Литейные машины для литья под давлением

Литье металлов под давлением

Основы литья металлов под давлением

Литьё металлов под давлением — способ изготовления отливок из сплавов, при котором сплав приобретает форму отливки, быстро заполняя пресс-форму под высоким давлением от 7 до 700 МПа. Этот способ применяется для сплавов цветных металлов (на основе цинка, алюминия, меди, магния, сплав олово-свинец) из-за их низкой температуры плавления, а также для некоторых сталей. Изделия могут быть массой от десятков граммов до десятков килограммов. Литье металлов под давлением занимает одно из самых высоких мест по объемам массового производства в металлообработке.

Литьём под давлением изготавливают:

детали автомобильных двигателей (в том числе алюминиевые блоки, детали карбюраторов);

детали сантехнического оборудования;

детали бытовых приборов (пылесосы, стиральные машины, телефоны); ранее — детали печатных машинок;

детали компьютеров, мобильных телефонов и прочего аналогичного оборудования.

Литье под давлением алюминия: используется в легких и высокопрочных узлах. Картер коробки передач и т.д.

Литье под давлением магния: используется в легких и высокопрочных узлах, например: корпуса электро-борудования.

Литье под давлением цинка: используется при производстве игрушек и в деталях малых размеров, а так же в узлах с хорошим качеством поверхности, особенно где есть хромирование.

Литье под давлением латуни: используется в сантехнических изделиях, например, водопроводных кранах, смесителях.

Процесс изготовления изделий

Литейные формы (пресс-формы) обычно изготавливаются из стали. Оформляющая полость формы выбирается подобной наружной поверхности отливки, однако учитываются искажения размеров. Пресс-форма содержит также выталкиватели и подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости изделий. Литейные машины разделяют на два вида — с горячей и холодной камерой прессования. По типу расположения вертикальные и горизонтальные. На рис. 1 дана принципиальная схема работы машин с холодной камерой прессования, расположенной у одних машин горизонтально (a), a y других — вертикально (б). При работе машины жидкий металл мерной ложкой или с помощью автоматического дозатора заливают в камеру прессования 6 и гидравлическим плунжером (прессующим поршнем 7) запрессовывают в пресс-форму. Пресс-формы изготовляют из двух половин (подвижной 3 и неподвижной 5) с вертикальной или горизонтальной плоскостью разъема. Это обеспечивает быстрое извлечение отливок с помощью толкателей 2, которые крепятся с тыльной стороны подвижной пресс-формы.

Рис.1 — Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования:

а — холодной горизонтальной;

б — холодной вертикальной;

1 — плита крепления подвижной части формы;

3 — подвижная матрица формы;

4 — полость формы (отливка);

5 — неподвижная матрица формы;

6 — камера прессования;

7 — прессующий поршень;

9 — тигель нагревательной передачи;

10 — обогреваемый мундштук.

Литейные машины с горячей камерой прессования

Сплавы на основе цинка, как правило, льются в машинах с горячей камерой прессования. Камера погружена в расплав. Под относительно слабым давлением сжатого воздуха или поршня расплав из камеры вытесняется в пресс-форму.

Скоростная операция. Время цикла менее 1 секунды для маленьких деталей, до 30 секунд для более крупных деталей.

Рабочее давление в диапазоне от 100-300 атм.

Обычные пресса или небольшие высокоскоростные установки.

Рис.2 — Схема литья под давлением на машинах с горячей камерой прессования:

Литейные машины с холодной камерой прессования

Такие машины используются для литья под давлением алюминиевых, магниевых, медных сплавов. Литьё в пресс-формы происходит под давлением от 35 до 700 МПа.

Инжекторный плунжер и цилиндр не опускаются в расплавленный.

Расплавленный металл разливается ковшом механически или вручную.

Более длительное время цикла. Может достигать 1 мин.

Рабочее давление 200-700 psi Al и Mg (13-47 атм.).

Рабочее давление 400-1000 psi Cu (27-68 атм.).

Рис.3 — Схема литья под давлением на машинах с холодной камерой прессования:

Основные преимущества литья под давлением

К основным преимуществам технологии литья под давлением можно отнести:

• высокую производительность;
• высокое качество поверхности (5-8 классы чистоты для алюминиевых сплавов);
• точные размеры литого изделия (3-7 классы точности);
• минимальная потребность в механической обработке изделия.

Процессы литья под давлением

Существуют следующие этапы литья под давлением:

Первый этап: раскрытие пресс-формы и смазка.
Это необходимо для того, чтобы готовая отливка легко отходила от полостей пресс-формы и металл в поршне не застывал до того, как он будет запрессован. Также образуется пленка, которая помогает стабилизировать температуру и защищает поверхность пресс-формы, что увеличивает срок службы оснастки.

Второй этап: смыкание пресс-формы.

Третий этап: заливка металла в поршень.
После смазки пресс-формы и поршня рабочий зачерпывает из печи необходимое количество металла и заливает его в горловину поршня.

Четвертый этап: запрессовка металла.
Поршень под воздействием пневматики, в которую как правило закачан азот, совершает поступательное движение и закачивает металл в камеру прессования.

Пятый этап: снятие готового изделия.

Смазочные материалы для литья под давлением

Перед началом, а также и во время работы рабочую поверхность пресс-формы покрывают смазкой линейка Petrofer Formol. Смазки для холодного пуска наносятся на холодные штампы в начале операции, то есть в тот момент, когда смешивающиеся с водой жидкие смазочные материалы еще не образуют достаточную пленку из-за низких температур матрицы. Смазка частично предохраняет форму от термического удара и, следовательно, увеличивает сроки службы формы, она способствует более легкому извлечению отливки из формы, предохраняя форму от приваривания. Смазка помогает получить также более качественную поверхность отливки. Смазки для холодного пуска используют в качестве разделительного состава при производстве отливок из свинцовых сплавов. Данные продукты практически не эмульгируются, и требуется их удаление методом скиммирования.

При литье под давлением в 90-Х годах применяли в основном жирные смазки на основе минеральных масел, которые при сгорании не дают минеральных осадков. При литье алюминиевых сплавов применяли смесь масла с графитом или смесь графита с воском и вазелином и др.

Современные водосмешиваемые и чистые масла отвечают следующим требованиям:

нанесение смазочного материала методом микро-напыления под давлением. Очень тонкий слой смазки должен обеспечивать весь предъявляемый функционал и способствовать экономичности расхода.

высокие проникающие свойства и устойчивость к температуре, отсутствие воспламенения и образования дыма. Применение продукта для различных сложностей геометрических форм.

состав смазки должен обеспечивать высокий эффект отделения металла из формы, оставлять после отделения минимальное накопление осадков.

легкое удаление отложений и очистка оборудования. Остатки на литых компонентах должны быть совместимы с процессами окраски и гальванике изделий.

высокие концентрации смешения с водой 1:50-1:200.

устойчивость к поражению микроорганизмами и стабильность эмульсии, минимальное влияние на здоровье человека и окружающую среду.

долгий срок службы смазки на форме, отсутствие стекания образования сгустков и содержания твердых веществ в составе.

равномерное охлаждение формы, коррозионная защита узлов и оснастки, улучшенное прохождение метала.

Смазку наносят тонким, ровным слоем через 1—2 заливки. Для получения качественного изделия необходимо соблюдать определенные значения удельного давления прессования.

Продукция PETROFER для литья металла под давлением

Компания PETROFER предлагает своим клиентам продукты, отвечающие всем потребностям современной промышленности.

Линейка продуктов DIE-LUBRIC – смазочные материалы для литья металлов под давлением в портфеле продуктов Petrofer. Водосмешиваемые и чистые масла подходят для смазки форм при литье под давлением изделий из алюминия, цинка, магния, меди и металлов различных сплавов. Продукты разделяются для применения в машинах как горячего литья, так и холодного литья; оптимизированы для универсального и специального применения. Имеют экономичный расход, хорошую защиту от коррозии. Состав продуктов максимально безопасен для здоровья человека и окружающей среды.

При этом стоит отметить, что могут быть улучшены следующие факторы:

Литейная машина, кристаллизатор

Литейный стол предназначен для изготовления слитков заданных размеров из алюминиевых сплавов.

Компания «ИнтерМаш» предлагает современное литейное оборудование для вертикального литья цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов. Оборудование проектируется и изготавливается под заказ согласно техническому заданию клиента.

Данная литейная система состоит из:

— литейного стола с расположенными на нем кристаллизаторами скольжения с тепловыми насадками;

— подвижной платформы для поддонов с затравками;

— поддона с самоцентрирующимися затравками;

— литейная машина подъемного тросового (парашютного) типа.

Основание распределительного блока литейного стола выполняется из толстолистовой стали.

Разливочный лоток футеруется высококачественной огнеупорной керамикой и усиливается по бокам стальными платформами, которые направляют расплавленный алюминий в серию отверстий заданного диаметра. В каждое отверстие встраиваются высокоточные кристаллизаторы скольжения с тепловой насадкой для алюминия со сменными керамическими муфтами с калиброванным отверстием. Кристаллизаторы прикрепляются со стороны дна литейного стола, что обеспечивает легкость при их установке и снятии. Литейная машина сконструирована как короб, во внутреннее пространство которого поступает вода для охлаждения алюминиевых слитков в процессе литья.

Наклон литейного стола при выемке готовых литейных слитков из колодца производится с помощью двух гидроцилиндров, которые прикреплены с боковой стороны литейного стола. К раме стола присоединяется водопровод с поворотными муфтами, который позволяет открывать литейный стол, не разрывая трубопровод.

Подвижная литейная платформа представляет собой сварную конструкцию из толстолистовой стали, на которой установлено эквивалентное (количеству кристаллизаторов литейного стола) количество направляющих затравок. Крепление затравок к платформе обеспечивает их самоцентровку.

Платформа движется вверх/вниз по литейному колодцу и точно фиксируется на литейном столе посредством установочных штифтов, расположенных в каждом углу платформы.

Платформа представляет собой автономную конструкцию, которая поддерживается и направляется посредством четырех стальных тросов и опускается вниз под собственным весом.

Кристаллизатор

Кристаллизатор – это установка, которая используется для переработки металла. Она переводит металл из расплавленного состояния в затвердевший продукт более твердого состояния. При этом затвердевание металла происходит благодаря его охлаждению до той температуры, когда он начинает кристаллизоваться. Сегодня затвердевший расплав используется в производстве в нескольких формах: гранулы, пластинки и пастилки. Но наиболее часто из всех производимых кристаллизатором видов используются пластинки.

Его принцип действия заключается в следующем: установка кристаллизатора имеет барабан, который вращается непрерывно вокруг оси. И расплавленный металл наносится на него равномерно, и прилипает к барабану за счет своей определенной вязкости.

Во время вращения барабан забирает часть тепла у расплавленного металла в силу своей хорошей теплопроводимости. И таким образом доводит его до кристаллизации и затвердевания. Это происходит после того, как барабан совершит один оборот. Затем снимается с барабана при помощи ножа, предназначенного специально для этого. Так на производстве получается конечный продукт, имеющий форму пластинок.

Основным предназначением кристаллизатора является образование слитка определенной формы, а также отвод от стали тепла, которое влияет на создание твердой и прочной оболочки полученного слитка. Это нужно для того, чтобы при выходе из кристаллизатора оболочка полученного в результате этого процесса слитка не разрушилась.

Кристаллизаторы с водяным типом охлаждения применяют для эффективного теплоотвода при процессе образования слитка. Ведь при использовании кристаллизатора в производственных целях и масштабах сам процесс должен обеспечить высококачественный продукт, определенную скорость образования этого слитка, его стойкость, а также обеспечить рентабельность самого кристаллизатора и полную безопасность всего производственного процесса.

Сам кристаллизатор состоит из нескольких элементов: внешний корпус, рабочие пластины, которые находятся внутри конструкции, каналы, которые служат для течения холодной воды.

Принцип работы кристаллизаторов позволяет разделить их на два типа – стационарные, то есть неподвижные, статичные кристаллизаторы, а также – подвижные кристаллизаторы с определенным механизмом работы. В последнее время популярностью пользуются последние, подвижные кристаллизаторы.

Литейная машина

Для переработки алюминия, меди и других цветных металлов используется метод литья, который может быть осуществлен с применением литейных машин разного типа.

Литье металлов под давлением — самый популярный способ, когда пресс-форму для заливки сплава заливают с большой скоростью под высоким давлением. С помощью литейных машин и данного метода можно получать изделия массой от нескольких грамм до десятков килограмм. Причем получают даже сложные по своей конфигурации детали, которые нужны для ремонта стиральных машин, телефонов, двигателей автомобилей и другой техники. Именно в получении тонкостенных отливок сложной конфигурации заключается главное достоинство литья под давлением. Также можно отметить высокую производительность литейных машин такого типа и точность работы, благодаря чему уменьшается время на механическую обработку после литья.

Литейные машины для переработки цветных металлов могут быть с горячей или холодной камерой прессования. Первый вариант актуален, когда речь идет о металлах с низкой температурой плавления, к которым относятся свинец и цинк. Литейная машина с холодной камерой прессования нашла широкое применение в массовом производстве изделий из меди, алюминия и других цветных металлов в различных областях промышленности, включая военпром, измерительную технику и автомобилестроение.

Если говорить о составных элементах литейных машин, к ним относятся раздаточная печь, оборудование для подачи и контроля сжатого воздуха, также не обойтись без гидравлического манипулятора и установки, помогающей в снятии литейных форм. Современные литейные машины обладают высокой надежностью и неприхотливы в эксплуатации, что тоже следует отметить, когда речь идет об оборудовании такого вида.

Принципы литья под давлением

Чтобы сделать качественную отливку, недостаточно просто расплавить металл, перелить его в подготовленную заранее форму и дать остыть. Так получится изделие малой прочности, с неровными поверхностями. Чтобы этого избежать, применяется литье под давлением. Технология основана на использовании промышленного оборудования, которое создает рабочую среду для изготовления качественных отливок.

Плавка металла

Виды литья под давлением

Литье под нагрузками — эффективный способ изготовления металлических деталей сложной формы. Расплавленным металлом заполняют специальную камеру, которая предназначена для сжатия материала. Когда давление поднимается, расплавленная смесь с высокой скоростью заполняет металлическую форму. Камера сжатия может поддерживать температуру плавления материала до 450 градусов. Выделяется три вида технологического процесса зависимо от скорости заполнения металлической конструкции:

1. Низкая скорость — до 2,5 м/с. Технология применяется для изготовления деталей с толстыми стенками.
2. Средняя скорость — до 15 м/с. Металл заполняет форму турбулентными движениями. Центр отливки заполняется пузырьками воздуха, которые удаляются под воздействием больших нагрузок.
3. Высокая скорость — больше 30 м/с. Расплавленный материал подаётся на такой скорости, что распыляется по поверхности машины. Это захватывает большое количество воздуха, который ухудшает прочность отливки. Чтобы вывести воздух, нагнетаются высокие нагрузки — около 500МПа.

Литье под нагрузкой осуществляется машинами с горячими и холодными камерами.

Сферы применения

Технологический процесс отливки под нагрузками позволяет получать отливки с высоким показателем прочности. Благодаря воздействию высокого давления из изделия выходят пузырьки воздуха, что положительно сказывается на механических свойствах материала. Применение данной технологии:

• изготовление карбюраторов для автомобилей;
• создание сантехнических деталей;
• изготовление частей для бытовых приборов.

Литье под нагрузками применяется при изготовлении деталей для компьютеров, различной электроники.

Преимущества и недостатки метода

Любой технологический процесс имеет как сильные, так и слабые стороны. Преимущества литья под давлением:

1. Изменение свойств отливки. Увеличиваются параметры прочности, твердости материала.
2. Возможность использовать формы для литья несколько раз подряд.
3. Улучшается качество поверхности изделия.
4. Высокая точность соблюдения установленных размеров отливок.
5. Возможность создания тонкостенных изделий (менее 1 мм).
6. Нет дополнительных процессов сборки, разборки, выбивки готовых деталей из форм.
7. Современное оборудование позволяет регулировать скорость поступления расплавленного металла.

1. Конструкции для заливки быстро изнашиваются, если часто работать с высокими температурами.
2. Крайне сложно изготавливать изделия с отверстиями, выемками, полостями.
3. При охлаждении изделия получают внутреннее напряжение.
4. Нельзя создавать крупногабаритные заготовки, поскольку оборудование ограничено по мощности.

Работая с машинами для литья под давлением, нельзя забывать, что по этой технологии материал набирается воздушных вкраплений. Это ухудшает его прочность, способствует быстрому разрушению. Избавиться от пузырьков воздуха можно увеличивая нагрузки. Однако для этого нужно мощное оборудование.

Размер и масса отливок

Технология литья под низким давлением

Ещё один способ литья подразумевает использование низкого давления. Эта технология обладает определёнными преимуществами:

1. Возможность изготавливать изделия больших размеров, с тонкими стенками.
2. Меньше материала расходуется на литниковую систему.
3. Низкое давление не воздействует разрушительно на стенки пресс-формы, рабочие элементы оборудования.
4. Высокая скорость подачи расплавленного металла позволяет изготавливать крупногабаритные полые детали.

Чаще всего технология литья под низкими нагрузками применяется в черной металлургии.

Оборудование

Когда выполняется технологический процесс, применяется два вида машин для литья под давлением:

1. С горячей камерой. Используются для создания отливок из металлов, которые плавятся от температуры до 450 градусов по Цельсию. Конструкция устроена так, что во время рабочего хода поршня, через который передаётся давление, расплавленный металл сам заполнят пресс-форму. Когда она заполняется до краёв, срабатывает датчик, передающий сигнал на поршень. Он начинает движение вниз. После кристаллизации материала форма раскрывается автоматически. Подвижные механизмы выталкивают отливку наружу. Оборудование работает при сложных условиях. Из-за этого часто выходят из строя разные детали станка.
2. Машины с холодными камерами. Нагнетают небольшое давление (до 100 МПа). Мастер должен залить расплавленный материал в камеру, которая предназначена для прессования. Далее под воздействием нагрузок будущее изделие направляется к пресс-форме. Металл кристаллизуется. После этого подвижные элементы открывают конструкцию для застывания. Из заготовки удаляется стержень, после которого остаётся свободная полость. Пресс выталкивает изделие наружу.

Машины с холодными камера не позволяют получать тонкостенные детали из-за быстро охлаждения материала.

Машина для литья под давлением

Технический процесс

Литье металлов под давлением имеет несколько этапов, которые должны следовать строго друг за другом. Если технология будет нарушена, результат не будет соответствовать норме. Этапы проведения работ:

1. Изготавливается форма для создания отливок.
2. Она закрепляется на машине.
3. Металл расплавляется и подаётся в камеру для прессования.
4. Под воздействием возрастающих нагрузок, он на высокой скорости переливается в пресс-форму.
5. Далее материал кристаллизуется, одновременно на него начинает воздействовать рабочий поршень.
6. Когда изделие будет готово, удерживающая конструкция автоматически открывается. Подвижные элементы выдавливают детали из машины.

Автоматизированное оборудование требует от мастера контроля за подвижными элементами, проверки заготовок. Изготовление конструкций для создания отливок сложной формы требует точного составления чертежа, использования высокопрочных сплавов, металлов. Они должны выдерживать нагрузку, превышающую 500 МПа.

Литье под давлением — технология, позволяющая изготавливать металлические изделия с тонкими стенками. Применяется в разных отраслях промышленности. Важно знать основные этапы технологического процесса, учитывать используемый материал, возможность оборудования. Высокие нагрузки могут вывести машину из строя, испортить структуру металла.

Оборудование для литья под давлением

1. Холоднокамерные машины для литья под высоким давлением (производство LK)

Самая популярная серия холоднокамерных машины для литья под высоким давлением.

Машины для литья под высоким давлением с холодной камерой прессования серии Impress выпускаются с усилием запирания от 130 до 4000 тонн. Уже на стадии проектирования решаются вопросы безопасности, качества, гибкости и адаптации под конкретные условия производства отливок с целью обеспечения надежности и полноценной работы в течении многих лет.

Серия Impress включает в себя машины для литья алюминиевых и медных сплавов с холодной камерой прессования.

Особенности:

• Система контроля параметров прессования. Гарантия высокой стабильности и надежности работы машины.
• Регулируемое положение плунжерной пары относительно пресс-формы. Смена положения плунжерной пары относительно пресс-формы легко достигается с помощью гидравлического привода, это позволяет более гибко проектировать пресс-форму, обеспечивать устойчивость и точность операций.
• Автоматическая система смазки механизма перемещения подвижной плиты. Гарантия регулярной подачи фиксированного объема смазочного материала к каждой направляющей колонне с заранее программируемым интервалом времени, что позволяет увеличить срок службы и сократить обслуживание.
• Двойной гидравлический механизм запирания. Обеспечивает быстрый подъем гидравлического давления в системе запирания и приводит к экономии электроэнергии. Для качественной и бесперебойной работы гидравлического привода и всей гидравлической системы применяется фильтрация гидравлической жидкости.
• Поршневой тип аккумулятора. Обеспечивает высокую скорость подачи металла в пресс-форму с постоянным давлением при низком потреблении электроэнергии.
• Независимый аккумулятор интенсификации давления и трехфазный контроль инжекции со стадией интенсификации давления обеспечивает быстрый набор давления и позволяет получать отливки высокого качества не зависимо от перехода на последующую фазу инжекции.

Стандартная комплектация: