Diely na odlievanie hliníka a odlievanie hliníka do piesku: Procesy, aplikácie a údržba
Hliníkové komponenty opúšťajú výrobnú halu viac ako jednou cestou. Niektoré sa formujú pod vysokým tlakom vo vnútri kalenej oceľovej matrice, iné sa formujú pomaly vo vnútri vrstvy viazaného piesku. Výber medzi hliníkové tlakové odliatky a hliníkové komponenty liate do piesku závisí od hrúbky steny, objemu objednávky, rozpočtu na nástroje a hotového povrchu, ktorý projekt skutočne potrebuje. V nasledujúcich častiach sa dozviete, ako jednotlivé metódy fungujú, kde sa používajú, čo sa môže počas tvarovania pokaziť a ako by sa mal hotový hliníkový hardvér čistiť, keď je v prevádzke.
Prísne opakovateľné tolerancie
Vysokotlakové vstrekovanie vyplní dutinu matrice za zlomok sekundy, takže hrúbka steny a polohy otvoru sa tesne opakujú od prvého výstrelu po desaťtisícinu. Táto konzistencia je dôvod hliníkové tlakové odliatky sú zvolené pre kryty a konzoly, ktoré sa musia priskrutkovať k protiľahlým komponentom bez ručnej montáže.
Schopnosť tenkých stien
Pretože roztavený hliník je vtláčaný do dutiny pod tlakom a nie leje sa gravitáciou, steny tenké ako jeden milimeter sa môžu stále úplne vyplniť pred zamrznutím kovu, čo udržuje hotové diely ľahké bez obetovania tuhosti.
Hladký ako liaty povrch
Oceľové matrice dodávajú jemnú povrchovú štruktúru priamo odliatku, čím sa znižuje alebo odstraňuje potreba sekundárneho opracovania na kozmetických plochách a znižuje sa množstvo následného spracovania, ktoré si puzdro alebo krycia doska vyžaduje pred odoslaním.
Efektívne pri objeme
Časy cyklov merané v sekundách a nie v minútach robia proces vhodný na spustenie rovnakej geometrie tisíckrát, čo je dôvod, prečo sa držiaky motora, skrine prevodovky a elektronické kryty spoliehajú na túto metódu, keď je návrh dokončený.
Výhody pieskového odlievania hliníkových dielov
Odlievanie do piesku má iný prístup a svoje miesto si získava z iného súboru dôvodov. Namiesto lisovania kovu do vytvrdenej matrice proces nabaľuje okolo vzoru piesok zmiešaný so spojivom, potom vzor odstráni, aby zostala dutina, ktorú roztavený hliník vypĺňa gravitáciou. To mení ekonomiku a geometriu, ktorú je možné prakticky vyrobiť.
Nízke investície do nástrojov
Vzory môžu byť vyrobené z dreva, peny alebo 3D tlačeného plastu namiesto tvrdenej ocele, čo znižuje počiatočné náklady na vytvorenie nového čísla dielu a skracuje čas medzi hotovým výkresom a prvou vzorkou.
Možnosť veľkých sekcií
Gravitačné liatie nestanovuje rovnaké tlakové limity ako pri tlakovom liatí, takže telesá čerpadiel, skrine prevodoviek a základne strojov s hrúbkou sekcie ďaleko presahujúcou to, čo matrica môže bezpečne zvládnuť, vychádzajú z formy bez problémov.
Flexibilita dizajnu medzi behmi
Vzor je možné rýchlo prepracovať alebo vyrezať nový, keď sa dizajn zmení, čím sa vyhnete zdĺhavému času a nákladom na úpravu alebo výmenu oceľovej matrice zakaždým, keď je potrebné počas vývoja upraviť rozmer.
Vhodné pre beh s nízkym objemom
Tam, kde je potrebných len niekoľko jednotiek alebo krátka výrobná séria, rozloženie nákladov na oceľovú matricu na tak málo dielov má len zriedka zmysel, takže pieskové formy zostávajú praktickejšou cestou pre prototypy a obmedzené sériové práce.
Porovnanie parametrov odlievania vedľa seba
V tabuľke nižšie sú uvedené tri najbežnejšie spôsoby tvarovania hliníka oproti premenným, ktoré najčastejšie rozhodujú o tom, do ktorej z nich by mal byť výkres smerovaný.
| Parameter | Odlievanie pod tlakom | Odlievanie do piesku | Trvalé odlievanie foriem |
|---|---|---|---|
| Náklady na nástroje | Vysoká | Nízka | Stredná |
| Presnosť rozmerov | typicky ±0,05 až 0,1 mm | typicky ±0,5 až 1,5 mm | typicky ±0,2 až 0,5 mm |
| Odporúčaná veľkosť dávky | Tisíce a viac | Jednotlivé jednotky až niekoľko stoviek | Stovky až niekoľko tisíc |
| Dosiahnuteľná hrúbka steny | 1 mm až 4 mm | 5 mm až 50 mm | 3 mm až 20 mm |
| Drsnosť povrchu po odliatí | Ra 1,5 až 3,0 mikrometrov | Ra 6,0 až 12,5 mikrometrov | Ra 3,0 až 6,0 mikrometrov |
| Typický čas cyklu | Sekundy až niekoľko minút | Hodiny vrátane prípravy formy | Minúty na odliatie |
Aplikácie bežných dielov na odlievanie hliníka do piesku
Pretože pieskové formy tolerujú veľké, ťažké časti a nepravidelné tvary bez tlakových obmedzení lisovnice, určité kategórie hardvéru sa vyrábajú takmer výlučne touto cestou.
Kryty čerpadiel
Vnútorné vodné priechody a montážne príruby odliate z jedného kusu, čím sa vyhnete švom, ktoré by inak potrebovali utesnenie.
Telesá ventilov
Hrubé steny okolo závitových otvorov udržujú tlak, zatiaľ čo vnútorné prietokové kanály sa počas nalievania vytvárajú čisto.
Príruby a armatúry
Kruhy skrutiek a tesniace čelá odliate v blízkosti konečného rozmeru, pričom na obrábanie zostáva len lícovaný povrch.
Základy obrábacích strojov
Ťažké, pevné časti, ktoré tlmia vibrácie počas prevádzky, dimenzované ďaleko za limity tlakového liatia.
Časti poľnohospodárskej techniky
Kryty a konzoly prevodoviek vystavené vonkajšiemu zaťaženiu a opakovaným nárazom počas používania v teréne.
Námorný hardvér
Konzoly, kryty a armatúry, ktoré spájajú odolnosť hliníka proti korózii so schopnosťou odlievania do piesku s veľkým prierezom.
Ako odlievať hliníkové diely
Bez ohľadu na to, aký typ formy sa použije, tvarovanie hliníkovej časti sa riadi rovnakou širokou sekvenciou od vzoru až po hotové odliatky.
Príprava vzoru alebo matrice
Vytvorí sa vzor pre formovanie do piesku alebo sa vyrobí lisovnica z kalenej ocele na tlakové liatie, ktorá zodpovedá geometrii finálneho dielu a prídavku na zmrštenie.
Topenie
Hliníková zliatina sa zahrieva na približne 660 až 720 stupňov Celzia v tégliku alebo indukčnej peci, kým nedosiahne úplne tekutý, tekutý stav.
Odplyňovanie a tavenie
Odplyňovacie činidlo odstraňuje rozpustený vodík a tavivo vyťahuje oxidové inklúzie na povrch, čím sa znižuje pórovitosť hotového odliatku.
Nalievanie alebo vstrekovanie
Roztavený kov sa naleje gravitáciou do pieskovej dutiny alebo sa vstrekuje pod tlakom do matrice, čím sa forma naplní skôr, ako povrch začne tuhnúť.
Chladenie a tuhnutie
Riadené chladenie umožňuje odliatku stuhnúť od najtenších častí smerom k najhrubším, čím sa obmedzujú zmršťovacie dutiny a vnútorné napätie.
Deformovanie a konečná úprava
Odliatok sa oddelí od piesku alebo formy, vtoky a stúpačky sa odrežú a dielec sa podľa potreby presunie na brúsenie, tepelné spracovanie alebo obrábanie.
Ako odlievať hliníkové diely at Home
Zjednodušená verzia toho istého procesu je v dosahu hobby dielne. Malá pec na propán alebo drevené uhlie roztaví šrot hliníka v oceľovom alebo grafitovom tégliku, zatiaľ čo drevený alebo 3D vytlačený vzor vtlačený do vlhkého zlievarenského piesku tvorí dutinu. Akonáhle je vzor stiahnutý, lejacia brána a odvzdušňovací kanál sú ručne vyrezané predtým, ako sú polovice formy uzavreté a upnuté. Roztavený kov sa rovnomerne naleje, aby sa zabránilo zachytávaniu vzduchu, a potom sa nechá nerušený, kým sa odliatok dostatočne neochladí, aby sa dal zvládnuť. Na bezpečnostnej výbave záleží v tomto meradle viac ako menej: tvárový štít, žiaruvzdorné rukavice a dlhé rukávy chránia pred postriekaním a poliať by sa malo vždy na suchom, nehorľavom povrchu mimo akejkoľvek stopy vlhkosti, pretože voda zachytená vo vlhkom piesku alebo mokrom nástroji sa môže pri kontakte s roztaveným hliníkom rozprúdiť.
Čo môžem použiť na odlievanie hliníka?
Výber materiálu prebieha v dvoch smeroch: materiál formy a samotná hliníková zliatina.
Formovacie materiály
Kremičitý piesok spájaný hlinkou alebo chemickými spojivami pre jednorazové formy, opracovaná oceľ pre opakované cykly tlakového liatia a grafit alebo liatina pre trvalé formy opakovane používané v miernom výrobnom cykle.
Bežné triedy zliatin
A356 a A357 pre diely vyžadujúce vyššiu pevnosť po tepelnom spracovaní, ADC12 a A380 pre všeobecné tlakové odliatky a 6061, kde bude odliatok neskôr opracovaný a vyžaduje dobrú opracovateľnosť.
Vybavenie pecí
Kelímkové pece vykurované propánom, zemným plynom alebo elektrickými odporovými prvkami pre menšie šarže a indukčné pece na rýchlejšie tavenie, keď na priepustnosti záleží viac ako na cene paliva.
Pomocné materiály
Odplyňovacie tablety, krycie tavidlo, odformovacie povlaky a nástavce, z ktorých každý rieši špecifické riziko defektu počas tavenia a odlievania, a nie tvar samotnej časti.
Aká je deliaca čiara hliníkového odliatku?
Deliaca čiara označuje miesto, kde sa dve polovice formy alebo formy stretávajú a oddeľujú, aby sa uvoľnil hotový odliatok. Jeho poloha je zvolená v najširšom priereze dielu tak, aby sa obe polovice mohli čisto odtiahnuť bez zaistenia proti podrezaniu. Zle umiestnená deliaca čiara si vynucuje prácu navyše, pridáva uhly úkosu, ktoré inak neboli potrebné, alebo zanecháva prebytočný záblesk, ktorý sa musí odbrúsiť ručne. Na hotovom odliatku sa deliaca čiara zvyčajne javí ako slabý šev alebo mierne vyvýšená čiara prebiehajúca okolo dielu a je normálne vidieť ľahké obrábanie alebo brúsenie pozdĺž tohto spoja počas konečnej kontroly, namiesto toho, aby sa to považovalo za chybu.
Aké ťažké je odlievať hliník?
Hliník leží v strede rozsahu obtiažnosti na odlievanie kovov. Jeho mierny bod topenia a dobrá tekutosť ho robia zhovievavejším ako železo alebo oceľ, ale niekoľko typov defektov si stále vyžaduje pozornosť v každej fáze odlievania.
Pórovitosť plynu
Roztavený hliník ľahko absorbuje vodík pri vysokej teplote a tento plyn vychádza z roztoku, keď sa kov ochladzuje, pričom zanecháva malé dutiny, pokiaľ sa pred naliatím riadne neodplynie.
Zmršťovacie dutiny
Hliník sa pri tuhnutí zreteľne sťahuje, takže hrubé časti, ktoré sa ochladzujú po stuhnutí okolitého kovu, sa môžu vtiahnuť dovnútra a zanechať vnútornú dutinu.
Cold Shut
Dva prúdy kovu, ktoré sa stretli po tom, čo sa jeden z nich začal prekrývať, sa úplne nespojili a na povrchu odliatku zostali viditeľné slabiny.
Horúce slzenie
Tenké časti susediace s oveľa hrubšou hmotou môžu prasknúť, zatiaľ čo sú ešte čiastočne roztavené, ak forma obmedzuje prirodzené sťahovanie počas chladenia.
Možnosti povrchovej úpravy a tolerancie hliníkových liatych komponentov
Surový odliatok zriedka opustí výrobnú podlahu presne tak, ako vychádza z formy. Opracované montážne plochy, eloxované povlaky pre odolnosť proti korózii, práškové lakovanie pre farebne zladené kryty a brokovanie pre rovnomernú matnú textúru, to všetko sa používa v závislosti od toho, kde sa diel dostane do prevádzky. Triedy tolerancie sa zvyčajne pohybujú od všeobecných rozmerov odliatku na nekritických plochách až po presne opracované otvory a vzory skrutiek držané v rozmedzí niekoľkých stotín milimetra tam, kde si to zodpovedajúce diely vyžadujú. Overenie hrúbky steny, röntgenová kontrola vnútornej pórovitosti a tlakové testovanie dielov, ktoré zadržia tekutinu, sú bežné kroky zabudované do konečnej kontroly pred uvoľnením šarže.
Ako čistiť liate hliníkové diely
Všeobecné čistenie liateho hliníkového dielu začína teplou vodou a jemným, neabrazívnym čistiacim prostriedkom aplikovaným mäkkou kefou na odstránenie prachu a povrchových nečistôt. Silným kyselinám a alkalickým čistiacim prostriedkom sa treba vyhýbať, pretože napádajú prirodzenú vrstvu oxidu, ktorá chráni hliník pred koróziou. Odolné zvyšky je možné uvoľniť krátkym namočením do čistiaceho prostriedku na hliník pred posledným opláchnutím a úplným vysušením handričkou nepúšťajúcou vlákna, pretože zachytená vlhkosť zanechaná v priehlbinách alebo závitových otvoroch vedie k čerstvej oxidácii.
Čistenie automobilových dielov z liateho hliníka
Kolesá, sacie potrubie a skrine prevodovky časom zbierajú cestný prach a zvyšky bŕzd. Najprv opláchnite voľné nečistoty a potom na zapustené lúče naneste čistiaci prostriedok na hliník bezpečný na kolesá a mäkkú kefku, aby sa abrazívne častice nepoškriabali na povrchu. Jemná vrstva ochranného vosku potom spomaľuje návrat oxidácie medzi umývaniami.
Čistenie častí motora z liateho hliníka
Komponenty motora nesú pripečený olejový film a karbónové usadeniny, ktoré obyčajná voda nezmení. Necháte diel úplne vychladnúť, nastriekate na odmasťovač a zapracujete ho do rebier a skrutiek pomocou nylonovej kefy, nie kovovej, vyhnete sa tak poškriabaniu povrchu. Dôkladné vyfúknutie suchého a stlačeného vzduchu zo slepých otvorov zabraňuje tomu, aby zvyšky čističa zasahovali do tesnenia pri opätovnej montáži.
Bežná údržba Čistenie
For parts in regular outdoor or industrial service, a simple monthly wash with mild soap and a soft cloth, followed by inspection for pitting or white oxide bloom, catches early corrosion before it spreads into pitting that would require mechanical polishing to remove.
Výber správneho procesu pre novú časť
Málokedy príde kresba s už rozhodnutou metódou odlievania. Wall thickness, expected order quantity, tolerance requirements on mating faces, and the size of the part all point toward either a die, a sand mold or a permanent mold before a single gram of aluminum is melted. Reviewing these factors early, alongside the alloy grade best suited to the part's mechanical and corrosion requirements, keeps rework and tooling changes to a minimum once production is underway.
