Klíčové rozdíly mezi dvěma procesy odlévání běžných kovů
Tlakové lití a lití do písku jsou dva z nejrozšířenějších výrobních procesů pro výrobu kovových dílů ve velkém měřítku. Oba zahrnují lití roztaveného kovu do forem, ale typy forem a optimální aplikace se výrazně liší. Zde zkoumáme klíčové rozdíly mezi tlakovým litím a litím do písku, pokud jde o kvalitu dílů, geometrie, použité kovy, objemy výroby a náklady.
Přehled tlakového lití
Tlakové lití využívá stálé kovové formy zvané zápustky k opakované hromadné výrobě složitých kovových dílů s vysokou tolerancí při vysokých objemech. Roztavený kov je vstřikován pod vysokým tlakem do lisovacího nástroje, aby se rychle vyplnily dutiny formy. Kov rychle tuhne během 15 až 90 sekund, než se poloviny formy oddělí a odlitek je vyhozen. Slitiny zinku, hliníku a hořčíku se běžně odlévají pod tlakem.
Výhody tlakového lití:
- Možné vysoké objemy výroby
- Vynikající rozměrová přesnost a povrchová úprava
- Možné tenké stěny a složité obrysy
- Vysoká produktivita a automatizace
- Konzistentní vysoce kvalitní díly
Nevýhody tlakového lití:
- Vysoké počáteční náklady na nástroje pro zápustky
- Většinou se omezuje na neželezné kovy
- Omezení velikosti na základě kapacity lisu
- Výrobní rychlost může být omezena kavitací
Přehled lití do písku
Při lití do písku se jednorázové formy vytvářejí z přírodního nebo syntetického písku smíchaného s pojivy. Roztavený kov se nalévá do dutin formy, kde ztuhne, než se forma rozbije, aby se uvolnil odlitek. Odlévání do písku je flexibilní pro malé až velké objemy a pro většinu kovů včetně železných a neželezných slitin.
Výhody lití do písku:
- Nízké počáteční náklady na nástroje u dřevěných nebo kovových vzorů
- Odlitky všech velikostí, od uncí po tuny
- Možná velmi vysoká tvarová složitost
- Lze odlévat širokou škálu kovových slitin
- Flexibilní pro prototypy nebo výrobu
- Tepelné zpracování neovlivňuje plísně
Nevýhody lití do písku:
- Obecně nižší přesnost a povrchová úprava než tlakové lití
- Čas potřebný pro přípravu formy v každém cyklu
- Ne tak automatizované jako tlakové lití
- U odlitků se mohou vyskytnout vady pórovitosti
- Omezeno na nižší objemy výroby než tlakové lití
Rozdíly v tlakovém lití a lití do písku
Zde prozkoumáme několik klíčových rozdílů mezi těmito dvěma procesy:
Přesnost dílu a tolerance
- Tlakovým litím lze vyrábět díly s extrémně těsnou rozměrovou přesností až do ±0,002 palce spolu s jemnými povrchovými úpravami. To je způsobeno vynikající opakovatelností cyklu permanentních kovových zápustek.
- Pískové odlitky mají nižší přesnost kolem ±0,02 palce a hrubší povrchovou úpravu, protože pískové formy postupně degradují tepelným cyklem. Ale lití do písku může stále dosáhnout přesnosti pro mnoho aplikací.
Složitost části
- Tlakovým litím lze vyrábět díly s velmi tenkými, hlubokými žebry a stěnami, stejně jako se složitými obrysy a detaily. Vysoké tlaky kovu zcela vyplní dutiny matrice.
- Standardní lití do písku je omezeno nutností vyjmout vzor ze zhutněného písku. Nové 3D tištěné pískové formy však umožňují složitější geometrie.
Použité kovy
- Při tlakovém lití se běžně používají slitiny zinku, hliníku, hořčíku a některých slitin mědi. Rychlé ochlazení kovu v zápustkách zabraňuje praskání za tepla.
- Pískové lití může pojmout téměř jakýkoli kov včetně železných slitin, jako je litina a ocel, které by při tlakovém lití praskaly. Pískové formy snesou vyšší teploty lití.
Objemy výroby
- Tlakové lití je optimalizováno pro velké, konzistentní velikosti dávek nad 10,000+ jednotek. Jakmile jsou razidla vyrobena, mohou rychle vyrábět odlitky.
- Odlévání do písku je flexibilní od jednotlivých prototypů až po přibližně 1,000 díl. Výroba formy se musí opakovat pro každý cyklus odlévání.
Nákladové faktory
- Tlakové lití má velmi vysoké vstupní náklady na obrobené formy, ale nižší náklady na díl při velkých objemech.
- Odlévání do písku má nízké počáteční náklady na model, ale vyšší opakující se náklady na práci a materiál pro každý výrobní cyklus.
Díky své flexibilitě napříč mnoha kovy, geometriemi a objemy zůstane lití do písku oblíbené pro prototypy a nízké až střední výrobní série. Ale pro hromadnou výrobu složitých dílů z neželezných kovů poskytuje lití pod tlakem bezkonkurenční účinnost a přesnost. Pochopení těchto klíčových kompromisů umožňuje výběr optimálního procesu odlévání pro daný produkt.
Trendy výzkumu a vývoje
Akademici a průmysl pokračují ve výzkumu a zdokonalování procesů tlakového lití i lití do písku:
- Nové pojivové systémy zlepšují skládací a povrchovou úpravu pískových forem (Tang et al, 2022)
- Nové hliníkové slitiny jako Al-Ce nabízejí vynikající pevnost a odolnost proti korozi pro tlakové lití (Shaha et al, 2019)
- Simulační modelování minimalizuje defekty díky optimalizovaným návrhům hubic a vtoků (Gourlay et al, 2022)
- Automatizace jako roboti a inline kontrola kvality zvyšují výnosy pro oba procesy (Hu et al, 2021)
- 3D tištěné pískové formy umožňují složitější geometrie pro lití do písku (Li et al, 2020)
- Pokročilé senzory, jako je ultrazvuk, detekují defekty na začátku procesu tlakového lití (Jia et al, 2021)
Ve slévárně China Welong Foundry poskytujeme zákazníkům jak nízkonákladové odlévání prototypů do písku, tak i velkoobjemovou výrobu tlakového lití pro optimální výsledky v průběhu celého životního cyklu produktu. Zeptejte se prosím nainfo@welongpost.com!
Reference:
Tang, Y., Liu, J., Zhao, X., Zhao, Z., & Cao, H. (2022). Účinky nového saze-fenolického uretanového pojiva na vlastnosti písků potažených pryskyřicí. Materiály, 15(4), 1442.
Shaha, SK, Czerwinski, F., Kasprzak, W., Friedman, J., & Chen, DL (2019). Vývoj vysoce výkonných slitin Al-Ce. Materiálové vědy a inženýrství: A, 767, 138372.
Gourlay, CM, Laukli, HI, Dargusch, MS, & Schumacher, P. (2022). Modelovací a simulační přístupy pro zlepšení kvality tlakového lití hliníku: Přehled. Kovy, 12(4), 634.
Hu, B., Bao, R., Karnati, S., & Liou, F. (2021). Inteligence a automatizace v průmyslu odlévání kovů: Přehled. Journal of Manufacturing Systems, 60, 443-458.
Li, X., Zhang, H., Wang, X., & Zhao, J. (2020). Výzkum odlitků pískovým procesem 3D tisku. Procedia Manufacturing, 48, 1068-1074.
Jia, Z., Jolly, M., Chinesta, F., & Cueto, E. (2021). Energeticky založené modelování pro efektivní procesy tlakového lití. Journal of Materials Processing Tech., 291, 117048.