Đúc khuôn vĩnh viễn là gì?

1. Giới thiệu

Khuôn đúc vĩnh viễn, thường được gọi là trọng lực chết đúc tách biệt như một sự linh hoạt, Phương pháp đáng tin cậy để sản xuất các thành phần kim loại từ trung bình đến cao.

Trong quá trình này, Các nhà sản xuất đổ kim loại nóng chảy vào khuôn kim loại có thể tái sử dụng, Tận dụng trọng lực hơn là tiêm áp suất cao.

Trong thế kỷ qua, Pha đúc vĩnh viễn phát triển từ các ứng dụng chì và kẽm đơn giản trong những năm 1920 đến nhôm, magie, và thậm chí hợp kim đồng vào cuối thế kỷ 20.

Hôm nay, Các xưởng đúc trên khắp thế giới dựa vào đúc khuôn vĩnh viễn cho các bộ phận cấu trúc đòi hỏi sự dung nạp chặt chẽ, Hoàn thiện bề mặt tuyệt vời, và sản xuất hiệu quả về chi phí.

Bài viết này khám phá khái niệm cốt lõi và lịch sử của đúc nấm mốc vĩnh viễn, Kiểm tra các nguyên tắc cơ bản và các bước xử lý của nó, và đánh giá kinh tế của nó, chất lượng, và kích thước môi trường.

Khi làm như vậy, Chúng tôi mong muốn trang bị cho các kỹ sư và người ra quyết định cần có cái nhìn sâu sắc cần thiết để xác định thời điểm và cách triển khai kỹ thuật sản xuất lâu dài này.

2. Đúc khuôn vĩnh viễn là gì?

Sử dụng đúc khuôn vĩnh viễn kim loại chết—Tytypicty thép hoặc gang gang mà chịu đựng được lần lặp đi lặp lại.

Không giống như cát hoặc vỏ đầu tư có thể sử dụng được, Các khuôn này vẫn phục vụ hàng ngàn chu kỳ.

Foundries lấp đầy khoang chết thông qua trọng lực, cho phép kim loại nóng chảy chảy nhẹ nhàng và đồng đều.

Một khi việc đúc củng cố, Người vận hành mở khuôn, trích xuất phần, và chuẩn bị khuôn cho chu kỳ tiếp theo.

Ngược lại với các quá trình điều khiển áp lực, đúc khuôn vĩnh viễn nhấn mạnh tính nhất quán kích thước, Sự hóa rắn có thể dự đoán được, Và Độ xốp tối thiểu không có sự phức tạp của việc tạo lõi trong nhiều trường hợp.

3. Nguyên tắc cơ bản

Trọng lượng dựa trên trọng lực so với. Quá trình điều khiển áp lực

Trọng lực lấp đầy làm giảm nhiễu loạn và giảm thiểu bẫy khí so với các phương pháp áp suất cao.

Kết quả là, Các vật đúc nấm mốc vĩnh viễn thường thể hiện độ xốp thấp hơn (≤1%) và cấu trúc hạt mịn hơn gần các bức tường chết, Tăng cường hiệu suất cơ học.

Vật liệu khuôn

Khuôn thường sử dụng Thép công cụ H13 hoặc sắt dễ uốn Đối với khả năng chống mỏi nhiệt của họ. Một số ứng dụng áp dụng than chì hoặc Hợp kim được phủ gốm Để kéo dài sự sống và truyền nhiệt.

Truyền nhiệt & Hóa rắn

Khuôn cố định chiết xuất nhiệt nhanh chóng, các phần mỏng nhất định các phần mỏng trong ít nhất 5Mạnh10 giây và các phần dày trong 30Mạnh60 giây.

Bằng cách kiểm soát nhiệt độ khuôn (thường xuyên 200Mùi300 ° C.), Tỷ lệ lấp đầy và tỷ lệ hóa rắn cân bằng của Foundries, Giảm khuyết tật co ngót.

4. Các loại đúc khuôn vĩnh viễn

Trọng lực đúc

Trong trọng lực đúc, kim loại nóng chảy chỉ đơn giản là đổ vào khuôn dưới trọng lượng của chính nó.

Cách tiếp cận đơn giản này đòi hỏi thiết bị tối thiểu và cung cấp độ lặp lại tốt cho các bộ phận phức tạp trung bình.

Đúc khuôn vĩnh viễn áp suất thấp

Bằng cách áp dụng áp suất khí khiêm tốn (0.7Thanh1.5) phía trên sự tan chảy, Đúc áp suất thấp buộc kim loại đi lên trên cái chết.

Sự dịu dàng, Đất đầy được kiểm soát làm giảm nhiễu loạn và làm giảm đáng kể độ xốp.

Đúc khuôn vĩnh viễn áp suất cao

Mặc dù đôi khi bị xáo trộn với việc đúc chết thực sự, Biến thể này tiêm kim loại nóng chảy ở áp suất của 5 thanh20 vào một khuôn vĩnh viễn.

Fill Fill cho phép chi tiết tốt hơn, tường mỏng hơn, và thời gian chu kỳ ngắn hơn.

Đúc khuôn vĩnh viễn hỗ trợ chân không

Hỗ trợ chân không rút không khí ra khỏi khoang chết trước hoặc trong khi đổ, Đảm bảo môi trường gần như không khí.

Phương pháp này mang lại sự đúc với độ xốp đặc biệt thấp và được ưa chuộng cho các thành phần quan trọng về an toàn hoặc hàng không vũ trụ.

Slush Casting Casting

Slush đúc, còn được gọi là Slush đúc, là một loại chuyên ngành của đúc khuôn vĩnh viễn được sử dụng chủ yếu để sản xuất Đúc rỗng không sử dụng lõi.

Quá trình này đặc biệt hữu ích khi sản xuất thành mỏng, trang trí, hoặc các bộ phận rỗng nhẹ.

5. Quá trình đúc khuôn vĩnh viễn

Chuẩn bị khuôn:

• Làm nóng trước cái chết để 200Mùi300 ° C. Ngăn chặn cảm lạnh.
• Lớp phủ (than chì hoặc zircon-silica) giảm bớt sự giải phóng một phần và kiểm soát truyền nhiệt.
• Trút giận Các kênh hoặc lỗ thông hơi nhỏ cho phép các khí bị mắc kẹt thoát ra.

Tan chảy & Điều trị bằng kim loại:

• Lò duy trì hợp kim ở nhiệt độ chính xác620Mạnh700 ° C. cho nhôm, 650Mạnh700 ° C. cho magiê.
• Thông lượng loại bỏ oxit; khử khí Thông qua các phương pháp quay hoặc siêu âm làm giảm độ xốp hydro.

Hoạt động đổ:

• Người vận hành đổ kim loại vào một spue; nó chảy qua các hệ thống gating được thiết kế để giảm thiểu nhiễu loạn.
• Lấp đầy kiểm soátLADLES MÁY TÍNH XÁC NHẬN HOẶC ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU KHOẢN.

Hóa rắn & Trích xuất:

• Chết một nửa vẫn đóng cho đến khi kim loại đạt đến tỷ lệ củng cố được xác định trước (thường 70–80%).
• Bộ đẩy thủy lực hoặc cơ học chiết xuất bộ phận, và vũ khí robot chuyển nó sang các trạm cắt tỉa.

Hoàn thiện:

• Trim và fettling Xóa cổng, tăng, và flash trong máy ép tự động.
• Phương pháp điều trị nhiệt, chẳng hạn như giải pháp và lão hóa cho hợp kim Al-Si-Cu, cung cấp các thuộc tính cơ học mục tiêu.

6. Thiết kế khuôn và thiết bị

• Cuộc sống chết & Lựa chọn vật chất: Thép H13 chất lượng cao có thể cung cấp 10,000Cấm100.000 ảnh bởi, Tùy thuộc vào tần số hợp kim và chu kỳ.
• Vị trí lạnh: Ớn lạnh chiến lược tăng tốc hóa rắn trong các phần nặng, Giảm độ xốp co ngót.
• Kênh làm mát phù hợp: Chèn phụ gia được sản xuất duy trì nhiệt độ chết đồng đều, Cải thiện tính nhất quán chu kỳ.
• Xử lý cốt lõi: Các lõi cát bán vĩnh viễn phù hợp với khuôn kim loại cho hình học bên trong phức tạp.
• Tự động hóa: Các tế bào hiện đại tích hợp robot để xử lý chết, Khai thác một phần, và cắt tỉa thông lượng tăng cường 30–50% và tăng cường an toàn.

7. Nguyên vật liệu & Khả năng tương thích hợp kim

Đúc khuôn vĩnh viễn chứa nhiều hợp kim, làm cho nó trở thành một lựa chọn đa năng cho nhiều ngành công nghiệp.

Dưới, Chúng tôi khám phá các gia đình vật chất chính, làm nổi bật tài sản của họ, lớp tiêu biểu, và trình điều khiển ứng dụng.

8. Phân tích kinh tế

• Đầu tư công cụ so với. Âm lượng: Một chi phí chết nhôm điển hình 20.000 USD 50.000. Foundries khấu hao điều này trên 50,000Cấm200.000 bộ phận, đạt được hòa vốn xung quanh 10,000 đơn vị.
• Thời gian chu kỳ & Thông lượng: Thời gian chu kỳ của 15Mạnh90 giây giao 40,000Cấm200.000 bộ phận/năm mỗi tế bào.
• Đơn vị so sánh chi phí: Ở khối lượng trung bình (~ 50.000 phần/năm), Chi phí đơn vị khuôn vĩnh viễn có thể là 20–40% thấp hơn đúc cát và 30–50% Cao hơn đúc áp suất cao, Tùy thuộc vào vật liệu và kết thúc.
• Tổng chi phí sở hữu: Tiêu thụ năng lượng thấp hơn (Sự hóa rắn nhanh chóng), giảm phế liệu (<5%), và chi phí hoàn thiện thấp hơn bù đắp các khoản đầu tư công cụ cao hơn.

9. Đảm bảo chất lượng & Khiếm khuyết chung

• Khiếm khuyết điển hình: Độ xốp (khí và co ngót), lạnh, Misruns, Nước mắt nóng.
• Phương pháp kiểm tra:

• • tia X Và Kiểm tra siêu âm Phát hiện khoảng trống bên trong ≥0,5 mm.
  • Kiểm tra áp lực xác minh tính toàn vẹn của các thành phần chịu áp lực.

• Kiểm soát quá trình: Giám sát nhiệt độ chính xác, Độ dày lớp phủ tối ưu hóa, và thiết kế gating tính toán làm giảm tỷ lệ khiếm khuyết bằng cách 30–50%.
• Cải tiến liên tục: Kiểm soát quá trình thống kê (SPC) và phân tích dự đoán xác định sự trôi dạt trong các biến quá trình, Duy trì năng suất ở trên 95%.

10. Lợi ích của việc đúc khuôn vĩnh viễn

Đúc khuôn vĩnh viễn cung cấp một sự kết hợp độc đáo của tính nhất quán, hiệu quả, Và chất lượng một phần rằng một vài quy trình khác có thể phù hợp.

Dưới, Chúng tôi nhấn mạnh lợi thế chính của nó, được hỗ trợ bởi dữ liệu hiệu suất điển hình:

Tính nhất quán đặc biệt

• Dung sai: Các bộ phận thường xuyên gặp nhau ± 0,25 Từ1,0 mm mà không gia công rộng rãi.
• Độ lặp lại: Cuộc sống chết có thể sử dụng lại của 10 000Mạnh100 000 Các bức ảnh đảm bảo kích thước đồng đều trên các hoạt động sản xuất lớn.

Kết thúc bề mặt vượt trội

• Giá trị RA: Kết thúc như đúc của 1.6Mạnh6.3 Pha giảm mài và đánh bóng bằng cách lên đến 50 %.
• Không có dòng chia tay: Các thiết kế bản thân tích hợp loại bỏ các đường nối có thể nhìn thấy, Tăng cường sức hấp dẫn mỹ phẩm và bề mặt niêm phong.

Tăng cường tính chất cơ học

• Cấu trúc vi mô hạt mịn: Khai thác nhiệt nhanh tại giao diện kim loại DIE mang lại một vùng hạt tinh chế (~ 1 mm dày), tăng cường sức mạnh mệt mỏi bởi 10–15 % trên các loại cát tương đương.
• Độ xốp thấp: Trọng lượng lấp đầy tạo ra mức độ xốp bên dưới 1 %, quan trọng đối với các thành phần chịu áp lực.

Thời gian chu kỳ nhanh và thông lượng cao

• Phạm vi chu kỳ: Tùy thuộc vào độ dày hợp kim và phần, Thời gian chu kỳ kéo dài 15Mạnh90 giây, giao hàng 40 000Mạnh200 000 các bộ phận mỗi năm từ một tế bào duy nhất.
• Hoạt động thứ cấp tối thiểu: Chất lượng cắt giảm cao như cắt giảm sức lao động và gia công bằng cách 30Mạnh60 %.

Khả năng tương thích hợp kim rộng

• Vật liệu đa năng: Từ nhôm (A356, A380) đến magiê (AZ91D), Hợp kim đồng (C83600) và thậm chí là sắt dẻo (65-45-12), Foundries đúc một loạt các kim loại kỹ thuật.
• Hợp kim nhiệt độ cao: Việc sử dụng mới nổi của các siêu hualoy dựa trên niken mở rộng khuôn đúc vĩnh viễn vào các lĩnh vực hàng không vũ trụ và tạo năng lượng.

Kinh tế quy mô

• Khấu hao dụng cụ: Mặc dù chi phí chết dao động từ USD 20 000 ĐẾN 50 000, hòa vốn thường xảy ra tại 10 000–20 000 các bộ phận, Làm cho quá trình hiệu quả chi phí cao cho khối lượng trung bình đến cao.
• Hiệu quả vật chất: Tỷ lệ phế liệu dưới đây 5 % và tái sử dụng có thể sử dụng lại tổng chi phí sở hữu so với các quá trình nấm mốc có thể sử dụng được.

Lợi thế về môi trường và an toàn

• Giảm chất thải cát: Không giống như cát liên kết nhựa, Lớp phủ đơn giản khi chết vĩnh viễn loại bỏ xử lý chất kết dính nguy hiểm.
• Sử dụng năng lượng thấp hơn: Chu kỳ hóa rắn nhanh và làm nóng quá mức tối ưu hóa tiêu thụ lò, Giảm phát thải CO₂ mỗi phần bằng cách 15 % so với đúc cát.

11. Hạn chế của đúc khuôn vĩnh viễn

• Chi phí dụng cụ: Giới hạn đầu tư cao cấp giới hạn tính khả thi đối với các khối lượng rất thấp (<10,000 các bộ phận).
• Độ phức tạp cốt lõi hạn chế: Khoang bên trong phức tạp vẫn yêu cầu lõi hoặc chèn có thể sử dụng được, tăng thời gian chu kỳ.
• Hạn chế vật chất: Phù hợp nhất với hợp kim với sự trôi chảy tốt; Thử thách Thử thách Die Die Thử thách DIE CAO MẮT ĐẦU.
• Kích thước ràng buộc: Kích thước khuôn thực tế thường giới hạn ở 1.5 tôi chiều dài và 100 kg một phần trọng lượng - các bộ phận larger yêu cầu thiết bị tùy chỉnh.

12. Ứng dụng đúc khuôn vĩnh viễn

Đúc khuôn vĩnh viễn được sử dụng rộng rãi trên các ngành công nghiệp khác nhau do khả năng sản xuất chất lượng cao, chính xác kích thước, và các diễn viên có thể lặp lại, đặc biệt là trong khối lượng sản xuất trung bình đến lớn.

Thành phần ô tô

Bộ phận động cơ (VÍ DỤ., Đầu xi lanh, khối, pistons)

Trường hợp truyền

Trung tâm bánh xe và caliper phanh

Lượng đa tạp

Các bộ phận hàng không vũ trụ

Các thành phần cấu trúc với tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao

Vỏ động cơ và vỏ

Bộ phận thiết bị hạ cánh

Máy móc công nghiệp

Vỏ bánh

Cơ thể bơm

Vỏ van

Khung máy và cơ sở

Vỏ điện và điện tử

Bao vây cho thiết bị điện

Tản nhiệt

Các thành phần kết nối và thiết bị đóng cắt

Hàng tiêu dùng

Thiết bị nhà bếp (VÍ DỤ., vỏ máy trộn, Các bộ phận của máy pha cà phê)

Vật dụng trang trí (VÍ DỤ., người giữ nến, tượng)

Đèn và đèn chiếu sáng

Thiết bị y tế

Nước dụng cụ

Các thành phần công cụ phẫu thuật

Vỏ thiết bị chẩn đoán

Công nghiệp hàng hải

Các thành phần hệ thống động lực

Bộ phận động cơ cho thuyền

Các phụ kiện và vỏ chống ăn mòn

Dụng cụ và thiết bị điện

Công cụ ở (Cuộc tập trận, cưa, vân vân.)

Vỏ động cơ

Xử lý và các bộ phận cấu trúc

Hệ thống đường sắt và vận chuyển

Các bộ phận động cơ xe lửa

Thành phần phanh

Khớp nối vỏ

13. So sánh với các phương pháp đúc khác

14. Phần kết luận

Đúc khuôn vĩnh viễn chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất hiện đại, cung cấp một sự kết hợp cân bằng của Độ chính xác, độ lặp lại, Và hiệu quả chi phí.

Bằng cách hiểu các nguyên tắc của nó, các bước xử lý, Khả năng tương thích vật chất, và trình điều khiển kinh tế, Các kỹ sư và người quản lý có thể triển khai chiến lược đúc khuôn vĩnh viễn, nơi nó mang lại giá trị tối đa.

Nhìn về phía trước, Công nghệ khuôn phụ gia, Kiểm soát quá trình kỹ thuật số, và các vật liệu bền vững sẽ chỉ tăng cường khả năng cạnh tranh của quy trình đáng kính này trong một cảnh quan công nghiệp phát triển nhanh chóng.

Tại Langhe, Chúng tôi sẵn sàng hợp tác với bạn trong việc tận dụng các kỹ thuật nâng cao này để tối ưu hóa các thiết kế thành phần của bạn, Lựa chọn vật chất, và quy trình sản xuất.

Đảm bảo rằng dự án tiếp theo của bạn vượt quá mọi điểm chuẩn hiệu suất và bền vững.

Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay!

 

Câu hỏi thường gặp

Q3: Tôi có thể mong đợi độ chính xác về chiều và độ hoàn thiện bề mặt nào?

Bạn thường đạt được ± 0,25 Từ1,0 mm dung sai tuyến tính và RA 1.6-6.3 As-Cast độ thô. Các giá trị này thường loại bỏ gia công thứ cấp cho nhiều tính năng cấu trúc hoặc không quan trọng.

Q4: Các khuôn vĩnh viễn tồn tại trong bao lâu?

Mũi công cụ H13 chất lượng cao 10 000Mạnh100 000 chu kỳ, Tùy thuộc vào hợp kim, Thiết kế chết, và bảo trì.

Lớp phủ gốm hoặc than chì có thể kéo dài tuổi thọ này bằng cách giảm mỏi nhiệt và hao mòn.

Q5: Khi nào tôi nên chọn đúc khuôn vĩnh viễn trên cát hoặc đúc đầu tư?

Chọn đúc khuôn vĩnh viễn khi bạn cần:

• Khối lượng trung bình đến cao (10 000Mạnh200 000 Các bộ phận/năm)
• Hoàn thiện bề mặt tốt và chi tiết tốt mà không có chi phí đầu tư cao công cụ
• Hợp kim vượt ra ngoài kim loại có bột thấp được sử dụng trong đúc chết

Q7: Làm thế nào để đúc khuôn vĩnh viễn so sánh trong chi phí cho mỗi phần?

Tại 50 000 Các bộ phận/năm, Chi phí đơn vị khuôn vĩnh viễn chạy 20Mạnh40 % bên dưới cát đúc và ngồi 30550 % trên phôi chết áp suất cao. Khối lượng hòa vốn thường rơi xung quanh 10 000 đơn vị.

Q8: Điều khiển chất lượng nào đảm bảo đúc không khiếm khuyết?

Foundries theo dõi nhiệt độ chết, Sử dụng gating tối ưu hóa, và áp dụng SPC thời gian thực. Họ kiểm tra các bộ phận qua X-quang (khoảng trống ≥ 0.5 mm), Kiểm tra siêu âm, và phân rã áp lực.

Những biện pháp này làm giảm độ xốp và sai lệch cho đến 50 %.