Уводзіны
Ліццё, як адзін з самых ранніх асвоеных чалавекам працэсаў гарачай апрацоўкі металу, можа пахваліцца гісторыяй прыблізна 6,000 гады.
Кітай увайшоў у перыяд росквіту бронзавага ліцця паміж 1700 да н.э 1000 да н.э, пры гэтым майстэрства ліцця дасягнула даволі высокага ўзроўню.
Як асноўны працэс у сучаснай вытворчасці, ліццё дазваляе фармаваць металічныя кампаненты складанай формы, якія цяжка вырабіць з дапамогай кавання або механічнай апрацоўкі, і ён шырока ўжываецца ў аэракасмічнай галіне, аўтамабільны, тэхніка, і дакладнага прыборабудавання.
Выбар спосабу ліцця напрамую вызначае якасць ліцця, эфектыўнасць вытворчасці, і вытворчыя выдаткі.
1. Зялёны пясок ліццё (Традыцыйнае ліццё з пяску)
Вызначэнне ядра & Прынцып працэсу
Зялёны пясчанае ліццё гэта найбольш традыцыйны і шырока выкарыстоўваны метад ліцця ва ўсім свеце.
Яе асноўнай сыравінай з'яўляецца ліцейны пясок (пераважна сілікатны пясок; спецыяльныя пяскі, такія як цырконавы пясок і карундавы пясок, выкарыстоўваюцца, калі крэмневы пясок не адпавядае патрабаванням да высокіх тэмператур) і пясок звязальных (гліна найбольш распаўсюджаная; сухога алею, водарастваральны сілікат, фасфат, і сінтэтычныя смалы - альтэрнатыўныя варыянты).
Знешнія пясчаныя формы дзеляцца на тры тыпу ў залежнасці ад звязальных рэчываў і механізмаў фарміравання трываласці: форма з зялёнага пяску з гліны, сухая гліна пясчаная форма, і хімічна звязаная пясчаная форма.
Расплаўлены метал заліваецца ў пясочную форму, які застывае, утвараючы адліўкі, а форма пашкоджваецца пасля адной залівання і не можа быць выкарыстана паўторна.
Перавагі
- Эканамічнае сыравіну: Гліна багатая рэсурсамі і недарагая; над 90% выкарыстанага зялёнага гліністага пяску можна перапрацаваць і паўторна выкарыстоўваць пасля апрацоўкі пяском, скарачэнне матэрыяльных адходаў.
- Высокая гнуткасць працэсу: Кароткі цыкл вырабу формы і высокая эфектыўнасць; сумесь фармовачнага пяску мае працяглы тэрмін службы; ён адаптуецца да малых, вялікі, простая, і складаныя адліўкі, а таксама суцэльныя, дробнасерыйны, і сцэнары масавага вытворчасці.
- Нізкі парог абсталявання: Не патрабуе высокакласнага спецыялізаванага абсталявання, падыходзіць для малых і сярэдніх ліцейных прадпрыемстваў.
Недахопы & Абмежаванні
- Нізкая эфектыўнасць вытворчасці: Кожная пясчаная форма можа быць выкарыстана толькі адзін раз і павінна быць пераліта для наступных адлівак, што прыводзіць да нізкай бесперапыннай эфектыўнасці вытворчасці.
- Дрэнная дакладнасць памераў: Калянасць пясчаных формаў нізкая, у выніку адліўкі класаў допуску памераў CT10–CT13, якія не могуць адпавядаць патрабаванням высокай дакладнасці.
- Высокі рызыка дэфектаў: Адліўкі схільныя да тыповых дэфектаў, такіх як намыванне пяском, ўключэнне пяску, Сітаватасць газу, і усаджвальнай сітаватасці з-за друзлай структуры пясчаных форм.
- Горшая якасць паверхні: Паверхня адліўкі адносна шурпатая, патрабуе дадатковай апрацоўкі для паляпшэння аздаблення.
2. Інвестыцыйнае ліццё (Страчанае вокс кастынг)
Вызначэнне ядра & Прынцып працэсу
Інвестыцыйнае ліццё, шырока вядомы як ліццё па выплачаным воску, адрозніваецца складаным працэсам:
вырабляць васковыя ўзоры з выкарыстаннем плаўкіх матэрыялаў, нанесці некалькі слаёў вогнетрывалых матэрыялаў на паверхню малюнка, каб сфармаваць керамічную абалонку, расплавіць і выдаліць васковы малюнак, каб атрымаць форму без паверхняў раздзялення, і выканаць высокатэмпературны абпал перад заліваннем расплаўленага металу.
Ён дастасавальны да шырокага спектру сплаваў, у тым ліку вугляродзістай сталі, легаваная сталь, гарачатрывалы сплаў, з нержавеючай сталі, медны сплаў, Алюмініевы сплаў, тытанавы сплаў, і пластычнае жалеза, асабліва для матэрыялаў, якія цяжка паддаюцца каванні або рэзанні.
Перавагі
- Выдатная дакладнасць памераў: Памяркоўнасць ліцця адзнакі дасягаюць CT4–CT6, значна вышэй, чым ліццё з зялёнага пяску (CT10 - CT13) і параўнальна з ліццём пад ціскам (CT5–CT7), мінімізацыя апрацоўкі пасля ліцця.
- Высокі каэфіцыент выкарыстання матэрыялу: Значна памяншае аб'ём апрацоўкі сфармаваных і спалучаных паверхняў, эканомія часу апрацоўкі і расходу рэжучага інструмента, з перавышэннем нормы выкарыстання матэрыялаў 90%.
- Моцная адаптыўнасць формы: Можа адліваць надзвычай складаныя кампаненты, танкасценныя дэталі (мінімальная таўшчыня сценкі 0,5 мм), і мікрапамерныя адліўкі (мінімальная вага 1г);
ён таксама падтрымлівае інтэграванае ліццё сабраных дэталяў, спрашчэнне наступных працэсаў зборкі. - Шырокая сумяшчальнасць сплаваў: Падыходзіць практычна для ўсіх металічных матэрыялаў, у тым ліку тэрмаўстойкіх сплаваў, магніевых сплаваў, тытанавыя сплавы, і каштоўныя металы, якія цяжка паддаюцца апрацоўцы іншымі метадамі.
- Гнуткі маштаб вытворчасці: Адаптуецца да масавай вытворчасці, дробнасерыйная вытворчасць, і нават індывідуальная налада, з моцнай маштабаванасцю.
Недахопы & Абмежаванні
- Складаны тэхналагічны працэс: Ён мае самы складаны працэс сярод усіх метадаў ліцця, звязаны з вырабам васковых узораў, пакрыццё абалонкі, падаекванне, запякання, і заліванне, якія патрабуюць строгага кантролю працэсу.
- Абмежаваны памер адліўкі: Не падыходзіць для вялікіх адлівак; максімальная вага звычайнага ліцця па выплавляемым мадэлям звычайна знаходзіцца ў межах 50 кг, так як буйныя ракавіны схільныя парэпання падчас запякання і залівання.
- Павольная хуткасць астуджэння: Керамічная абалонка мае нізкую цеплаправоднасць, што прыводзіць да павольнага застывання расплаўленага металу, што можа выклікаць крупнозерністой структуры ў некаторых сплавах.
- Высокі кошт вырабу: Кошт васковых узораў, вогнетрывалыя матэрыялы, і кантроль працэсу адносна высокі; гэта эканамічна выгадна толькі ў спалучэнні з памяншэннем механічнай апрацоўкі і эканоміяй матэрыялаў.
3. Памерці кастынг
Вызначэнне ядра & Прынцып працэсу
Памерці кастынг гэта метад ліцця пад высокім ціскам, які прадугледжвае ўпырскванне расплаўленага металу ў паражніну прэцызійнай металічнай формы на высокай хуткасці (10–50 м/с) пад высокім ціскам (20–150 МПа), і зацвярдзенне металу пад ціскам для фарміравання адлівак.
Ён мае два асноўныя працэсы: ліццё пад ціскам у гарачай камеры (расплаўлены метал аўтаматычна паступае ў барокамеру) і ліццё пад ціскам у халоднай камеры (расплаўлены метал ўручную або аўтаматычна заліваецца ў барокамеру).
Форма выраблена з высокатрывалай штампаванай сталі, забеспячэнне шматразовага выкарыстання.
Перавагі
- Найвышэйшая якасць прадукцыі: Дакладнасць памераў адліўкі дасягае 6-7 класаў (нават клас 4 для прэцызійных вырабаў) з шурпатасцю паверхні Ra 5–8 мкм;
трываласць і цвёрдасць на 25-30% вышэй, чым у адлівак з зялёнага пяску за кошт застывання пад ціскам, хоць падаўжэнне памяншаецца прыкладна 70%. - Звышвысокая эфектыўнасць вытворчасці: Гарызантальная машына для ліцця пад ціскам з халоднай камерай можа выканаць 600–700 цыклаў за 8 гадзіны,
у той час як невялікая машына для ліцця пад ціскам з гарачай камерай можа дасягнуць 3000–7000 цыклаў, значна перавышае іншыя метады ліцця. - Доўгі тэрмін службы цвілі: Формы для ліцця пад ціскам з цынкавага сплаву могуць праслужыць сотні тысяч і нават мільёны разоў, зніжэнне доўгатэрміновых выдаткаў на вытворчасць.
- Лёгкая аўтаматызацыя: Працэс вельмі сумяшчальны з механізацыяй і аўтаматызацыяй, зніжэнне працоўных выдаткаў і павышэнне стабільнасці вытворчасці.
- Выдатная эканамічная выгада: Адліўкі патрабуюць мінімальнай механічнай апрацоўкі або не патрабуюць яе, паляпшэнне выкарыстання металу і скарачэнне інвестыцый у апрацоўчае абсталяванне;
камбінаванае ліццё металічных і неметалічных матэрыялаў эканоміць час зборкі і сыравіну.
Недахопы & Абмежаванні
- Высокі рызыка дэфектаў газавай сітаватасці: Высокая хуткасць напаўнення прыводзіць да нестабільнага патоку расплаўленага металу,
лёгка захопліваючы газ для адукацыі ўнутранай сітаватасці, што робіць адліўкі не паддаюцца тэрмічнай апрацоўцы (тэрмічная апрацоўка выклікае пашырэнне газу і парэпанне). - Дрэнная адаптыўнасць да складаных унутраным ўвагнутым частках: Цяжка зняць з формы ўнутраныя ўвагнутыя складаныя структуры, абмежаванне канструкцыі формаў адліўкі.
- Кароткі тэрмін службы формы для сплаваў з высокай тэмпературай плаўлення: Для сплаваў з высокай тэмпературай плаўлення, такіх як сплавы медзі і чорныя металы, форма схільная тэрмічнай стомленасці і зносу, значнае скарачэнне тэрміну службы.
- Не падыходзіць для дробнасерыйнай вытворчасці: Кошт вырабу формы высокая, а высокая эфектыўнасць машын для ліцця пад ціскам робіць маласерыйную вытворчасць эканамічна невыгоднай.
4. Пастаянная цвіль (Ліццё ў цвёрдую форму)
Вызначэнне ядра & Прынцып працэсу
Пастаяннае ліццё ў форму, таксама называецца ліццё ў цвёрдую форму, ўключае заліванне расплаўленага металу ў металічную форму для фарміравання адлівак.
Форма зроблена з чыгуну або літой сталі і можа выкарыстоўвацца паўторна сотні і тысячы разоў, адсюль і назва «перманентная цвіль».
Унутраная паражніна адлівак можа выкарыстоўваць металічныя або пясчаныя стрыжні, і структуры формы падзелены на гарызантальныя часткі, вертыкальны прабор, і кампазітная частка для адаптацыі да розных формаў адліўкі:
вертыкальны прабор палягчае вароты і дэмантаж, гарызантальны прабор прызначаны для танкасценных колцападобных дэталяў, а кампазітная частка прызначана для складаных кампанентаў.
Перавагі
- Выдатная магчымасць паўторнага выкарыстання формы: «Адна форма для некалькіх адлівак» пазбаўляе ад неабходнасці паўторнага вырабу формы, эканомія фармовачных матэрыялаў і часу, і павышэнне эфектыўнасці вытворчасці.
- Высокая прадукцыйнасць ліцця: Металічная форма мае моцную астуджальную здольнасць, што прыводзіць да шчыльнай структуры адліўкі і выдатным механічным уласцівасцям у параўнанні з адліўкамі з пяску.
- Добрая дакладнасць памераў і якасць паверхні: Класы ліцця дасягаюць IT12–IT14, шурпатасць паверхні Ra ≤6.3μm, зніжэнне нагрузкі на пост-апрацоўку.
- Паляпшэнне ўмоў працы: Ён выкарыстоўвае мала або зусім не выкарыстоўвае пяску, пазбяганне забруджвання пылам і аптымізацыя працоўнага асяроддзя для работнікаў.
Недахопы & Абмежаванні
- Высокі кошт формы і працяглы цыкл вытворчасці: Металічная форма патрабуе высокатрывалых матэрыялаў і дакладнай апрацоўкі,
з вялікімі першапачатковымі інвестыцыямі і доўгім часам выканання, непрыдатны для адзінкавай і дробнасерыйнай вытворчасці. - Абмежаваныя прыдатныя сплавы і памеры адлівак: У асноўным падыходзіць для масавай вытворчасці адлівак з каляровых сплаваў (алюмініевыя поршні, блокі цыліндраў, Галоўкі цыліндру, ўтулкі з меднага сплаву, і г.д.) для аўтамабіляў, самалёт, і рухавікі ўнутранага згарання;
для ліцця з чорных сплаваў, гэта дастасавальна толькі для дробных і сярэдніх дэталяў простых формаў. - Строгія патрабаванні да працэсу: Форма мае патрэбу ў папярэднім нагрэве і кантролі тэмпературы, каб пазбегнуць халоднага закрыцця і парэпання формы; ён схільны тэрмічнай стомленасці пасля працяглага выкарыстання, якія ўплываюць на якасць ліцця.
5. Ліццё пад нізкім ціскам
Вызначэнне ядра & Прынцып працэсу
Ліццё пад нізкім ціскам - гэта метад ліцця, які запаўняе форму і застывае расплаўлены метал пад нізкім ціскам (0.02-0,06 МПа).
Асноўны працэс уключае: заліванне расплаўленага металу ў ізаляваны тыгель, герметызацыя тыгля, злучэнне пад'ёмнай трубы з формай, увядзенне сухога сціснутага паветра ў тыгель для перамяшчэння расплаўленага металу ўверх праз пад'ёмную трубу для запаўнення паражніны формы,
зацвярдзенне металу пад пастаянным ціскам, паслабленне ціску, каб рэшткі расплаўленага металу цяклі назад у тыгель, і, нарэшце, адкрыццё формы, каб выняць адліўку.
Перавагі
- Гнуткае кіраванне працэсам: Хуткасць пад'ёму расплаўленага металу і ціск застывання рэгулююцца, падыходзіць для розных формаў (металічныя формы, формы для пяску) і сплаваў, а таксама адліўкі розных памераў.
- Стабільнае запаўненне і нізкі працэнт дэфектаў: Напаўненне знізу ўверх забяспечвае плаўны паток расплаўленага металу без пырскаў, пазбяганне захопу газу і эрозіі сценак формы і стрыжняў;
дэфекты ліцця, такія як газавая сітаватасць і ўключэння дзындры, значна памяншаюцца, з кваліфікацыйнай стаўкай звыш 95%. - Высакаякасныя адліўкі: Зацвярдзенне пад ціскам рэалізуе накіраванае зацвярдзенне звонку ўнутр, у выніку чаго атрымліваецца шчыльная структура адліўкі,
выразныя контуры, Гладкія паверхні, і выдатныя механічныя ўласцівасці, асабліва падыходзіць для вялікіх танкасценных дэталяў. - Высокі каэфіцыент выкарыстання матэрыялу: Пад'ёмнік для кармлення не патрабуецца, з выкарыстаннем матэрыялу 90–98%, скарачэнне металічных адходаў.
- Дружалюбная рабочая абстаноўка: Нізкая працаёмкасць, простае абсталяванне, і лёгкая рэалізацыя механізацыі і аўтаматызацыі, адпаведнасць патрабаванням сучаснай вытворчасці.
Недахопы & Абмежаванні
- Кароткі тэрмін службы стояка: Труба стаяка знаходзіцца ў непасрэдным кантакце з высокатэмпературным расплаўленым металам на працягу доўгага часу, схільныя акісленню і зносу, якія патрабуюць рэгулярнай замены.
- Рызыка забруджвання расплаўленым металам: Падчас захавання цяпла, расплаўлены метал лёгка акісляецца і змешваецца з дзындрай, патрабуе строгага кантролю асяроддзя захавання цяпла і ачысткі расплаўленага металу.
- Абмежаваная сфера прымянення: У асноўным выкарыстоўваецца для адліўкі высакаякасных адлівак з алюмініевых і магніевых сплаваў, напрыклад, блокі цыліндраў, Галоўкі цыліндру, картэры, і алюмініевыя поршні хуткасных рухавікоў унутранага згарання; ён рэдка выкарыстоўваецца для чорных сплаваў з-за высокіх тэмпературных патрабаванняў.
6. Цэнтрабежнае ліццё
Вызначэнне ядра & Прынцып працэсу
Цэнтрабежнае ліццё прадугледжвае заліванне расплаўленага металу ў форму, якая верціцца, дзе метал запаўняе форму і застывае пад дзеяннем цэнтрабежнай сілы.
У адпаведнасці з арыентацыяй восі кручэння формы, яго падзяляюць на тры тыпу: гарызантальнае цэнтрабежнае ліццё (вось гарызантальная або <4° да гарызанталі, падыходзіць для доўгіх цыліндрычных дэталяў),
вертыкальнае цэнтрабежнае ліццё (вось вертыкальная, падыходзіць для кароткіх цыліндрычных або колцавых дэталяў), і нахіленае цэнтрабежнае ліццё (выкарыстоўваецца рэдка з-за складанай эксплуатацыі).
Цэнтрабежная сіла кіруе накіраваным рухам расплаўленага металу, аптымізацыя структуры адліўкі.
Перавагі
- Спрошчаная структура формы: Для полых дэталяў, якія верцяцца, няма ядра, литниковая сістэма, або патрэбен стояк, спрашчэнне канструкцыі формы і зніжэнне выдаткаў на вытворчасць.
- Высакаякасныя адліўкі: Цэнтрабежная сіла аддзяляе газы і дзындры нізкай шчыльнасці да ўнутранай паверхні,
і спрыяе накіраванаму застыванню звонку ўнутр, у выніку чаго атрымліваецца шчыльная структура адліўкі, мала дэфектаў, і выдатныя механічныя ўласцівасці. - Эканомія біметалічных дэталяў: Лёгка адліваць біметалічныя кампаненты, такія як утулкі і падшыпнікі (e.g., сталёвыя гільзы з тонкай меднай футроўкай), эканомія дарагіх каляровых металаў пры захаванні прадукцыйнасці.
- Моцная ёмістасць напаўнення: Цэнтрабежная сіла павышае цякучасць расплаўленага металу, падыходзіць для адліўкі танкасценных дэталяў і сплаваў з дрэннай цякучасцю.
- Зніжэнне матэрыяльных адходаў: Ліквідуе варотныя сістэмы і стаякі, далейшае паляпшэнне выкарыстання матэрыялаў.
Недахопы & Абмежаванні
- Дрэнная якасць унутранай паверхні: Унутраная свабодная паверхня адлівак шурпатая, з вялікімі памылкамі памераў і дрэннай аднастайнасцю, якія патрабуюць наступнай механічнай апрацоўкі для задавальнення патрабаванняў да памераў.
- Не падыходзіць для некаторых сплаваў: Не прымяняецца да сплаваў з моцнай сегрэгацыяй па шчыльнасці (e.g., свінцовая бронза), так як цэнтрабежная сіла пагоршыць сегрэгацыю;
таксама не падыходзіць для алюмініевых і магніевых сплаваў з-за іх нізкай шчыльнасці і дрэннага эфекту цэнтрабежнага падзелу. - Абмежаваныя формы адліўкі: Падыходзіць толькі для паваротных сіметрычных частак (балоны, кольцы, рукавы); нельга адліваць дэталі складанай формы з няправільнымі контурамі.
- Высокія патрабаванні да абсталявання: Патрабуюцца спецыялізаваныя цэнтрабежныя ліцейныя машыны са стабільным рэгуляваннем хуткасці кручэння, павелічэнне інвестыцый у абсталяванне.
7. Параўнальная табліца часта выкарыстоўваюцца метадаў ліцця
| Метад ліцця | Перавагі | Абмежаванні | Тыповыя прыкладанні |
| Пясчанае ліццё | Нізкі кошт, гнуткі для дробных/вялікіх частак, простыя і складаныя формы, другаснага пяску | Аднаразовыя формы → нізкая эфектыўнасць, меншая дакладнасць памераў, дэфекты паверхні | Блокі рухавіка, корпусы помпы, буйныя канструктыўныя часткі |
| Інвестыцыя (Страчаны WAX) Ліццё | Высокая дакладнасць (КТ4–6), Выдатная аздабленне паверхні, складаныя формы, Тонкія сцены, шырокая сумяшчальнасць матэрыялаў | Высокі кошт, складаны працэс, не падыходзіць для вельмі вялікіх дэталяў | Аэракасмічныя кампаненты, медыцынскія імпланты, дакладныя аўтамабільныя дэталі |
| Памерці кастынг | Высокая дакладная дакладнасць (КТ6–7), Выдатная аздабленне паверхні, танкасценныя дэталі, высокая эфектыўнасць вытворчасці, зручны для аўтаматызацыі | Высокі кошт інструментаў, абмяжоўваецца лёгкаплаўкімі сплавамі, рызыка сітаватасці, не ідэальна падыходзіць для невялікіх партый | Дэталі аўтамабільнага рухавіка, дапрацоўкі, Спажывецкая электроніка |
Пастаянная цвіль (Металічная форма) Ліццё |
Шматразовыя формы зніжаюць кошт, шчыльная мікраструктура, Высокая сіла, добрая аздабленне паверхні | Высокі кошт формы, строгі кантроль працэсу, абмежаваны сярэдняй складанасцю, пераважна каляровых сплаваў | Алюмініевыя поршні, Галоўкі цыліндру, аўтамабільныя карпусы |
| Ліццё пад нізкім ціскам | Гладкае напаўненне, мінімальная сітаватасць, якасная шчыльная структура, высокі каэфіцыент выкарыстання металу (90–98%), падыходзіць для танкасценных дэталяў | Абмежаваны тэрмін службы стояка/правода, рызыка акіслення, у асноўным для каляровых сплаваў | Алюмініевыя блокі рухавікоў, Галоўкі цыліндру, поршні, магніевых частак |
| Цэнтрабежнае ліццё | Шчыльная структура, Накіравальнае зацвярджэнне, ліквідуе ядра, дазваляе вырабляць біметалічныя вырабы, паменшаны варот | Унутраная свабодная паверхня шурпатая, дакладнасць памераў абмежаваная, непрыдатны для сплаваў, схільных сегрэгацыі, абмежаваны цыліндрычнай/вярчальнай геаметрыяй | Трубы, утулкі, арыентыроўка, гільзаў цыліндраў |
8. Conclusion
Кожны метад ліцця прапануе унікальныя перавагі і абмежаванні, якія робяць яго прыдатным для канкрэтных прыкладанняў.
Ліццё ў пясок застаецца найбольш універсальным і эканамічным метадам для вялікіх, складаныя адліўкі, у той час як ліццё па выплавляемым мадэлям забяспечвае выключную дакладнасць для высокакаштоўных кампанентаў.
Ліццё пад ціскам выдатна падыходзіць для вытворчасці танкасценных дэталяў у вялікіх аб'ёмах, а пастаяннае ліццё ў форму забяспечвае нязменную якасць для вытворчасці каляровых металаў сярэдняга аб'ёму.
Ліццё пад нізкім ціскам ідэальна падыходзіць для алюмініевых і магніевых кампанентаў высокай цэласнасці, і цэнтрабежнае ліццё не мае сабе роўных для полых сіметрычных дэталяў.
Выбар падыходнага метаду ліцця залежыць ад фактараў, уключаючы геаметрыю дэталі, неабходная дакладнасць памераў, аздабленне паверхні, Тып матэрыялу, аб'ём вытворчасці, і меркаванні аб кошце.
Сучасная вытворчасць усё часцей спалучае гэтыя метады, каб выкарыстоўваць іх дадатковыя перавагі, прасоўванне інавацый у вытворчасці складаных кампанентаў у аэракасмічнай сферы, аўтамабільны, і прамысловых сектарах.
