Jedan inženjer nas je jednom kontaktirao u vezi kućišta od tlačno lijevanog aluminija za regulator tlaka plina. Imao je detaljan CAD model, jasan godišnji cilj količine i zahtjev za završnu obradu površine koji se na papiru činio razumnim. Jedino što nije znao odgovoriti bilo je koji bi postupak lijevanja aluminija njegov dio trebao koristiti. Lijevanje u pijesku zvučalo je pregrubo. Lijevanje pod pritiskom zvučalo je skupo prije citiranja. Trajni lijev u kalupu zvučao je kao kompromis koji nije mogao procijeniti bez podataka. To je oklijevanje uobičajeno među inženjerima dizajna, timovima za nabavu i voditeljima proizvoda koji trebaju komponente od lijevanog aluminija, ali nisu specijalizirani za tehnologiju ljevanja. Pitanje koje stalno postavljaju je jednostavno: koje su različite vrste aluminijskih odljevaka i kako se oni zapravo uspoređuju u stvarnoj proizvodnji?
Što je aluminijsko lijevanje i zašto je bitan odabir procesa?
Lijevanje aluminija proizvodni je proces u kojem se rastaljena aluminijska legura izlijeva, ubrizgava ili na drugi način uvodi u šupljinu kalupa koja definira oblik gotovog dijela. Nakon što se metal ohladi i očvrsne, kalup se otvara ili uklanja, a rezultirajuća komponenta se čisti, pregledava i često strojno obrađuje do konačnih dimenzija. Aluminijske legure popularni su materijali za lijevanje jer nude povoljnu ravnotežu niske gustoće, dobru toplinsku i električnu vodljivost, prirodnu otpornost na koroziju i izvrsnu sposobnost lijevanja u širokom rasponu uvjeta procesa.
Odabir procesa važniji je nego što mnogi kupci shvaćaju. Utječe ne samo na cijenu po dijelu nego i na mehaničku čvrstoću, unutarnju čvrstoću, konzistentnost dimenzija, površinsku teksturu, dostižnu debljinu stjenke i koliko će sekundarne strojne obrade biti potrebno. Dva dijela s istom geometrijom mogu se ponašati potpuno drugačije ovisno o tome jesu li proizvedeni lijevanjem u pijesak ili lijevanjem pod visokim pritiskom.
Prije usporedbe pojedinačnih procesa, pomaže u izgradnji mentalnog okvira. Svaka metoda lijevanja aluminija je varijacija istog slijeda: stvorite šupljinu, ispunite je rastaljenim metalom, kontrolirajte skrućivanje i izvadite dio. Razlike leže u tome kako se šupljina pravi, kako se metal uvodi i koliko brzo se hladi. Te tri varijable određuju gotovo svaku praktičnu razliku između lijevanja u pijesak, trajnog lijevanja u kalupe, lijevanja pod pritiskom, lijevanja po ulaganju i lijevanja po izgubljenoj pjeni.
Ako trebate još općenitiji uvod, naš potpuni vodič za lijevanje aluminija pokriva osnovni proces od sirove legure do gotove kontrole. Ovaj se članak usredotočuje na vrste procesa i inženjerske kompromise koji ih razdvajaju.
Glavne vrste aluminijskog lijevanja
Industrijska praksa grupira aluminijsko lijevanje u nekoliko utvrđenih obitelji. Neki su definirani materijalom kalupa, drugi pritiskom koji se koristi za ispunjavanje šupljine, a treći tehnologijom uzorka. Šest tipova opisanih u nastavku pokrivaju veliku većinu komercijalnih aluminijskih odljevaka proizvedenih diljem svijeta. Svaki od njih ima različitu poziciju u pogledu cijene, volumena, preciznosti i mehaničkih performansi.
Lijevanje u pijesak
Za lijevanje u pijesak koristi se kalup napravljen od zbijenog pijeska pomiješanog s glinom ili kemijskim vezivima. Drveni, smolasti ili metalni uzorak stvara šupljinu u pijesku. Nakon što se rastaljeni aluminij ulije gravitacijom i ostavi da se ohladi, pješčani kalup se raspada kako bi se oslobodio odljevak.
Budući da se kalup uništava nakon svakog ciklusa, lijevanje u pijesku ima najnižu cijenu alata među glavnim procesima. Količine prototipa i male proizvodne serije su ekonomski isplativi. Veliki i geometrijski složeni dijelovi također su praktični, a nijedna aluminijska legura nije zabranjena. Kompromisi su hrapavija završna obrada površine, manje tolerancije dimenzija i sporija vremena ciklusa u usporedbi s trajnim kalupom ili lijevanjem pod pritiskom.
Lijevanje u pijesku je razumna početna točka kada je godišnja količina mala i kada će strojna obrada ukloniti veliku količinu površinskog materijala.
Trajni kalup za lijevanje
Trajno lijevanje u kalupe, koje se ponekad naziva gravitacijskim lijevanjem pod pritiskom, koristi višekratni kalup od čelika ili lijevanog željeza u koji se rastaljeni aluminij ulijeva gravitacijom ili naginje kako bi se poboljšao protok. Metalni kalup brzo izvlači toplinu, što pročišćava strukturu zrna i poboljšava mehanička svojstva u usporedbi s lijevanjem u pijesak.
Ovaj proces zauzima sredinu između lijevanja u pijesak i lijevanja pod visokim pritiskom. Troškovi alata su umjereni, stope proizvodnje su respektabilne, a završna obrada površine je osjetno bolja od pijeska. Odgovara proizvodnim serijama od nekoliko tisuća do desetaka tisuća dijelova godišnje, posebno za kućišta, nosače i strukturalne komponente kojima je potreban veći integritet nego što to može ponuditi lijevanje u pijesku.
Lijevanje pod visokim pritiskom
Visokotlačni lijev pod pritiskom, često skraćeno HPDC, proces je koji je najbliže povezan s aluminijskim komponentama velike količine. Rastaljeni aluminij ubrizgava se u preciznu čeličnu matricu velikom brzinom i pod visokim tlakom, često većim od 10 000 psi primijenjenim na metal.
HPDC daje iznimno brza vremena ciklusa, obično od 30 sekundi do nekoliko minuta po udarcu. Tanke stijenke, složene unutarnje geometrije i fini površinski detalji mogu se proizvoditi više puta. Tolerancije dimenzija su strože od bilo koje druge uobičajene metode lijevanja, zbog čega se blokovi motora automobila, kućišta prijenosa, kućišta motora i bezbrojna elektronička kućišta izrađuju na ovaj način.
Glavno ograničenje je poroznost. Ubrizgavanje velikom brzinom može uhvatiti zrak i plin unutar metala, stvarajući mikro šupljine koje smanjuju nepropusnost pod pritiskom i ograničavaju mogućnost zavarivanja ili toplinske obrade dijela. Visokokvalitetni tlačni lijevači smanjuju ovo na najmanju moguću mjeru pomoću kontroliranih profila ubrizgavanja, vakuumske pomoći i pažljivog dizajna zatvarača.
Lijevanje pod niskim pritiskom
Lijevanje pod niskim pritiskom ispunjava kalup odozdo pomoću pritiska inertnog plina, obično nekoliko psi, kako bi se rastopljeni aluminij gurnuo prema gore u čeličnu matricu. Protok je mnogo mirniji od HPDC-a, tako da je manje zraka zarobljeno, a rezultirajući odljevak ima manju poroznost i veću mehaničku cjelovitost.
Sporiji stupanj punjenja znači dulja vremena ciklusa, ali poboljšana čvrstoća čini LPDC atraktivnim za strukturne dijelove bitne za sigurnost, aluminijske kotače, glave cilindra i komponente koje moraju izdržati pritisak ili opterećenje od zamora. Troškovi alata slični su alatima za trajne kalupe, a obujmi proizvodnje odgovaraju srednjem do visokom rasponu.
Investicijski lijev
Lijevanje po ulošku, koje se naziva i lijevanje po izgubljenom vosku, počinje voštanim uzorkom koji je obložen u nekoliko slojeva keramičke kaše kako bi se izgradila ljuska. Zatim se vosak rastali, ostavljajući precizan keramički kalup. U zagrijanu ljusku ulijeva se rastaljeni aluminij, a nakon skrućivanja keramika se odvaja.
Ova metoda proizvodi izvrsnu točnost dimenzija, fine detalje površine i složene unutarnje prolaze koji bi zahtijevali strojnu obradu u drugim procesima. Nedostatak je trošak: proizvodnja uzorka je radno intenzivna i troškovi po dijelu su visoki. Lijevanje po investiciji odgovara zamršenim komponentama koje zahtijevaju preciznost i gdje volumen ne opravdava alate za lijevanje pod pritiskom. Zrakoplovni nosači, dijelovi instrumenata i komponente medicinskih uređaja tipični su primjeri.
Lost Foam Casting
Odljev od izgubljene pjene koristi uzorak polistirenske pjene oblikovan točno kao završni dio. Uzorak je obložen propusnim vatrostalnim slojem, umetnut u nevezani pijesak, a zatim se rastaljeni aluminij izlije izravno na pjenu. Toplina isparava pjenu, a metal ispunjava nastalu šupljinu.
Budući da nema linija razdvajanja kalupa, izgubljeni pjenasti odljevci imaju izvrsnu konzistentnost dimenzija i mogu proizvesti složene sklopove koji su prethodno bili izrađeni od više dijelova. Proces koriste proizvođači automobila za glave cilindra, ispušne grane i blokove motora. Alati za uzorke pjene relativno su ekonomični, ali oprema za oblikovanje pjene i uzorci potrošnog materijala zahtijevaju pažljivu kontrolu procesa.
Kratka usporedba metode lijevanja
Sljedeća tablica sažima praktične raspone povezane sa svakim postupkom lijevanja aluminija. Stvarne brojke ovise o specifičnoj leguri, geometriji dijela i sposobnosti ljevaonice, stoga koristite ove vrijednosti kao smjernice za donošenje odluka, a ne kao apsolutne specifikacije.
| Proces | Tipična godišnja količina | Relativni trošak alata | Tolerancija dimenzija (mm) | Tipična završna obrada površine (Ra, µm) | Relativna cijena po dijelu |
|---|---|---|---|---|---|
| Lijevanje u pijesak | 1 – 10.000 | Niska | ±0,5 – ±2,5 | 6.3 – 12.5 | Niska at small volumes |
| Trajna plijesan | 5.000 – 100.000 | srednje | ±0,2 – ±0,8 | 1.6 – 6.3 | Umjereno |
| Lijevanje pod visokim pritiskom | 10.000 – 1.000.000 | visoko | ±0,1 – ±0,3 | 0,8 – 3,2 | Vrlo nisko pri velikim glasnoćama |
| Lijevanje pod niskim pritiskom | 10.000 – 300.000 | srednje-high | ±0,2 – ±0,5 | 1.6 – 6.3 | Niska to moderate |
| Investicijski lijev | 100 – 20.000 | srednje-high | ±0,1 – ±0,5 | 0,8 – 3,2 | visoko |
| Lost Foam Casting | 1.000 – 100.000 | srednje | ±0,5 – ±1,5 | 3.2 – 12.5 | Niska to moderate at scale |
Iz ove usporedbe proizlaze tri zaključka. Prvo, lijevanje u pijesak pobjeđuje kada je volumen spremnika mali, a proračun alata ograničen. Drugo, lijevanje pod visokim pritiskom postaje dominantno kako se godišnje količine penju u desetke tisuća jer trošak po dijelu naglo pada. Treće, trajni kalup i lijevanje pod niskim pritiskom nalaze se u sredini i blistaju kada je mehanička čvrstoća ili nepropusnost na pritisak prioritet.
Relativni trošak po gotovom dijelu
Stupčasti dijagram u nastavku prikazuje ponderiranu usporedbu troškova po gotovom dijelu pri tipičnim količinama proizvodnje. Lijevanje pod pritiskom predstavlja najveći trošak po dijelu, dok lijevanje pod visokim pritiskom postaje najekonomičnije u razmjeru.
Aluminijske legure koje se obično koriste u lijevanju
Razumijevanje vrsta procesa samo je pola odluke. Sama aluminijska legura utječe na to kako se dio ponaša tijekom rada i koliko dobro odgovara određenoj metodi lijevanja. Većina legura za lijevanje sadrži silicij i bakar za poboljšanje fluidnosti i čvrstoće. Donja tablica navodi najčešće komercijalne legure koje se koriste u gore opisanim procesima lijevanja.
| Legura | Tipičan proces | Vlačna čvrstoća (MPa) | Granica razvlačenja (MPa) | Istezanje (%) | Ključne karakteristike |
|---|---|---|---|---|---|
| A356 | pijesak, Permanent Mold, LPDC | 230 – 280 (prikaz, stručni). | 160 – 210 (prikaz, stručni). | 3 – 10 | Pogodan za toplinsku obradu, dobra duktilnost i otpornost na zamor |
| A380 | Lijevanje pod visokim pritiskom | 320 – 340 (prikaz, stručni). | 150 – 170 (prikaz, stručni). | 2 – 4 | Izvrsna livljivost i toplinska vodljivost |
| ADC12 | Lijevanje pod visokim pritiskom | 310 – 330 (prikaz, stručni). | 150 – 160 (prikaz, stručni). | 2 – 4 | Standardna japanska specifikacija, slična A380 |
| A360 | Lijevanje pod visokim pritiskom | 280 – 300 (prikaz, stručni). (prikaz, stručni). | 140 – 160 (prikaz, stručni). | 3 – 6 | Bolja otpornost na koroziju od A380 |
| A413 | Lijevanje pod visokim pritiskom | 280 – 300 (prikaz, stručni). (prikaz, stručni). | 130 – 150 (prikaz, stručni). | 3 – 5 | visoko silicon, excellent pressure tightness |
A356 je poželjna legura kada dizajn zahtijeva visoku duktilnost ili kada će dio biti toplinski obrađen do stanja T6. Često se kombinira s trajnim kalupom, lijevanjem pod niskim tlakom ili pijeskom jer ti postupci omogućuju sporije skrućivanje potrebno za razvoj dobrih mehaničkih svojstava.
A380 i ADC12 dominiraju svijetom tlačnog lijevanja. Njihov visok sadržaj silicija omogućuje im dobro uvlačenje u šupljine tankih stijenki, a njihov kratki raspon skrućivanja smanjuje vruće trganje. Loša strana je što se ne mogu lako popraviti zavarivanjem i ne preporučuju se za kasnije anodiziranje ako je potrebna svijetla ili postojana boja.
A360 nudi srednji put, s boljom otpornošću na koroziju i malo boljim istezanjem od A380, zadržavajući sposobnost lijevanja potrebnu za lijevanje pod pritiskom. A413 se odabire kada odljevak mora držati pritisak, kao što su tijela pumpe, kućišta kompresora ili blokovi hidrauličkih ventila.
Kako odabrati pravu metodu lijevanja aluminija
Odabir između tipova procesa postaje mnogo lakši kada se ključni čimbenici odluke poredaju sa stvarnim zahtjevima projekta. Sljedeće kartice opisuju šest čimbenika koji najčešće utiču na konačni odabir u našem dnevnom planiranju proizvodnje.
1. Annual Volume
Volumen je najjači pojedinačni prediktor izbora procesa. Ispod 5.000 komada, lijevanje u pijesak ili livenje po investiciji održava nisku amortizaciju alata. Od 5.000 do 50.000, stalni kalupi i procesi niskog tlaka uravnotežuju troškove i protok. Iznad 50.000, lijevanje pod visokim pritiskom obično pobjeđuje jer su visoki troškovi alata raspoređeni na veliku seriju.
2. Dimensional Tolerance
Ako dizajn zahtijeva zalihe za strojnu obradu od samo 0,3 mm ili elemente sklopa koji se mogu uskočiti i koji se ne mogu strojno obraditi, početna točka trebala bi biti visokotlačno tlačno lijevanje ili livenje po investiciji. Lijevanje u pijesak ne može držati stroge tolerancije na tankim dijelovima, a čak i trajno lijevanje u kalupu zahtijeva velikodušne dodatke za strojnu obradu za složene konture.
3. Surface Finish
Vidljive površine koje će biti premazane dekorativnim prahom ili eloksirane zahtijevaju glatku završnu obradu. Lijevanje pod visokim pritiskom daje najbolju površinu izravno iz kalupa. Trajno lijevanje u kalupe prihvatljivo je za mnoge industrijske dijelove. Odljevci od pijeska i izgubljene pjene obično zahtijevaju brušenje, poliranje ili punjenje prije kozmetičkih premaza.
4. Mechanical Integrity
Dijelovi koji nose strukturna opterećenja, cikluse pritiska ili zamora trebali bi izbjegavati lijevanje pod visokim tlakom osim ako dizajnerski tim nije uzeo u obzir poroznost. Lijevanje pod niskim pritiskom i trajno lijevanje u kalupe stvaraju gušće unutarnje strukture. A356 u stanju T6 nudi najbolju kombinaciju čvrstoće i duktilnosti među uobičajenim legurama za lijevanje.
5. Veličina dijela i debljina stijenke
Lijevanje u pijesak lako obrađuje vrlo velike dijelove i debele dijelove. Lijevanje pod visokim pritiskom ograničeno je veličinom komada stroja, a praktična debljina stijenke obično se kreće od 1,5 mm do 6 mm. Ako dio ima izbočinu debelih stijenki pored velike ravne površine, jedan proces može imati problema s popunjavanjem tankog dijela dok učvršćuje debeli dio bez skupljanja.
6. Secondary Operations
Rupe s navojem, brtvene površine i spojne površine gotovo uvijek zahtijevaju preciznu strojnu obradu. Proces lijevanja s boljom dosljednošću dimenzija smanjuje vrijeme obrade i otpad. Lijevanje pod visokim tlakom i livenje po investiciji dopuštaju minimalnu strojnu obradu, dok je za pješčane odljevke potrebno ukloniti nekoliko milimetara materijala na svakoj kritičnoj površini.
Praktični pristup je procijeniti dizajn prema dva pitanja koja su najvažnija. Prvo, koja je ukupna godišnja količina koja će se proizvesti tijekom vijeka trajanja alata? Drugo, koje površine i mehanička svojstva ne mogu biti ugroženi poroznošću? Odgovor na ova dva pitanja ukazat će na jedan ili dva procesa kandidata. Nakon toga, kratki razgovor s iskusnim proizvođačem odljevaka obično je dovoljan da suzi područje.
Ključna pitanja kvalitete u dijelovima od lijevanog aluminija
Bez obzira koja je metoda lijevanja odabrana, kupci bi trebali razumjeti čimbenike kvalitete koji odvajaju prihvatljivi odljev od skupog kvara na terenu. Najvažnija razmatranja su kontrola poroznosti, dodaci za strojnu obradu, cjelovitost površine i ponašanje toplinske obrade.
Poroznost i nepropusnost na pritisak
Poroznost je najčešći problem kvalitete kod lijevanja aluminija. Plinska poroznost nastaje kada se vodik otopi u tekućem metalu i izlazi iz otopine tijekom skrućivanja. Poroznost skupljanja nastaje kada se konačni tekući metal u teškom dijelu skrutne bez dovoljno metala za punjenje da ispuni prazninu. Tlačno nepropusne komponente kao što su tijela ventila i kućišta pumpe mogu propuštati duž međusobno povezanih pora. Odabir procesa značajno utječe na poroznost. Lijevanje pod visokim tlakom inherentno proizvodi finu plinsku poroznost zbog turbulentnog punjenja. Niskotlačno i trajno lijevanje u kalupe smanjuje turbulenciju i stoga smanjuje zadržavanje plina. Ljevaonice kontroliraju poroznost otplinjavanjem taline, optimiziranjem zatvarača, rashladnih kanala i korištenjem vakuumskih sustava u strojevima za tlačni lijev.
Dodatak za strojnu obradu i dimenzionalna strategija
Crteži dijelova često specificiraju konačne obrađene dimenzije, ali sam odljev mora osigurati dovoljno zaliha za alat za rezanje. Previše zaliha povećava vrijeme obrade i troškove; premalo zaliha riskira da ostanete bez materijala ako se odljevak pomakne u kalupu. Dobro dizajnirani odljevak posvećuje veliku pozornost osnovnim značajkama tako da se učvršćenja za strojnu obradu nalaze na istim površinama kao i alat. Lijevanje pod visokim tlakom može zadržati dosljedne dimenzije koje dopuštaju minimalne zalihe, dok je za lijevanje u pijesku potrebno veće dopuštenje zbog pomicanja kalupa i erozije pijeska.
Integritet površine i premazi
Aluminijski odljevci često se završavaju premazivanjem prahom, eloksiranjem ili pozlaćivanjem. Površinske nedostatke kao što su hladni zatvarači, linije protoka i bljesak moraju se ukloniti prije nanošenja premaza. Kod lijevanja pod visokim pritiskom, površinska poroznost se može otvoriti tijekom strojne obrade i uništiti kozmetičku kvalitetu anodiziranog dijela. Iz tog razloga, dekorativne primjene ponekad zahtijevaju alternativni postupak ili dodatni korak površinske obrade. Odljevci namijenjeni za vanjsku upotrebu imaju koristi od sloja pretvorbenog premaza prije premazivanja prahom, koji poboljšava prianjanje boje i otpornost na koroziju.
Heat Treatment and Aging
Ne mogu se sve aluminijske legure za lijevanje toplinski obrađivati. Legure kao što je A356 dobro reagiraju na obradu otopinom i umjetno starenje, proizvodeći značajna povećanja vlačne čvrstoće i tvrdoće. Legure za tlačni lijev kao što su A380 i ADC12 sadrže plinsku poroznost koja se širi tijekom obrade otopinom, uzrokujući površinske mjehuriće i izobličenje. Ako je toplinski obrađena čvrstoća težak zahtjev, dizajn bi trebao specificirati postupak i kombinaciju legure koja to podržava, kao što je niskotlačno trajno lijevanje u kalupe s A356-T6.
Zašto partner za kasting s punom uslugom poboljšava rezultate projekta
Jaz između dobrog crteža i pouzdanog proizvodnog odljevka popunjen je inženjerskim iskustvom, discipliniranom kontrolom procesa i integriranom proizvodnom sposobnošću. Mnogi kupci počinju kontaktiranjem nekoliko ljevaonica s 2D crtežom i ciljnom cijenom, samo da bi otkrili da pravi posao počinje nakon prihvaćanja ponude. Dizajn alata, prvi pregled proizvoda, razvoj parametara procesa i dodaci za strojnu obradu utječu na to hoće li konačni dio zadovoljiti otisak.
Proizvođač aluminijskih odljevaka s punom uslugom objedinjuje dizajn kalupa, lijevanje pod pritiskom, CNC strojnu obradu i završnu obradu površine pod jednim krovom. Ova struktura skraćuje komunikacijske petlje i smanjuje rizik da jedan dobavljač okrivi drugoga kada se pojavi dimenzionalni problem. Također omogućuje timu ljevaonice da optimizira geometriju lijevanja za proizvodnost prije izrade alata. U našem vlastitom proizvodnom tijeku rada, simulacija toka kalupa koristi se na svakom novom projektu kako bi se identificirali potencijalni problemi ispune, zone skupljanja i linije zavara prije rezanja čelika. Ovo napredno inženjerstvo smanjuje revizije alata i cikluse validacije.
Certifikacija sustava kvalitete također je važna. ISO 9001 i IATF 16949 uobičajena su očekivanja za industrijske i automobilske lance opskrbe. IATF 16949 posebno zahtijeva rigoroznu analizu načina kvara procesa, statističku kontrolu procesa i sustave sljedivosti od kojih koristi imaju svi kupci, a ne samo automobilske marke. Naš vlastiti pogon u Ningbou prošao je revizije ISO 9001:2015 i IATF 16949:2016 i održavamo odobrenje procjene okoliša za naše operacije lijevanja i strojne obrade.
Za bliži pogled na to kako se tipični projekt lijevanja kreće od rastaljenog metala do gotovog strojno obrađenog dijela, naš članak s detaljnim proizvodnim procesom prolazi redom kroz svaku fazu proizvodnje.
Precizni lijevani dijelovi od aluminijske legure za prilagođene industrijske primjene Ovaj primjer proizvoda ističe prilagođeno precizno lijevanje s CNC-strojno obrađenim montažnim površinama i raznim završnim obradama površina, što ga čini relevantnim za projekte koji zahtijevaju složene geometrije i niske tolerancije montaže. Pogledajte proizvod → 
Odljevci od aluminijske legure otporni na habanje za komponente sklone trenju Ovaj primjer odljevka pokazuje izbor legure otporne na habanje i površinske obrade prikladne za dijelove koji su pod čestim kontaktom i trenjem, nudeći uvid u proizvodnju po narudžbi usmjerenu na trajnost. Pogledajte proizvod → 
visoko-Temperature Resistant Aluminum Alloy Castings for Thermal Stability Dizajniran za dijelove izložene visokim ili promjenjivim temperaturama, ovaj primjer ilustrira kontrolu materijala i procesa kako bi se smanjio rizik od deformacije, s višestrukim opcijama obrade površine za otpornost na koroziju. Pogledajte proizvod → Gore prikazani proizvodi reprezentativni su primjeri iz naše povijesti proizvodnje. Oni demonstriraju raspon geometrija, završnih obrada i zahtjeva za performansama koje prilagođeni projekt lijevanja aluminija može pokriti. Ako vaš dio spada u sličnu kategoriju, tehnički pregled crteža i primjene brzo će otkriti treba li se koristiti lijevanje u pijesak, trajno lijevanje u kalupe ili lijevanje pod visokim pritiskom.
Često postavljana pitanja o vrstama aluminijskih odljevaka
Koja je metoda lijevanja aluminija najbolja za proizvodnju velikih količina?
Visokotlačni lijev pod pritiskom je najbrži i najekonomičniji proces za aluminijske dijelove proizvedene u velikim količinama. Vremena ciklusa su kratka, alati proizvode stotine tisuća snimaka, a dosljednost dimenzija smanjuje sekundarnu obradu. Godišnje količine iznad 50 000 dijelova normalni su teritorij za HPDC. Za količine između 10.000 i 50.000, lijevanje pod niskim pritiskom ili trajno lijevanje u kalupe može biti konkurentno kada se mehanička svojstva moraju poboljšati u odnosu na HPDC.
Koja je razlika između lijevanja pod pritiskom i trajnog lijevanja u kalupe?
Tlačnim lijevanjem rastaljeni aluminij se ubrizgava u čeličnu matricu pod visokim pritiskom i brzinom, dok se trajno lijevanje u kalup oslanja na gravitaciju ili niski tlak za punjenje čeličnog ili željeznog kalupa. Velika brzina ubrizgavanja kod tlačnog lijevanja omogućuje tanje stijenke i brže cikluse, ali povećava rizik od zarobljavanja zraka. Trajno lijevanje u kalupe proizvodi gušće, jače dijelove s boljom nepropusnošću na pritisak, ali uz sporije vrijeme ciklusa i s malo debljim minimalnim stijenkama.
Je li lijevanje u pijesak jeftinije od lijevanja pod pritiskom?
Za male količine, da. Alati za lijevanje u pijesku koštaju djelić alata za lijevanje pod pritiskom jer se pješčani kalup uništava nakon svake upotrebe i ne zahtijeva očvrsnuti alatni čelik. Kako godišnji obujam raste, cijena po dijelu lijevanja u pijesak ostaje visoka zbog sporije proizvodnje i opsežnih završnih radova. Lijevanje pod pritiskom postaje jeftinije po dijelu nakon što se trošak alata amortizira na dovoljno jedinica, obično nekoliko tisuća dijelova ili više.
Mogu li se aluminijski odljevci zavarivati ili popravljati lemljenjem?
Da, ali stopa uspjeha ovisi o procesu i leguri. Pijesak, trajni kalupi i niskotlačni odljevci s niskom plinskom poroznošću mogu se zavarivati s odgovarajućim dodatnim materijalom. Odljevke pod visokim pritiskom teško je zavariti jer se plinska poroznost širi u toplini zavarivanja i stvara mjehuriće. Ako se odljevak pod pritiskom mora zavarivati, HPDC potpomognut vakuumom može smanjiti poroznost dovoljno da zavarivanje bude moguće. A356 i slične legure dobro se zavaruju u stanju T6 sve dok punilo odgovara kemijskom sastavu legure.
Koja je najjača legura aluminija za lijevanje?
A356 lijevani u T6 toplinski obrađenom stanju općenito se smatra najjačom uobičajenom obitelji aluminijskih legura za lijevanje, s vlačnom čvrstoćom koja doseže 280 do 300 MPa i istezanjem od 3 do 10 posto, ovisno o metodi lijevanja. Neke specijalne legure poput A201 premašuju tu čvrstoću, ali su skupe i teške za lijevanje. Za visokotlačno lijevanje pod pritiskom, A380 pruža najbolju kombinaciju čvrstoće, livljivosti i ekonomičnosti.
Koliko je strojne obrade potrebno nakon lijevanja?
Visokotlačni tlačni odljevi često su podvrgnuti laganoj strojnoj obradi na brtvenim površinama i navojnim rupama, dok ostale površine ostaju izlivene. Trajni kalupi i odljevci pod niskim pritiskom obično zahtijevaju strojnu obradu na dodirnim površinama. Pješčani odljevci mogu zahtijevati tešku strojnu obradu zbog labavih tolerancija i pomaka kalupa. Dobro osmišljen proces lijevanja smanjuje vrijeme strojne obrade postavljanjem referentnih meta u istu snimku kao i kritične značajke i održavanjem čvrste ponovljivosti dimenzija od snimke do snimke.
Završne misli o odabiru postupka lijevanja aluminija
Različite vrste lijevanja aluminija nisu konkurentne tehnologije u smislu da je jedna univerzalno bolja. Lijevanje u pijesak, trajno lijevanje u kalupe, visokotlačno lijevanje pod pritiskom, niskotlačno lijevanje pod pritiskom, livenje u kalupe i lijevanje u izgubljenu pjenu zauzimaju logičnu poziciju u trokutu cijena-volumen-preciznost. Pravi izbor pojavljuje se kada se godišnji obujam proizvodnje, zahtjevi tolerancije, mehaničko opterećenje i specifikacije završne obrade zapišu i rangiraju.
Inženjeri koji odvoje malo više vremena u ranoj fazi pronalaženja izvora izbjegavaju najskuplje pogreške u projektu. Dio koji dobro teče u jednom procesu može imati skrivenu poroznost u drugom. Tolerancija dimenzija koja se može postići u HPDC-u može zahtijevati skupe prerade u lijevanju u pijesak. Tražiti od tehničkog tima ljevaonice da pregleda crtež prije početka izrade alata uvijek je najpametniji korak. Proizvođači odljevaka sa vlastitim alatom, strojnom obradom i sustavima kvalitete mogu brzo dati praktičan odgovor, jer su vidjeli iste vrste izazova u mnogim projektima.
Ako imate nacrt dijela i želite znati koja metoda lijevanja aluminija odgovara vašem projektu, najbrži je put poslati geometriju i potrebni godišnji volumen proizvođaču odljevaka na tehnički pregled. Razgovor će otkriti kompromise rano, dok su promjene u dizajnu još uvijek pristupačne.
