Díly pro tlakové lití hliníku a odlévání hliníku do písku: Procesy, aplikace a údržba
Hliníkové komponenty opouštějí výrobní halu více než jednou cestou. Některé se formují pod vysokým tlakem v kalené ocelové matrici, jiné se tvarují pomalu v loži spojeného písku. Výběr mezi hliníkové tlakově lité díly a pískové lité hliníkové komponenty závisí na tloušťce stěny, objemu objednávky, rozpočtu na nástroje a hotovém povrchu, který projekt skutečně potřebuje. Níže uvedené části vás seznámí s tím, jak jednotlivé metody fungují, kde se používají, co se může při tváření pokazit a jak by se měl hotový hliníkový hardware čistit, jakmile je v provozu.
Přísné opakovatelné tolerance
Vysokotlaké vstřikování vyplní dutinu zápustky ve zlomku sekundy, takže tloušťka stěny a pozice otvorů se těsně opakují od prvního výstřelu do desetitisíciny. Tato konzistence je důvod hliníkové tlakově lité díly jsou vybrány pro pouzdra a držáky, které musí být přišroubovány k protilehlým součástem bez ručního nasazování.
Schopnost tenké stěny
Vzhledem k tomu, že roztavený hliník je do dutiny vytlačován spíše pod tlakem než naléván gravitací, mohou se stěny tenké jako jeden milimetr ještě zcela zaplnit, než kov zmrzne, což udržuje hotové díly lehké, aniž by došlo ke ztrátě tuhosti.
Hladký jako litý povrch
Ocelové matrice dodávají jemnou povrchovou texturu přímo odlitku, čímž snižují nebo odstraňují potřebu sekundárního obrábění na kosmetických plochách a snižují množství následného zpracování, které skříň nebo krycí deska vyžaduje před expedicí.
Efektivní při objemu
Časy cyklů měřené v sekundách spíše než v minutách činí proces vhodný pro tisíckrát provozování stejné geometrie, a proto na tuto metodu spoléhají držáky motoru, skříně převodovky a elektronické skříně, jakmile je návrh dokončen.
Výhody pískového lití hliníkových dílů
Odlévání do písku má jiný přístup a získává své místo z jiných důvodů. Spíše než lisování kovu do vytvrzené matrice proces nabalí kolem vzoru písek smíchaný s pojivem, poté vzor odstraní a ponechá dutinu, kterou roztavený hliník vyplňuje gravitací. To mění ekonomiku a geometrii, kterou lze prakticky vyrábět.
Nízké investice do nástrojů
Vzory mohou být vyrobeny ze dřeva, pěny nebo 3D tištěného plastu místo tvrzené oceli, což snižuje počáteční náklady na vytvoření nového čísla dílu a zkracuje dobu mezi hotovým výkresem a prvním vzorkem.
Možnost velké sekce
Gravitační lití neklade stejné tlakové limity jako při tlakovém lití, takže tělesa čerpadel, skříně převodovek a základny strojů s tloušťkou sekce daleko přesahující to, co může forma bezpečně zvládnout, vycházejí z formy bez potíží.
Flexibilita designu mezi běhy
Vzor lze rychle přepracovat nebo vyříznout nový, když se návrh změní, čímž se vyhnete zdlouhavé přípravě a nákladům na úpravu nebo výměnu ocelové matrice pokaždé, když je třeba během vývoje upravit rozměr.
Vhodné pro běhy s nízkým objemem
Tam, kde je potřeba jen hrstka jednotek nebo krátká výrobní série, má rozložení nákladů na ocelovou matrici na tak málo dílů jen málokdy smysl, takže pískové formy zůstávají praktičtější cestou pro prototypy a omezené sériové práce.
Porovnání parametrů odlévání vedle sebe
Níže uvedená tabulka uvádí tři nejběžnější cesty tváření hliníku proti proměnným, které nejčastěji rozhodují o tom, do které z nich by měl být výkres směrován.
| Parametr | Odlévání pod tlakem | Odlévání do písku | Trvalé lití do formy |
|---|---|---|---|
| Náklady na nástroje | Vysoká | Nízká | Střední |
| Rozměrová přesnost | typicky ±0,05 až 0,1 mm | Typicky ±0,5 až 1,5 mm | typicky ±0,2 až 0,5 mm |
| Doporučená velikost šarže | Tisíce a výše | Jednotlivé jednotky až několik stovek | Stovky až několik tisíc |
| Dosažitelná tloušťka stěny | 1 mm až 4 mm | 5 mm až 50 mm | 3 mm až 20 mm |
| Drsnost povrchu jako litý | Ra 1,5 až 3,0 mikrometry | Ra 6,0 až 12,5 mikrometrů | Ra 3,0 až 6,0 mikrometrů |
| Typická doba cyklu | Vteřiny až několik minut | Hodiny včetně přípravy forem | Minuty na casting |
Aplikace běžných dílů odlévání hliníku do písku
Vzhledem k tomu, že pískové formy tolerují velké, těžké části a nepravidelné tvary bez tlakových omezení lisovnice, jsou určité kategorie hardwaru vyráběny téměř výhradně touto cestou.
Pouzdra čerpadel
Vnitřní průchody pro vodu a montážní příruby jsou odlity z jednoho kusu, čímž se vyhnete švům, které by jinak vyžadovaly utěsnění.
Tělesa ventilů
Silné stěny kolem závitových otvorů udržují tlak, zatímco vnitřní průtokové kanály se během nalévání tvoří čistě.
Příruby a armatury
Kruhy šroubů a těsnicí plochy odlité v blízkosti konečného rozměru, přičemž zbývá obrobit pouze dosedací plocha.
Základny obráběcích strojů
Těžké, tuhé sekce, které tlumí vibrace během provozu, dimenzované daleko za limity tlakového lití.
Součásti zemědělské techniky
Skříně a držáky převodovek vystavené venkovnímu zatížení a opakovaným nárazům během používání v terénu.
Námořní hardware
Konzoly, pouzdra a tvarovky, které spojují odolnost hliníku proti korozi s možností lití do písku s velkým průřezem.
Jak odlévat hliníkové díly
Bez ohledu na to, jaký typ formy se použije, se tvarování hliníkového dílu řídí stejně širokým sledem od vzoru až po hotový odlitek.
Příprava vzoru nebo matrice
Vytvoří se vzor pro formování do písku nebo se z kalené oceli vyrobí lisovací forma pro tlakové lití, která odpovídá geometrii finálního dílu plus přídavek na smrštění.
Tání
Hliníková slitina se zahřívá na zhruba 660 až 720 stupňů Celsia v kelímku nebo indukční peci, dokud nedosáhne plně kapalného, tekutého stavu.
Odplyňování a tavení
Odplyňovací činidlo odstraňuje rozpuštěný vodík a tavidlo vytahuje oxidové vměstky na povrch, čímž se snižuje poréznost hotového odlitku.
Nalévání nebo vstřikování
Roztavený kov se nalévá gravitací do pískové dutiny nebo se vstřikuje pod tlakem do formy, čímž se forma naplní dříve, než povrch začne tuhnout.
Chlazení a tuhnutí
Řízené chlazení umožňuje odlitku tuhnout od nejtenčích částí k nejtlustším, což omezuje smršťovací dutiny a vnitřní pnutí.
Deformování a konečná úprava
Odlitek se oddělí od písku nebo formy, vtoky a nálitky se odříznou a díl přechází k broušení, tepelnému zpracování nebo obrábění podle potřeby.
Jak odlévat hliníkové díly at Home
Zjednodušená verze stejného procesu je v dosahu amatérské dílny. Malá pec na propan nebo dřevěné uhlí taví šrot hliníku v ocelovém nebo grafitovém kelímku, zatímco dutinu tvoří dřevěný nebo 3D vytištěný vzor vtlačený do vlhkého slévárenského písku. Jakmile je vzor vytažen, licí uzávěr a odvzdušňovací kanál jsou ručně vyříznuty před uzavřením a upnutím polovin formy. Roztavený kov se rovnoměrně nalévá, aby se zabránilo zachycení vzduchu, a poté se nechá v klidu, dokud se odlitek dostatečně neochladí, aby se dal zvládnout. Na bezpečnostním vybavení záleží v tomto měřítku více než méně: obličejový štít, žáruvzdorné rukavice a dlouhé rukávy chrání před postříkáním a nalévání by mělo vždy probíhat na suchém, nehořlavém povrchu mimo jakékoli stopy vlhkosti, protože voda zachycená ve vlhkém písku nebo mokrém nástroji se může při kontaktu s roztaveným hliníkem rozpálit na páru.
Co mohu použít k lití hliníku?
Výběr materiálu probíhá dvěma směry: materiál formy a samotná hliníková slitina.
Materiály forem
Křemičitý písek spojený hlínou nebo chemickými pojivy pro jednorázové formy, obrobená ocel pro opakované cykly tlakového lití a grafit nebo litina pro trvalé formy opakovaně používané v mírném výrobním cyklu.
Běžné třídy slitin
A356 a A357 pro díly vyžadující vyšší pevnost po tepelném zpracování, ADC12 a A380 pro obecné tlakové odlitky a 6061, kde bude odlitek později opracován a vyžaduje dobrou obrobitelnost.
Zařízení pece
Kelímkové pece vytápěné propanem, zemním plynem nebo elektrickými odporovými prvky pro menší dávky a indukční pece pro rychlejší tavení, když na propustnosti záleží více než na ceně paliva.
Pomocné materiály
Odplyňovací tablety, krycí tavidlo, separační povlaky a nálitky, z nichž každý řeší specifické riziko defektu během tavení a lití spíše než tvar samotného dílu.
Jaká je dělicí čára hliníkového odlitku?
Dělicí čára označuje místo, kde se dvě poloviny formy nebo formy setkávají a oddělují, aby se uvolnil hotový odlitek. Jeho poloha je volena v nejširším průřezu dílu tak, aby se obě poloviny mohly čistě odtáhnout bez aretace proti podříznutí. Špatně umístěná dělicí čára si vynucuje práci navíc, přidává úhly úkosu, které jinak nebyly potřeba, nebo zanechává přebytečný záblesk, který je nutné odbrousit ručně. Na hotovém odlitku se dělicí čára obvykle jeví jako slabý šev nebo mírně vyvýšená čára procházející kolem součásti a je normální vidět lehké obrábění nebo broušení podél tohoto švu během závěrečné kontroly, spíše než to považovat za vadu.
Jak obtížné je odlévat hliník?
Hliník leží uprostřed rozsahu obtížnosti pro odlévání kovů. Díky mírnému bodu tání a dobré tekutosti je shovívavější než železo nebo ocel, ale několik typů defektů stále vyžaduje pozornost v každé fázi lití.
Pórovitost plynu
Roztavený hliník rychle absorbuje vodík při vysoké teplotě a tento plyn vychází z roztoku, když se kov ochlazuje, přičemž zanechává malé dutiny, pokud není před litím řádně provedeno odplynění.
Smršťovací dutiny
Hliník se při tuhnutí znatelně smršťuje, takže tlusté části, které se ochladí poté, co okolní kov již ztuhne, se mohou vtáhnout dovnitř a zanechat vnitřní prázdnotu.
Cold Shut
Dva proudy kovu, které se setkávají poté, co se jeden z nich začal přesouvat, se nepodařilo zcela splynout a na povrchu odlitku zanechávají viditelnou slabinu.
Horké slzení
Tenké části přiléhající k mnohem silnější hmotě mohou prasknout, zatímco jsou stále částečně roztavené, pokud forma omezuje přirozené smršťování během ochlazování.
Možnosti povrchové úpravy a tolerance pro hliníkové lité součásti
Surový odlitek zřídka opustí dílnu přesně tak, jak vychází z formy. Obráběné montážní plochy, eloxované povlaky pro odolnost proti korozi, práškové lakování pro barevně sladěná pouzdra a brokování pro jednotnou matnou texturu, to vše se používá v závislosti na tom, kde díl skončí v provozu. Třídy tolerancí se obvykle pohybují od obecných rozměrů odlitků na nekritických plochách až po přesně obrobené otvory a rozmístění šroubů držených v rozmezí několika setin milimetru tam, kde to do sebe zapadající díly vyžadují. Ověření tloušťky stěny, rentgenová kontrola vnitřní pórovitosti a tlakové testování dílů, které udrží tekutinu, jsou běžné kroky začleněné do závěrečné kontroly před uvolněním šarže.
Jak čistit lité hliníkové díly
Obecné čištění litého hliníkového dílu začíná teplou vodou a jemným, neabrazivním čisticím prostředkem aplikovaným měkkým kartáčem k odstranění prachu a povrchové špíny. Je třeba se vyhnout silným kyselinám a zásadám, protože napadají přirozenou oxidovou vrstvu, která chrání hliník před korozí. Odolné zbytky lze uvolnit krátkým namočením do čisticího prostředku na hliník před konečným opláchnutím a úplným vysušením hadříkem nepouštějícím vlákna, protože zachycená vlhkost ve výklencích nebo otvorech se závitem vede k čerstvé oxidaci.
Čištění automobilových dílů z litého hliníku
Kola, sací potrubí a skříně převodovky časem shromažďují silniční prach a zbytky brzd. Nejprve opláchněte volné nečistoty a poté na zapuštěné paprsky naneste čisticí prostředek na hliník bezpečný pro kola a měkký kartáč, abyste zabránili poškrábání povrchu abrazivními částicemi. Lehká vrstva ochranného vosku poté zpomalí návrat oxidace mezi mytími.
Čištění dílů motoru z litého hliníku
Součásti motoru nesou připečený olejový film a karbonové usazeniny, které se obyčejnou vodou neposouvají. Nechání dílu úplně vychladnout, nastříkání na odmašťovač a jeho opracování do žeber a nálitků šroubů pomocí nylonového kartáče, nikoli kovového, zabrání poškrábání povrchu. Důkladné vyfouknutí suchého a stlačeného vzduchu ze slepých otvorů zabraňuje tomu, aby zbytky čističe zasahovaly do těsnění při opětovné montáži.
Běžná údržba Čištění
U dílů v běžném venkovním nebo průmyslovém provozu stačí jednoduché měsíční mytí jemným mýdlem a měkkým hadříkem, po kterém následuje kontrola důlkové koroze nebo výkvětu bílého oxidu, zachytí ranou korozi dříve, než se rozšíří do důlkové koroze, jejíž odstranění by vyžadovalo mechanické leštění.
Výběr správného procesu pro nový díl
Málokdy dorazí výkres s již rozhodnutým způsobem odlévání. Tloušťka stěny, očekávané objednané množství, požadavky na toleranci na lícujících plochách a velikost dílu – to vše ukazuje buď na matrici, pískovou formu nebo trvalou formu, než se roztaví jediný gram hliníku. Včasné přezkoumání těchto faktorů spolu se stupněm slitiny, který nejlépe vyhovuje mechanickým a korozním požadavkům součásti, udržuje opravy a změny nástrojů na minimu, jakmile je výroba zahájena.
