Turnare sub presiune din aluminiu: un ghid aprofundat

Conceptul de turnare sub presiune de înaltă presiune

Turnarea sub presiune de înaltă presiune (HPDC) este un proces de turnare a metalului utilizat pentru producția în masă de piese metalice complexe, de înaltă integritate și aproape de formă netă. Procesul implică injectarea metalului topit într-o matriță pre-proiectată la presiune înaltă, de obicei între 1000 și 25000 PSI (lire pe inch pătrat). Presiunea ridicată este menținută până când metalul topit se solidifică și este îndepărtat din matriță.

Acest proces este realizat folosind fie o mașină de turnare sub presiune, fie cu cameră caldă, fie cu cameră rece. Mașina cu cameră fierbinte este utilizată pentru materiale cu punct de topire scăzut, cum ar fi zincul, în timp ce mașina cu cameră rece este utilizată pentru materiale cu punct de topire ridicat, cum ar fi aluminiul și magneziul. HPDC este utilizat pe scară largă în industrii precum auto, aerospațial și medical datorită capacității sale de a produce piese de înaltă calitate, cu toleranțe strânse și forme complexe.

Importanța conceptului de turnare sub presiune înaltă în diverse industrii

Turnarea sub presiune de înaltă presiune (HPDC) este un concept important în diverse industrii datorită numeroaselor sale beneficii. Iată câteva industrii care beneficiază de conceptul HPDC:

Electronice de consum: Electronicele de larg consum, cum ar fi smartphone-urile, laptopurile și tabletele necesită piese mici, ușoare, care pot fi fabricate cu ușurință folosind procesul HPDC. Acest proces permite producerea de modele complexe și componente precise cu o precizie ridicată.

Echipamente medicalet: Industria medicală beneficiază, de asemenea, de conceptul HPDC, care permite producerea de componente ușoare și precise pentru utilizarea în dispozitive și echipamente medicale. Procesul oferă componente de înaltă calitate cu finisaje excelente ale suprafeței, ceea ce îl face ideal pentru cerințele stricte ale industriei.

Industria de Apărare: HPDC este avantajos în industria de apărare, permițând producerea de componente complexe, de înaltă rezistență, cu o precizie dimensională excelentă, care sunt cruciale pentru vehiculele militare, avioanele și sistemele de arme. Acest lucru permite continuarea inovației și dezvoltării pentru a îndeplini cerințele tehnologice avansate ale echipamentelor militare. Materiale compatibile cu turnarea sub presiune de înaltă presiune

Următoarea prezentare scurtă a materialelor compatibile vă va ajuta să determinați dacă HPDC este procesul de fabricație adecvat sau dacă ar trebui utilizată o metodă alternativă.

Aluminiu: Acesta este un material utilizat pe scară largă în turnarea sub presiune de înaltă presiune datorită proprietăților sale inerente precum greutatea redusă, stabilitatea dimensională, conductivitatea electrică, rezistența la coroziune și rezistența termică.

Materialul are un flux bun atunci când este topit la presiune ridicată, dar necesită un sistem de cameră rece pentru a produce piese turnate de înaltă calitate. Aliajele obișnuite de aluminiu utilizate în acest proces includ 380, 390, 412, 443 și 518. Acest material este utilizat în mod obișnuit în industrii precum cea auto și aerospațială.

Magneziu: Acesta este un alt material ușor utilizat în mod obișnuit în procesul hpdc. Are o prelucrabilitate ridicată și este potrivit pentru turnarea sub presiune cu cameră fierbinte datorită punctului său de topire mai scăzut. Aliajele obișnuite de magneziu utilizate în proces includ AZ91D, AM60, AS41B și AE42.

Zinc: Acesta este materialul cel mai prietenos cu producătorul dintre cele trei materiale HPDC comune. Este potrivit atât pentru sistemele cu camere calde, cât și pentru cele reci. Aliajele obișnuite de turnare sub presiune de zinc includ Zamak, 2, 3 și 5. Materialele turnate sub presiune din zinc sunt puternice, durabile și prelucrabile.

Ce este turnarea sub presiune a aluminiului

Turnarea sub presiune a aluminiului (HPDC) este un proces de turnare a metalului care implică injectarea de aluminiu topit la presiune ridicată într-o matriță pre-proiectată pentru a crea piese metalice de înaltă calitate. Aluminiul este presurizat la niveluri cuprinse între 1.000 și 25.000 PSI pentru a umple cavitatea matriței și a reproduce forma piesei dorite. Se realizează folosind o mașină de turnare sub presiune cu cameră caldă sau rece, în funcție de punctul de topire al aliajului de aluminiu.

Când ar trebui să aleg procesul HPDC?

Există două tipuri de echipamente utilizate pentru turnarea sub presiune înaltă: echipamente de turnare sub presiune cu cameră rece și cu cameră fierbinte. Pentru turnarea aluminiului la presiune înaltă, este necesară utilizarea mașinilor cu cameră rece.

Turnarea sub presiune de înaltă presiune (HPDC) este o tehnică de producție rapidă și rentabilă, potrivită pentru turnarea metalelor neferoase. Este ideal pentru cerințe mari de producție și poate produce piese cu pereți subțiri cu o calitate mai bună a finisării suprafeței. Cu toate acestea, există riscul de porozitate în interiorul turnării, care poate compromite integritatea structurală și o poate face nepotrivită pentru tratament termic.

Componentele unei mașini de turnare sub presiune de înaltă presiune

Dacă un producător intenționează să achiziționeze o mașină HPDC, iată câteva componente ale mașinii și funcțiile acestora.

Mold turnat 

Este componenta principală a mașinii, de obicei realizată din oțel. Are un design care reprezintă produsul dorit și este responsabil pentru modelarea metalului topit în forma dorită. Matrița turnată sub presiune are două jumătăți, una mobilă și una fixă, care se prind cu forță atunci când operatorul injectează metal topit.

Știfturi de evacuare 

Acestea sunt componente care ajută la ejectarea turnării sub presiune după solidificare. Acestea sunt în mare parte amplasate pe jumătatea matriței mobile și ajută la îndepărtarea pieselor turnate din matriță.

Piston

Produce presiunea care injectează metalul topit din camera de suflare în matriță. În funcție de tipul de mașină, acesta poate fi automatizat.

Componente de încălzire

Acestea constau din elementul de încălzire, termocuplu și camera de suflare (locația metalului topit). Acestea funcționează pentru a încălzi metalul în timp ce depozitează și mențin temperatura metalului topit. Componentele de încălzire sunt absente în sistemul cu cameră rece.

Tub de ridicare: Acesta servește ca o cale de trecere pentru metalul topit în matrița turnată sub presiune.

Etapele procesului de turnare sub presiune de înaltă presiune

Următoarele informații oferă o înțelegere cuprinzătoare a modului în care funcționează procesele de turnare sub presiune:

Primul pas este pregătirea matriței: Implică curățarea matriței și lubrifierea pereților interiori ai acesteia pentru o evacuare mai ușoară și reglarea temperaturii.

Al doilea pas este injectarea: Se poate realiza fie folosind sistemul de injectie cu camera calda, fie cu camera rece, in functie de tipul de material folosit. Sistemul cu cameră fierbinte este potrivit pentru metale cu punct de topire scăzut, cum ar fi zincul și magneziul, în timp ce camera rece este utilizată pentru metale cu punct de topire ridicat, cum ar fi aluminiul și alama.

Al treilea pas este îndepărtarea unei părți: implică folosirea unui știft ejector pentru a elibera cavitatea matriței și a împinge în afară gipsurile solidificate.

Pasul final este tunderea: Implică îndepărtarea materialelor suplimentare găsite pe turnare și matriță folosind diverse metode, cum ar fi o matriță de tăiere sau un ferăstrău.

Avantajele și limitele turnării sub presiune de înaltă presiune

Avantaje

Rate de producție mai mari

Etapa de injecție în HPDC este o etapă vitală și este finalizată rapid, rezultând rate de producție ridicate. Acest lucru face ca procesul să fie benefic pentru prototiparea rapidă, în special pentru producția de volum mare, și mai rapid în comparație cu alte metode de turnare, cum ar fi LPDC.

Piese turnate sub presiune de înaltă calitate

Piesele turnate sub presiune produse folosind HPDC au o precizie dimensională ridicată, o uniformitate excelentă și un finisaj bun al suprafeței. Ele păstrează, de asemenea, proprietățile mecanice ale materialului de bază și necesită, de obicei, o prelucrare minimă.

Produse cu pereți subțiri

HPDC poate obține o grosime a peretelui subțire de mai puțin de 0,40 mm, iar procesul permite adăugarea de inserții sau piese co-turnate. Această caracteristică reduce numărul de componente necesare în timpul asamblarii.

Realizări complexe de proiectare

HPDC este potrivit pentru crearea de produse cu forme complicate de matriță datorită flexibilității în proiectarea matrițelor. Această flexibilitate facilitează asamblarea pieselor produse.

Moare Durabile

Formele turnate sub presiune utilizate în HPDC sunt foarte durabile, permițând utilizarea lor în mai multe cicluri de producție. Această durabilitate reduce costul de turnare sub presiune pe unitate.

Limitări

Prezența aerului 

Aceasta este o problemă obișnuită în HPDC, care are ca rezultat buzunare de aer în produsul final. Acest lucru face ca HPDC să nu fie potrivit pentru produsele care necesită etanșeitate, deoarece captarea aerului poate cauza porozitate și vezicule la suprafață atunci când este tratată termic. În astfel de cazuri, turnarea sub presiune la joasă presiune poate fi o alternativă mai bună.

Pornirea inițială costă 

Costurile de pornire ale unei mașini HPDC personale pot fi semnificative, motiv pentru care multe persoane și companii optează pentru a-și externaliza nevoile de turnare sub presiune către un furnizor de servicii.

Minimizarea defectelor matriței în HPDC

Mai jos sunt câteva dintre cele mai răspândite tipuri de defecte și cum să le minimizezi:

Porozitate

Aceasta este o problemă comună întâlnită în timpul procesului HPDC. Deși este o provocare să eliminați în întregime porozitatea, o puteți minimiza prin încorporarea tehnologiei de vid în echipament.

Flash

Flash este un alt eveniment comun în turnarea de aluminiu la presiune înaltă, care este materialul în exces care se scurge de-a lungul liniilor de despărțire. Acest lucru este cauzat de obicei atunci când presiunea de injecție depășește forța de strângere. O modalitate de a preveni defectele flash este utilizarea echipamentelor de turnare sub presiune cu un tonaj suficient.

Lăcrimare fierbinte

Acest lucru poate rezulta din răcirea neuniformă și poate provoca ruperea punctelor fierbinți ale pieselor dumneavoastră. Răcirea neuniformă apare adesea din cauza variației grosimii peretelui într-o turnare, dar poate fi rezolvată prin îmbunătățirea designului.

Secțiuni necompletate

Secțiunile neumplute din cavitatea matriței pot apărea din cauza diferiților factori. Această problemă poate fi prevenită prin monitorizarea volumului, viteza și temperatura de turnare.

Aplicarea procesului de turnare sub presiune de înaltă presiune

Industria medicală: În industria medicală, HPDC este utilizat în mod obișnuit pentru a fabrica echipamente de imagistică de înaltă producție, pompe de perfuzie și alte piese medicale. Productivitatea ridicată a procesului, compatibilitatea cu diverse materiale și capacitatea de a produce modele complexe îl fac o alegere populară în această industrie.

Industria auto: Industria auto se bazează pe HPDC pentru a produce componente cruciale pentru vehicule, cum ar fi blocurile motor, suporturile motorului, carcasele cutiei de viteze și alte piese structurale. Compatibilitatea metodei cu materiale precum aluminiul și magneziul, capacitatea sa de a obține o precizie ridicată și capacitatea sa de a produce modele complexe o fac o alegere preferată în acest sector.

Industrie aerospatiala: Sectorul aerospațial folosește, de asemenea, HPDC pentru a fabrica piese de motor folosind materiale precum zinc, magneziu și aluminiu. Aceste metale posedă proprietăți unice care le fac potrivite pentru turnarea sub presiune înaltă, iar capacitatea metodei de a produce modele complexe o face o opțiune ideală pentru industria aerospațială.

Comparație între HPDC și LPDC

    A. Turnare sub presiune din aluminiu sub presiune

Turnarea sub presiune a aluminiului sub presiune (HPDC) este un proces de fabricație utilizat pe scară largă la nivel mondial, aproximativ 70% de producători de turnare sub presiune utilizând acest proces. Pașii implicați în procesul de turnare sub presiune a aluminiului sunt următorii:

În primul rând, aliajele de aluminiu sunt topite într-un cuptor separat. Apoi, aluminiul topit este transferat în manșonul de împușcare al echipamentului de turnare sub presiune, fie manual, fie printr-un braț robot. Apoi, metalul topit este împins în matriță de un piston la presiune ridicată. Turnarea este lăsată să se răcească și să se solidifice în interiorul matrițelor pentru o anumită perioadă înainte ca jumătățile matriței să fie separate, iar turnarea finită este recuperată.

    B. Turnare sub presiune joasă

Mașinile de turnare a aluminiului la presiune joasă au o structură diferită în comparație cu echipamentele de turnare a aluminiului la presiune înaltă, iar procesul de turnare sub presiune joasă este descris mai jos:

Mai întâi, aliajul de aluminiu este topit într-un cuptor care este sigilat. Jumătățile matrițelor sunt poziționate deasupra cuptorului și conectate folosind un tub de ridicare. Apoi, presiunea scăzută a aerului este aplicată din interiorul cuptorului, determinând aluminiul topit să se ridice prin tub și să umple cavitatea matriței. Presiunea aerului este menținută până când turnarea s-a solidificat. În cele din urmă, matrițele sunt deschise și turnarea este recuperată.

    C. Când să alegeți procesul HPDC sau LPDC

Alegerea între turnarea sub presiune înaltă (HPDC) și turnarea sub presiune joasă (LPDC) depinde de diverși factori, cum ar fi complexitatea designului piesei, volumul de producție dorit, proprietățile materialului necesare și considerațiile de cost.

HPDC este preferat pentru piese complexe cu pereți subțiri și detalii complicate, deoarece permite o flexibilitate complexă a designului matriței. Este, de asemenea, ideal pentru serii de producție de mare volum, deoarece este un proces rapid, cu rate de producție ridicate. HPDC produce piese cu precizie dimensională ridicată, finisare bună a suprafeței și uniformitate excelentă. Cu toate acestea, este posibil ca HPDC să nu fie potrivit pentru piesele care nu pot avea buzunare de aer sau defecte.

LPDC, pe de altă parte, este potrivit pentru producerea de piese cu pereți mai groși și cu o complexitate mai mică. Este ideal pentru piese cu proprietăți mecanice ridicate și pentru cele care necesită tratament termic, cum ar fi componentele motorului. LPDC poate produce, de asemenea, piese cu mai puține defecte și mai puțină porozitate. Cu toate acestea, LPDC s-ar putea să nu fie la fel de rapid ca HPDC și s-ar putea să nu fie potrivit pentru execuții de producție de mare volum.

Întrebări frecvente (FAQ)

De ce să folosiți prelucrarea CNC pentru matriță de turnare sub presiune?

Prelucrarea CNC este un proces de fabricație preferat pe scară largă pentru matrițele de turnare sub presiune datorită preciziei, acurateței și capacității sale de a atinge toleranțe ridicate. Deoarece matrițele de turnare sub presiune necesită un nivel ridicat de detaliu, prelucrarea CNC este procesul preferat pentru fabricarea lor.

Turnare sub presiune de înaltă presiune: este pentru materiale plastice?

Este important de reținut că turnarea sub presiune nu este utilizată pentru materiale plastice. Turnarea prin injecție este procesul preferat pentru polimerii plastici, în timp ce turnarea sub presiune este utilizată pentru metale.

Cum faceți diferența între turnarea la înaltă presiune și turnarea gravitațională?

Principala diferență dintre turnarea la presiune înaltă și turnarea gravitațională constă în metoda utilizată pentru a umple matrița cu metal topit. Turnarea la presiune înaltă implică injectarea metalului la presiune înaltă, în timp ce turnarea gravitațională se bazează pe forța gravitației pentru a umple matrița cu metal topit.