Inžinier nás raz kontaktoval ohľadom tlakovo liateho hliníkového krytu pre regulátor tlaku plynu. Mal podrobný CAD model, jasný ročný objemový cieľ a požiadavku na povrchovú úpravu, ktorá sa na papieri zdala primeraná. Jediné, na čo nevedel odpovedať, bolo, aký proces odlievania hliníka by mal jeho diel použiť. Odlievanie do piesku znelo príliš hrubo. Tlakové liatie znelo pred citáciou draho. Trvalé odlievanie do formy znelo ako kompromis, ktorý bez údajov nevedel vyhodnotiť. Toto váhanie je bežné medzi konštruktérmi, obstarávacími tímami a produktovými manažérmi, ktorí potrebujú hliníkové liate komponenty, ale nešpecializujú sa na zlievarenskú technológiu. Otázka, ktorú si stále kladú, je jednoduchá: aké sú rôzne typy hliníkových odliatkov a ako sa vlastne porovnávajú v reálnej výrobe?
Čo je odlievanie hliníka a prečo je výber procesu dôležitý?
Odlievanie hliníka je výrobný proces, pri ktorom sa roztavená hliníková zliatina nalieva, vstrekuje alebo inak zavádza do dutiny formy, ktorá definuje tvar hotového dielu. Akonáhle kov vychladne a stuhne, forma sa otvorí alebo vyberie a výsledná súčiastka sa vyčistí, skontroluje a často opracuje do finálnych rozmerov. Hliníkové zliatiny sú obľúbenými odlievacími materiálmi, pretože ponúkajú priaznivú rovnováhu nízkej hustoty, dobrej tepelnej a elektrickej vodivosti, prirodzenej odolnosti proti korózii a vynikajúcej zlievateľnosti v širokom rozsahu procesných podmienok.
Na výbere procesu záleží viac, ako si mnohí kupujúci uvedomujú. Ovplyvňuje nielen cenu dielu, ale aj mechanickú pevnosť, vnútornú neporušenosť, rozmerovú stálosť, textúru povrchu, dosiahnuteľnú hrúbku steny a koľko bude potrebné sekundárne opracovanie. Dve časti s rovnakou geometriou môžu fungovať úplne odlišne v závislosti od toho, či boli vyrobené liatím do piesku alebo vysokotlakovým liatím.
Pred porovnávaním jednotlivých procesov pomáha vybudovať si mentálny rámec. Každá metóda odlievania hliníka je variáciou rovnakej postupnosti: vytvorte dutinu, naplňte ju roztaveným kovom, kontrolujte tuhnutie a vytiahnite časť. Rozdiely spočívajú v tom, ako je dutina vyrobená, ako sa kov zavádza a ako rýchlo sa ochladzuje. Tieto tri premenné určujú takmer každý praktický rozdiel medzi liatím do piesku, liatím do stálej formy, tlakovým liatím, investičným liatím a liatím do stratenej peny.
Ak potrebujete ešte všeobecnejší úvod, náš kompletný sprievodca odlievaním hliníka pokrýva základný proces od surovej zliatiny po hotovú kontrolu. Tento článok sa zameriava na typy procesov a technické kompromisy, ktoré ich oddeľujú.
Hlavné typy odlievania hliníka
Priemyselná prax zoskupuje odlievanie hliníka do niekoľkých zavedených skupín. Niektoré sú definované materiálom formy, iné tlakom použitým na vyplnenie dutiny a ďalšie technológiou vzoru. Šesť typov opísaných nižšie pokrýva prevažnú väčšinu komerčných hliníkových odliatkov vyrábaných po celom svete. Každý z nich má odlišnú pozíciu, pokiaľ ide o náklady, objem, presnosť a mechanický výkon.
Odlievanie do piesku
Na liatie do piesku sa používa forma vyrobená z utlačeného piesku zmiešaného s hlinou alebo chemickými spojivami. Drevený, živicový alebo kovový vzor vytvára dutinu v piesku. Potom, čo sa roztavený hliník naleje gravitačne a nechá sa vychladnúť, piesková forma sa rozbije, aby sa uvoľnil odliatok.
Pretože forma je zničená po každom cykle, odlievanie do piesku má najnižšie náklady na nástroje spomedzi hlavných procesov. Prototypové množstvá a malé výrobné série sú ekonomicky životaschopné. Praktické sú aj veľké a geometricky zložité diely a žiadna hliníková zliatina nie je zakázaná. Kompromisom je hrubšia povrchová úprava, voľnejšie rozmerové tolerancie a pomalšie časy cyklu v porovnaní s trvalou formou alebo odlievaním.
Odlievanie do piesku je rozumným východiskovým bodom, keď je ročné množstvo nízke a keď obrábanie odoberie veľké množstvo povrchového materiálu.
Trvalé odlievanie foriem
Trvalé odlievanie do formy, niekedy nazývané gravitačné liatie, používa opakovane použiteľnú oceľovú alebo liatinovú formu, do ktorej sa roztavený hliník naleje gravitáciou alebo sa nakloní, aby sa zlepšil prietok. Kovová forma rýchlo odoberá teplo, čím sa zjemňuje štruktúra zŕn a zlepšujú mechanické vlastnosti v porovnaní s odlievaním do piesku.
Tento proces zaberá stred medzi liatím do piesku a vysokotlakovým liatím. Náklady na nástroje sú mierne, výrobné rýchlosti sú slušné a povrchová úprava je výrazne lepšia ako piesok. Vyhovuje výrobným sériám niekoľko tisíc až desiatok tisíc dielov ročne, najmä pre kryty, konzoly a konštrukčné komponenty, ktoré vyžadujú vyššiu integritu, než môže ponúknuť liatie do piesku.
Vysokotlakové odlievanie
Vysokotlakové liatie, často označované skratkou HPDC, je proces, ktorý sa najviac spája s veľkoobjemovými hliníkovými komponentmi. Roztavený hliník sa vstrekuje do presnej oceľovej matrice vysokou rýchlosťou a pod vysokým tlakom, často viac ako 10 000 psi aplikovaným na kov.
HPDC poskytuje extrémne rýchle časy cyklu, zvyčajne od 30 sekúnd do niekoľkých minút na jeden záber. Tenké steny, zložité vnútorné geometrie a jemné detaily povrchu je možné vyrábať opakovane. Rozmerové tolerancie sú prísnejšie ako akékoľvek iné bežné metódy odlievania, a preto sa bloky automobilových motorov, skrine prevodoviek, skrine motorov a nespočetné množstvo elektronických krytov vyrábajú týmto spôsobom.
Hlavným obmedzením je pórovitosť. Vysokorýchlostné vstrekovanie môže zachytiť vzduch a plyn vo vnútri kovu, čím sa vytvárajú mikrodutiny, ktoré znižujú tlakovú tesnosť a obmedzujú schopnosť zvárať alebo tepelne spracovávať diel. Vysokokvalitné tlakové kolieska to minimalizujú pomocou kontrolovaných profilov vstrekovania, vákuovej podpory a starostlivého dizajnu vtokov.
Nízkotlakové odlievanie
Nízkotlakové odlievanie plní formu zospodu pomocou tlaku inertného plynu, zvyčajne niekoľkých psi, na vytlačenie roztaveného hliníka smerom nahor do oceľovej formy. Prúdenie je oveľa pokojnejšie ako HPDC, takže sa zachytí menej vzduchu a výsledný odliatok má nižšiu pórovitosť a vyššiu mechanickú integritu.
Nižšia rýchlosť plnenia znamená dlhšie časy cyklov, ale vďaka vylepšenej hlučnosti je LPDC atraktívny pre konštrukčné diely dôležité z hľadiska bezpečnosti, hliníkové kolesá, hlavy valcov a komponenty, ktoré musia odolávať tlaku alebo únavovému zaťaženiu. Náklady na nástroje sú podobné ako na nástroje na trvalé formy a objemy výroby zodpovedajú strednému až vysokému rozsahu.
Investičný casting
Investičné odlievanie, tiež nazývané odlievanie do strateného vosku, začína voskovým vzorom, ktorý je potiahnutý niekoľkými vrstvami keramickej kaše, aby sa vytvorila škrupina. Vosk sa potom roztaví a zostane precízna keramická forma. Do zohriatej škrupiny sa naleje roztavený hliník a po stuhnutí sa keramika odlomí.
Táto metóda vytvára vynikajúcu rozmerovú presnosť, jemné detaily povrchu a zložité vnútorné priechody, ktoré by si vyžadovali obrábanie v iných procesoch. Nevýhodou sú náklady: výroba modelov je náročná na prácu a náklady na diel sú vysoké. Investičné liatie vyhovuje zložitým komponentom, ktoré vyžadujú presnosť a kde objem neoprávňuje nástroje na tlakové liatie. Typickými príkladmi sú letecké držiaky, časti prístrojov a súčasti medicínskych zariadení.
Odlievanie stratenej peny
Odliatok zo stratenej peny využíva vzor polystyrénovej peny v tvare presne ako finálna časť. Vzor je potiahnutý priepustnou žiaruvzdornou vrstvou, uloženou v nespojenom piesku a potom sa roztavený hliník naleje priamo na penu. Teplo odparí penu a kov vyplní výslednú dutinu.
Pretože neexistujú žiadne deliace línie formy, odliatky zo stratenej peny majú vynikajúcu rozmerovú konzistenciu a môžu vytvárať zložité zostavy, ktoré boli predtým vyrobené z viacerých častí. Tento proces používajú výrobcovia automobilov pre hlavy valcov, výfukové potrubia a bloky motorov. Nástroje na vytváranie penových vzorov sú relatívne ekonomické, ale zariadenie na formovanie peny a spotrebné vzory vyžadujú starostlivú kontrolu procesu.
Porovnanie metód odlievania v skratke
Nasledujúca tabuľka sumarizuje praktické rozsahy spojené s každým procesom odlievania hliníka. Skutočné hodnoty závisia od konkrétnej zliatiny, geometrie dielu a schopnosti zlievarne, takže tieto hodnoty používajte skôr ako usmernenia pre rozhodovanie než ako absolútne špecifikácie.
| Proces | Typický ročný objem | Relatívne náklady na nástroje | Rozmerová tolerancia (mm) | Typická povrchová úprava (Ra, µm) | Relatívne náklady na diel |
|---|---|---|---|---|---|
| Odlievanie do piesku | 1 – 10 000 | Nízka | ±0,5 – ±2,5 | 6.3 – 12.5 | Nízka at small volumes |
| Trvalá pleseň | 5 000 – 100 000 | Stredná | ±0,2 – ±0,8 | 1,6 – 6,3 | Mierne |
| Vysokotlakové odlievanie | 10 000 – 1 000 000 | Vysoká | ±0,1 – ±0,3 | 0,8 – 3,2 | Veľmi nízka pri vysokých hlasitostiach |
| Nízkotlakové odlievanie | 10 000 – 300 000 | Stredná-high | ±0,2 – ±0,5 | 1,6 – 6,3 | Nízka to moderate |
| Investičný casting | 100 – 20 000 | Stredná-high | ±0,1 – ±0,5 | 0,8 – 3,2 | Vysoká |
| Odlievanie stratenej peny | 1 000 – 100 000 | Stredná | ±0,5 – ±1,5 | 3.2 – 12.5 | Nízka to moderate at scale |
Z tohto porovnania vychádzajú tri závery. Po prvé, liatie do piesku vyhráva, keď je objem nádrže malý a rozpočet na nástroje je obmedzený. Po druhé, vysokotlakové liatie sa stáva dominantným, pretože ročné množstvá sa šplhajú do desiatok tisíc, pretože náklady na diel prudko klesajú. Po tretie, trvalá forma a nízkotlakové liatie sú umiestnené v strede a žiaria, keď je prioritou mechanická pevnosť alebo tlaková tesnosť.
Relatívne náklady na hotový diel
Stĺpcový graf nižšie zobrazuje vážené porovnanie nákladov na hotový diel pri typických objemoch výroby. Investičné liatie predstavuje najvyššie náklady na diel, zatiaľ čo vysokotlakové liatie sa stáva najekonomickejším v meradle.
Hliníkové zliatiny bežne používané pri odlievaní
Pochopenie typov procesov je len polovica rozhodnutia. Samotná hliníková zliatina ovplyvňuje, ako sa dielec správa v prevádzke a ako dobre vyhovuje danej metóde odlievania. Väčšina odlievacích zliatin obsahuje kremík a meď na zlepšenie tekutosti a pevnosti. V tabuľke nižšie sú uvedené najbežnejšie komerčné zliatiny používané vo vyššie popísaných procesoch odlievania.
| Zliatina | Typický proces | Pevnosť v ťahu (MPa) | Medza klzu (MPa) | Predĺženie (%) | Kľúčové vlastnosti |
|---|---|---|---|---|---|
| A356 | Piesok, Permanent Mold, LPDC | 230 – 280 | 160 – 210 | 3 – 10 | Tepelne spracovateľný, dobrá ťažnosť a odolnosť proti únave |
| A380 | Vysokotlakové odlievanie | 320 – 340 | 150 – 170 | 2 – 4 | Vynikajúca zlievateľnosť a tepelná vodivosť |
| ADC12 | Vysokotlakové odlievanie | 310 – 330 | 150 – 160 | 2 – 4 | Štandardná japonská špecifikácia, podobná A380 |
| A360 | Vysokotlakové odlievanie | 280 – 300 | 140 – 160 | 3 – 6 | Lepšia odolnosť proti korózii ako A380 |
| A413 | Vysokotlakové odlievanie | 280 – 300 | 130 – 150 | 3 – 5 | Vysoká silicon, excellent pressure tightness |
A356 je preferovaná zliatina, keď konštrukcia vyžaduje vysokú ťažnosť alebo keď bude dielec tepelne spracovaný do stavu T6. Často sa kombinuje s trvalou formou, nízkotlakovým alebo pieskovým odlievaním, pretože tieto procesy umožňujú pomalšie tuhnutie potrebné na rozvoj dobrých mechanických vlastností.
A380 a ADC12 dominujú vo svete tlakového liatia. Ich vysoký obsah kremíka umožňuje ich dobré zatekanie do tenkostenných dutín a ich krátky rozsah tuhnutia znižuje trhanie za tepla. Nevýhodou je, že sa nedajú ľahko opraviť zvarom a neodporúčajú sa na neskoršie eloxovanie, ak sa vyžaduje jasná alebo konzistentná farba.
A360 ponúka strednú cestu s lepšou odolnosťou proti korózii a o niečo lepším predĺžením ako A380, pričom si zachováva zlievateľnosť potrebnú na tlakové liatie. A413 sa vyberie, keď odliatok musí udržiavať tlak, ako sú telesá čerpadiel, skrine kompresorov alebo bloky hydraulických ventilov.
Ako si vybrať správnu metódu odlievania hliníka
Výber medzi typmi procesov je oveľa jednoduchší, keď sú kľúčové rozhodovacie faktory zoradené podľa skutočných požiadaviek projektu. Nasledujúce karty popisujú šesť faktorov, ktoré najčastejšie riadia konečný výber v našom každodennom plánovaní výroby.
1. Ročný objem
Objem je najsilnejším jediným prediktorom výberu procesu. Menej ako 5 000 kusov odlievanie do piesku alebo investičné liatie udržuje amortizáciu nástrojov na nízkej úrovni. Od 5 000 do 50 000, trvalé formy a nízkotlakové procesy vyrovnávajú náklady a priepustnosť. Nad 50 000 zvyčajne vyhráva vysokotlakové liatie, pretože vysoké náklady na nástroje sú rozložené na veľkú dávku.
2. Rozmerová tolerancia
Ak si návrh vyžaduje obrábací materiál s hrúbkou len 0,3 mm alebo prvky zaklapávacej zostavy, ktoré sa nedajú opracovať, východiskovým bodom by malo byť vysokotlakové liatie alebo odlievanie. Pieskové liatie nemôže dodržať úzke tolerancie na tenkých prvkoch a dokonca aj odlievanie do trvalej formy si vyžaduje veľkorysé tolerancie na obrábanie zložitých kontúr.
3. Povrchová úprava
Viditeľné povrchy, ktoré dostanú dekoratívny práškový náter alebo elox, vyžadujú hladký povrch ako odliatok. Vysokotlakové odlievanie poskytuje najlepší povrch priamo z formy. Trvalé odlievanie foriem je prijateľné pre mnohé priemyselné diely. Pieskové odliatky a odliatky zo stratenej peny zvyčajne vyžadujú brúsenie, leštenie alebo tmel pred kozmetickým náterom.
4. Mechanická integrita
Časti nesúce konštrukčné zaťaženie, tlakové alebo únavové cykly by sa mali vyhýbať vysokotlakovému odlievaniu, pokiaľ konštrukčný tím nezohľadnil pórovitosť. Nízkotlakové liatie do formy a trvalé liatie do formy vytvárajú hustejšie vnútorné štruktúry. A356 v stave T6 ponúka najlepšiu kombináciu pevnosti a ťažnosti spomedzi bežných odlievacích zliatin.
5. Veľkosť časti a hrúbka steny
Pieskové odlievanie ľahko zvládne veľmi veľké diely a hrubé časti. Odlievanie pod vysokým tlakom je obmedzené veľkosťou výstrelu stroja a praktická hrúbka steny sa zvyčajne pohybuje od 1,5 mm do 6 mm. Ak má súčiastka hrubostenný výstupok vedľa veľkej plochej oblasti, jeden proces môže mať problémy s vyplnením tenkej sekcie a zároveň tuhnutím hrubej sekcie bez zmrštenia.
6. Sekundárne operácie
Otvory so závitom, tesniace plochy a lícujúce plochy takmer vždy vyžadujú presné opracovanie. Proces odlievania s lepšou rozmerovou konzistenciou znižuje čas obrábania a odpad. Vysokotlakové liatie a investičné liatie umožňujú minimálne obrábanie, zatiaľ čo pieskové odliatky si môžu vyžadovať odstránenie niekoľkých milimetrov materiálu na každom kritickom povrchu.
Praktickým prístupom je vyhodnotiť dizajn podľa dvoch otázok, ktoré sú najdôležitejšie. Po prvé, aké je celkové ročné množstvo, ktoré sa vyrobí počas životnosti nástroja? Po druhé, ktoré povrchy a mechanické vlastnosti nemôžu byť ohrozené pórovitosťou? Odpoveď na tieto dve otázky bude smerovať k jednému alebo dvom kandidátskym procesom. Odtiaľ zvyčajne stačí krátky rozhovor so skúseným výrobcom odliatkov na zúženie poľa.
Kľúčové požiadavky na kvalitu hliníkových odliatkov
Bez ohľadu na zvolenú metódu odlievania by kupujúci mali pochopiť faktory kvality, ktoré oddeľujú prijateľné odlievanie od nákladného zlyhania na poli. Najdôležitejšími faktormi sú kontrola pórovitosti, prídavky na obrábanie, integrita povrchu a správanie pri tepelnom spracovaní.
Pórovitosť a tlaková tesnosť
Pórovitosť je najčastejším problémom kvality pri odlievaní hliníka. Pórovitosť plynu vzniká, keď sa vodík rozpúšťa v tekutom kove a vychádza z roztoku počas tuhnutia. Poréznosť zmršťovania sa vytvára, keď konečný tekutý kov v ťažkej časti stuhne bez dostatočného množstva privádzaného kovu na vyplnenie dutiny. Tlakotesné komponenty, ako sú telesá ventilov a telesá čerpadiel, môžu presakovať pozdĺž prepojených pórov. Výber procesu významne ovplyvňuje pórovitosť. Vysokotlakové liatie v podstate vytvára jemnú pórovitosť plynu v dôsledku turbulentnej náplne. Nízkotlakové a trvalé odlievanie do formy znižuje turbulencie, a tým znižuje zachytávanie plynov. Zlievárne regulujú pórovitosť odplyňovaním taveniny, optimalizáciou vtoku, chladiacich kanálov a používaním vákuových systémov v strojoch na tlakové liatie.
Prídavok na obrábanie a rozmerová stratégia
Výkresy dielov často špecifikujú konečné opracované rozmery, ale samotný odliatok musí poskytnúť dostatok materiálu pre rezný nástroj. Príliš veľa zásob zvyšuje čas obrábania a náklady; príliš málo zásob riskuje, že dôjde materiál, ak sa odliatok posunie v matrici. Dobre navrhnutý odliatok venuje veľkú pozornosť základným prvkom, takže obrábacie prípravky sú umiestnené mimo rovnakých povrchov ako nástroj. Vysokotlakové liatie do formy môže mať konzistentné rozmery, ktoré umožňujú minimálnu zásobu, zatiaľ čo liatie do piesku si vyžaduje väčšie tolerancie kvôli posunu formy a erózii piesku.
Integrita povrchu a nátery
Hliníkové odliatky sú často povrchovo upravené práškovým lakovaním, eloxovaním alebo pokovovaním. Povrchové chyby, ako sú studené uzávery, prietokové línie a výrony, musia byť pred náterom odstránené. Pri vysokotlakovom odlievaní sa môže povrchová pórovitosť počas obrábania otvoriť a zničiť kozmetickú kvalitu eloxovaného dielu. Z tohto dôvodu si dekoratívne aplikácie niekedy vyžadujú alternatívny proces alebo dodatočný krok povrchovej úpravy. Odliatky určené na vonkajšie použitie ťažia z konverznej vrstvy pred práškovým lakovaním, ktorá zlepšuje priľnavosť farby a odolnosť proti korózii.
Tepelné spracovanie a starnutie
Nie všetky zliatiny hliníka môžu byť tepelne spracované. Zliatiny ako A356 dobre reagujú na ošetrenie roztokom a umelé starnutie, čím sa výrazne zvyšuje pevnosť v ťahu a tvrdosť. Zliatiny na tlakové liatie ako A380 a ADC12 obsahujú pórovitosť plynu, ktorá sa pri spracovaní v roztoku rozširuje a spôsobuje na povrchu pľuzgiere a deformácie. Ak je pevnosť tepelne upravená tvrdou požiadavkou, návrh by mal špecifikovať kombináciu procesu a zliatiny, ktorá ju podporuje, ako je napríklad nízkotlakové odlievanie do trvalej formy s A356-T6.
Prečo full-service castingový partner zlepšuje výsledky projektu
Medzera medzi dobrým výkresom a spoľahlivým výrobným odlievaním je vyplnená inžinierskymi skúsenosťami, disciplinovaným riadením procesu a integrovanou výrobnou kapacitou. Mnoho kupujúcich začína kontaktovaním niekoľkých zlievarní s 2D výkresom a cieľovou cenou, aby zistili, že skutočná práca sa začína až po prijatí ponuky. Konštrukcia nástrojov, kontrola prvého výrobku, vývoj parametrov procesu a úpravy na obrábanie – to všetko ovplyvňuje, či finálna súčiastka spĺňa požiadavky tlače.
Kompletný výrobca hliníkových odliatkov prináša dizajn foriem, tlakové liatie, CNC obrábanie a povrchovú úpravu pod jednou strechou. Táto štruktúra skracuje komunikačné slučky a znižuje riziko, že jeden dodávateľ obviní druhého, keď sa objaví problém s rozmermi. To tiež umožňuje zlievárenskému tímu optimalizovať geometriu odliatku pre vyrobiteľnosť ešte pred výrobou nástroja. V našom vlastnom výrobnom pracovnom postupe sa pri každom novom projekte používa simulácia toku formy na identifikáciu potenciálnych problémov s výplňou, zmršťovacích zón a zvarových línií pred rezaním akejkoľvek ocele. Toto predchádzajúce inžinierstvo redukuje revízie nástrojov a overovacie cykly.
Dôležitá je aj certifikácia systému kvality. ISO 9001 a IATF 16949 sú spoločné očakávania pre priemyselné a automobilové dodávateľské reťazce. Najmä IATF 16949 vyžaduje dôslednú analýzu režimu zlyhania procesov, štatistickú kontrolu procesov a systémy sledovateľnosti, ktoré sú prospešné pre každého zákazníka, nielen pre automobilové značky. Naše vlastné zariadenie v Ningbo prešlo auditmi ISO 9001:2015 a IATF 16949:2016 a pre naše operácie odlievania a obrábania udržujeme schválenie environmentálneho hodnotenia.
Pre bližší pohľad na to, ako typický projekt odlievania prechádza od roztaveného kovu k hotovému obrobenému dielu, náš podrobný článok o výrobnom procese postupne prechádza každou fázou výroby.
Presné liate diely z hliníkovej zliatiny pre zákazkové priemyselné aplikácie Tento príklad produktu vyzdvihuje prispôsobené presné odlievanie s CNC obrábanými montážnymi plochami a rôznymi povrchovými úpravami, vďaka čomu je relevantný pre projekty vyžadujúce zložité geometrie a prísne montážne tolerancie. Zobraziť produkt → 
Odliatky z hliníkovej zliatiny odolné voči opotrebeniu pre komponenty náchylné na trenie Tento príklad odliatku demonštruje výber zliatiny odolnej voči opotrebovaniu a povrchové úpravy vhodné pre diely s častým kontaktom a trením, čo ponúka pohľad na zákazkovú výrobu zameranú na odolnosť. Zobraziť produkt → 
Vysoká-Temperature Resistant Aluminum Alloy Castings for Thermal Stability Tento príklad, navrhnutý pre diely vystavené vysokým alebo kolísavým teplotám, ilustruje riadenie materiálu a procesu na zníženie rizika deformácie s viacerými možnosťami povrchovej úpravy pre odolnosť proti korózii. Zobraziť produkt → Vyššie uvedené produkty sú reprezentatívnymi príkladmi z našej výrobnej histórie. Ukazujú rozsah geometrií, povrchových úprav a požiadaviek na výkon, ktoré môže pokryť projekt odlievania hliníka na mieru. Ak váš diel spadá do podobnej kategórie, technická kontrola výkresu a aplikácie rýchlo odhalí, či by sa malo použiť liatie do piesku, liatie do stálej formy alebo liatie pod vysokým tlakom.
Často kladené otázky o typoch hliníkových odliatkov
Ktorý spôsob odlievania hliníka je najlepší pre veľkoobjemovú výrobu?
Vysokotlakové liatie je najrýchlejší a najhospodárnejší proces pre hliníkové diely vyrábané vo veľkom objeme. Časy cyklu sú krátke, nástroje produkujú státisíce záberov a rozmerová konzistencia znižuje sekundárne obrábanie. Ročné objemy nad 50 000 dielov sú bežným územím pre HPDC. Pre objemy medzi 10 000 a 50 000 môže byť nízkotlakové liatie alebo liatie do stálej formy konkurencieschopné, keď sa mechanické vlastnosti musia zlepšiť oproti HPDC.
Aký je rozdiel medzi tlakovým liatím a trvalým odlievaním formy?
Tlakové liatie vstrekuje roztavený hliník do oceľovej formy pri vysokom tlaku a rýchlosti, zatiaľ čo trvalé odlievanie formy sa spolieha na gravitáciu alebo nízky tlak na vyplnenie oceľovej alebo železnej formy. Vysoká rýchlosť vstrekovania pri tlakovom liatí umožňuje tenšie steny a rýchlejšie cykly, ale zvyšuje riziko zachytenia vzduchu. Trvalé odlievanie do formy vytvára hustejšie, pevnejšie diely s lepšou tlakovou tesnosťou, ale pri pomalšom čase cyklu a s mierne hrubšími minimálnymi stenami.
Je liatie do piesku lacnejšie ako liatie pod tlakom?
Pre malé množstvá áno. Nástroje na liatie do piesku stoja zlomok nástrojov na tlakové liatie, pretože piesková forma sa po každom použití zničí a nevyžaduje si kalenú nástrojovú oceľ. S rastúcim ročným objemom zostávajú náklady na liatie do piesku vysoké v dôsledku pomalšej výroby a rozsiahlych dokončovacích prác. Odlievanie pod tlakom sa stáva lacnejšie na diel, keď sa náklady na nástroje amortizujú na dostatočný počet jednotiek, zvyčajne niekoľko tisíc dielov alebo viac.
Môžu byť hliníkové odliatky zvárané alebo spájkované?
Áno, ale miera úspechu závisí od procesu a zliatiny. Pieskové, trvalé formy a nízkotlakové odliatky s nízkou pórovitosťou plynu možno zvárať s vhodným prídavným materiálom. Vysokotlakové odliatky sa ťažko zvárajú, pretože pórovitosť plynu expanduje teplom zvaru a vytvára bubliny. Ak sa tlakový odliatok musí zvárať, vákuovo podporované HPDC môže dostatočne znížiť pórovitosť, aby bolo možné zváranie. A356 a podobné zliatiny sa dobre zvárajú v stave T6, pokiaľ plnivo zodpovedá chemickému zloženiu zliatiny.
Aká je najpevnejšia zliatina hliníka?
A356 odliaty v tepelne upravenom stave T6 je všeobecne považovaný za najpevnejšiu bežnú rodinu hliníkových odlievacích zliatin s pevnosťou v ťahu dosahujúcou 280 až 300 MPa a predĺžením 3 až 10 percent v závislosti od spôsobu odlievania. Niektoré špeciálne zliatiny, ako napríklad A201, presahujú túto pevnosť, ale sú drahé a ťažko sa odlievajú. Pre vysokotlakové odlievanie poskytuje A380 najlepšiu kombináciu pevnosti, zlievateľnosti a hospodárnosti.
Koľko opracovania je potrebné po odliatí?
Vysokotlakové odliatky často podliehajú ľahkému opracovaniu tesniacich plôch a závitových otvorov, zatiaľ čo ostatné povrchy zostávajú odliate. Trvalá forma a nízkotlakové odliatky zvyčajne vyžadujú opracovanie lícujúcich povrchov. Pieskové odliatky môžu vyžadovať ťažké opracovanie kvôli voľným toleranciám a posunu formy. Dobre navrhnutý proces odlievania skracuje čas obrábania umiestnením referenčných terčov do rovnakého výstrelu ako kritické prvky a udržiavaním presnej opakovateľnosti rozmerov od výstrelu k výstrelu.
Záverečné úvahy o výbere procesu odlievania hliníka
Rôzne typy hliníkových odliatkov nie sú konkurenčnými technológiami v tom zmysle, že jedna je všeobecne lepšia. Odlievanie do piesku, liatie do stálej formy, vysokotlakové liatie, nízkotlakové liatie, investičné liatie a liatie stratenej peny zaujímajú logickú pozíciu v trojuholníku cena-objem-presnosť. Správna voľba sa objaví, keď sa zapíše a zoradí ročný objem výroby, požiadavky na toleranciu, mechanické zaťaženie a špecifikácie konečnej úpravy.
Inžinieri, ktorí si v počiatočnej fáze získavania zdrojov venujú trochu času navyše, sa vyhnú najdrahším chybám v projekte. Časť, ktorá dobre tečie v jednom procese, môže mať v inom procese skrytú pórovitosť. Rozmerová tolerancia, ktorá je dosiahnuteľná v HPDC, môže vyžadovať nákladné prepracovanie pri odlievaní do piesku. Požiadať technický tím zlievarne, aby skontroloval výkres pred začatím výroby nástrojov, je vždy tým najrozumnejším krokom. Výrobcovia odliatkov s vlastnými nástrojmi, obrábaním a systémami kvality môžu rýchlo poskytnúť praktickú odpoveď, pretože v mnohých projektoch videli rovnaké typy výziev.
Ak máte výkres dielu a chcete vedieť, ktorá metóda odlievania hliníka vyhovuje vášmu projektu, najrýchlejším spôsobom je poslať geometriu a požadovaný ročný objem výrobcovi odliatku na technickú kontrolu. Konverzácia ukáže kompromisy čoskoro, zatiaľ čo zmeny dizajnu sú stále cenovo dostupné. $
