильная и тяжелая техника

• Блоки двигателя и головки цилиндров
• Корпуса трансмиссии для грузовиков и строительных транспортных средств
• Корпуса насоса и коробки передач

Аэрокосмические и морские применения

• Структурные компоненты самолетов
• Морские центры и оболочки морского винта

Энергия и промышленное оборудование

• Гидравлические и пневматические корпуса цилиндров
• Промышленные рамки и структурные опоры

10. Матрица отбора: Умирайте кастинг против. Гравитационное кастинг

11. Заключение

Die Casting vs Gravity Casting - это дополнительные процессы, каждый излучает в определенных сценариях.

Кастинг умирает доминирует в большом объеме, замысловатые применения, где решают жесткие допуски и низкие затраты на час, Несмотря на более высокую пористость.

Гравитационное литье превосходит объемы низкого и среднего, толстостенные компоненты, и приложения, требующие под давлением, сварка, или термообработка.

Выравнивая возможности процесса с требованиями части, сложность, механические потребности, и бюджет - производители могут оптимизировать производительность и стоимость.

Часто задаваемые вопросы

Каково основное различие между литьем по лицу против гравитации?

Die Casting использует инъекцию высокого давления для заполнения стальной формы, Производство точного, тонкостенный, сложные части.

Гравитационное литье опирается на естественный поток расплавленного алюминия в форму, производит толще, более крупный, и структурно надежные компоненты с более низкой стоимостью инструмента.

Могут ли алюминиевые компоненты, обработанные алюминиевыми компонентами?

Да, Алюминий с липкой может подвергаться термообработке T5 или T6, чтобы улучшить прочность.

Гравитационные компоненты обычно лучше реагируют на термообработку из-за более низкой пористости и более грубой микроструктуры.

Какой процесс допускает более сложную геометрию?

Die Casting превосходит в сложных геометриях, в том числе тонкие стены, тонкие ребра, и замысловатые подрезки. Гравитационное литье лучше подходит для умеренно сложного, толстостенные конструкционные детали.

Какой процесс более подходит для сварки?

Гравитационная алюминий более подходит для сварки из-за его более низкой пористости и более высокой пластичности.

Откидные части, особенно те, у кого высокое содержание кремния, более подвержены растрескиванию и требуют тщательных сварных процедур.

Можно ли использовать оба процесса для крупных алюминиевых компонентов?

Гравитационное литье обрабатывает большие компоненты (до 100 кг или больше) эффективно.

Мастинг умирает, как правило, ограничено меньшими компонентами (обычно под 10 кг) Из -за машины и ограничений умирают.