Процесс литья в постоянные формы предполагает повторное использование форм для изготовления деталей, в то время как при литье в расходные формы используются одноразовые формы. Хотя расплавленный алюминий является исходным материалом для этих двух методов, различия в форме и изменении формы материала, прочности изделия в конечном итоге и стоимости резко отличаются. 

Среди нескольких отраслей промышленности, использующих алюминий в качестве одного из самых универсальных материалов, следует отметить, что это связано с его соотношением прочности и веса, некоррозионностью и электропроводностью. Для придания алюминию формы деталей и компонентов используются два основных процесса, а именно литье в постоянную форму и литье в расходуемую форму. Процедура, используемая в обоих этих процессах, не одинакова, а конечный продукт имеет свои механические характеристики, применение и производственные потребности.

Это руководство должно содержать информацию о различиях в технологическом процессе, механических свойствах, стоимости, применении и воздействии на окружающую среду, чтобы принять обоснованное решение о следующем проекте, который вы, возможно, будете реализовывать.

Сравнение и отличие литья в постоянную форму от литья в расходуемую форму

Что такое литье в постоянные формы?

Литье в постоянные формы - это процесс заливки расплавленного алюминия в металлическую форму, которая может быть использована для создания множества деталей. Он хорошо подходит для изготовления деталей, требующих высокой прочности и точности размеров. Материалом для формы обычно служит чугун или сталь, чтобы вещество могло подвергаться воздействию тепла расплавленного алюминия в течение большого количества циклов. Этот процесс идеально подходит для массового производства деталей среднего и большого объема.

Характерной особенностью литья в постоянные формы является:

• Существуют многоразовые формы: Металлические формы являются многоразовыми, поэтому их экономически выгодно использовать для массового производства.
• Точные размеры: Формы имеют высококачественные размеры.
• Сила: Детали получаются более прочными по сравнению с теми, которые создаются с помощью других методов литья.
• Отделка поверхности: Это позволяет получить высококачественную отделку поверхности, а послепечатные процессы сведены к минимуму.

Общие области применения:

• Автозапчасти, такие как блоки, корпуса и кронштейны.
• Конструктивные элементы аэрокосмических аппаратов.
• Промышленные детали высокой и средней прочности.

Что такое литье в расходуемую форму?

Литье в расходуемые формы подразумевает изготовление формы, которая разрушается только после одного применения. Популярными являются литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и литье в оболочковые формы. Этот процесс часто используется при разработке сложных или индивидуальных деталей, не требующих больших объемов. В расходных формах существует большая свобода проектирования, а также вариативность материалов.

Некоторые основные атрибуты литья в расходуемые формы:

• Одноразовые формы: Формы выбрасываются после литья, что увеличивает цену за единицу продукции.
• Сложная геометрия: Они подходят для изготовления деталей со сложной геометрией или с внутренней стороны.
• Сокращение расходов на материалы: Формы могут быть изготовлены из различных материалов, например, песка или керамики.
• Отделка поверхности: Для обработки поверхности может потребоваться дополнительная постобработка.

Общие области применения:

• OEM и заказные детали и прототипы.
• Компоненты для аэрокосмической и оборонной промышленности.
• Скульптура, предметы искусства и декора.

Производственные процессы

Процесс литья под давлением:

• Плавление алюминия: Алюминий расплавляется в печи до жидкого состояния.
• Заливка в формы: Жидкий алюминий заливается в постоянную металлическую форму.
• Охлаждение и затвердевание: Алюминий остывает и застывает в полости.
• Удаление плесени: Форма удаляется, и из нее извлекается отливка, которая в процессе литья приобрела форму, обеспечивающую прочность детали, но ни в коем случае не самое слабое место.
• Отливка Постобработка: При необходимости отливку можно обжечь, обработать или доработать.

Ключевые характеристики:

• Идеально подходит для выполнения сложных проектов.
• Высокая скорость производства.
• Экономия при больших объемах.

Процесс литья в формы поставляется с расходными материалами:

• Подготовка формы: Одноразовая форма изготавливается из некоторых материалов, таких как песок, керамика или ракушка.
• Индукционное плавление и заливка: Расплавленный алюминий заливается в форму.
• Охлаждение и затвердевание: Дайте изделию остыть и затвердеть.
• Уничтожение плесени: Чтобы извлечь готовую деталь, форма разрушается.
• Постобработка: Возможна дополнительная обработка/финишинг.

Ключевые характеристики:

• Лучше подходит для изготовления нестандартных или малосерийных деталей.
• Способность придавать замысловатые формы и черты.
• Увеличение стоимости единицы продукции.

Микроструктура и механические свойства

Микроструктура, а также механические свойства алюминия во многом зависят от процесса производства.

Структура зерна

• Постоянное литье в формы: Зерна в постоянных литейных формах очень мелкие и равномерные, что объясняется контролируемым охлаждением металлических форм. Это повышает прочность и механические свойства.
• Литье в расходуемые формы: При литье в расходуемую форму зернистость менее равномерна, зерна крупнее, поэтому прочность и пластичность меньше.

Пористость и дефекты

• Литье в постоянные формы: Металлические формы используются для уменьшения внутренних пор и внутренних дефектов в отливке, что делает ее прочной и надежной.
• Литье в расходуемые формы: Расходуемая пресс-форма имеет пористую структуру, что может привести к появлению внутренних дефектов, таких как газовая пористость или усадочная полость, в результате чего деталь будет плохо работать под нагрузкой.

Механические характеристики

Таблица 1: Механические характеристики

Материалы Роботы для литья в постоянную форму

Металлические формы

Формы для литья в постоянные формы обычно изготавливаются из стали, чугуна или легированных сталей. Они выбираются в сочетании с такими высокотемпературными и устойчивыми к циклам материалами. Стальные формы особенно предпочтительны из-за их долговечности и прочности, в то время как чугунные формы обеспечивают хорошую теплопроводность.

Металлы - литье

Наиболее часто используемыми металлами для производства литья в несъемные формы являются:

• Алюминий: Он мягкий, легкий и обладает антикоррозийными свойствами, что идеально подходит для высокопрочных применений.
• Магний: Классифицируется как легкий, но прочный металл, популярный в аэрокосмической и даже автомобильной промышленности.
• Цинк: Он обладает хорошей прочностью и пластичностью и часто применяется в крупносерийном литье под давлением.
• Эти металлы в сочетании с прочными формами позволяют получать прочные, точные и стабильные отливки.

Сырье для литья в расходуемую форму

Материалы для пресс-форм

При литье в расходные формы формы жертвуются при каждом использовании. Они могут состоять из множества типов форм, поэтому технология литья может быть различной:

• Песок: Чаще всего песок используется при литье в песчаные формы, где для изготовления формы используется смесь кварцевого песка и связующих веществ.
• Керамика: Применяется в литье по выплавляемым моделям, а тонкие порошки керамики изготавливаются в виде оболочек для литья металла с высокой точностью.
• Штукатурка и ракушки: Они применяются в процессе литья с потерянным воском и литья в оболочковые формы при изготовлении деталей с мелкими деталями и жесткими допусками.

Металлы - литье

Литье в расходуемые формы имеет широкий спектр металлов, которые можно использовать по своему усмотрению, в том числе:

• Алюминий: Алюминий, известный своим легким весом и универсальностью, широко используется в промышленных материалах в автомобильной промышленности и потребительских товарах.
• Сталь и железо: Они широко используются в процессе литья в песчаные формы и литья по выплавляемым моделям для изготовления промышленных машин, инструментов и конструкционных элементов.
• Латунь и бронза: Идеально подходит для литья сложных деталей, таких как декоративные элементы, клапаны и фитинги.
• Титан: Титан стоит дороже, но он находит применение в таких специальных областях, как аэрокосмическая промышленность и имплантируемые медицинские устройства, поскольку отличается прочностью и устойчивостью к коррозии.
• Требования: Расходные формы должны быть изготовлены из материала, соответствующего сложности детали и отливаемого металла, а также требованиям производства.

Типы форм для литья в постоянные формы

1. Литье в гравитационные постоянные формы

При гравитационном литье в постоянные формы расплавленный металл заливается в полость многоразовой формы под действием силы тяжести. Она используется для изготовления высококачественных простых деталей с хорошей отделкой поверхности. Она подходит для таких металлов, как алюминий и магний, и обычно применяется там, где требуется выполнить детали умеренной прочности.

2. постоянная пресс-форма низкого давления (LOPRVM)

Низкое давление. Расплавленный металл при литье в постоянную форму под низким давлением впрыскивается в форму под небольшим давлением, что облегчает заполнение полостей сложных форм с гладкой поверхностью. Этот процесс обычно применяется для алюминиевых и магниевых сплавов и подходит для деталей с высоким уровнем механических свойств и близкими допусками.

3. Литье в постоянные формы под высоким давлением (HPDC)

Этот подход подразумевает впрыск расплавленного металла под давлением в форму, что обеспечивает быстрое заполнение и высокую эффективность процесса. Он находит широкое применение в крупномасштабном производстве деталей, таких как автозапчасти и детали, где требуется точность, прочность и гладкая поверхность.

4. Литье под давлением

Литье под давлением - это литье в неразъемную форму; после заполнения формы расплавленным металлом этот металл выдавливается из формы. Оно в основном используется при крупносерийном производстве деталей сложной формы, например, автомобильных, а в качестве металлов для литья под давлением обычно используются алюминий, цинк и магний.

Виды литья в расходуемых формах

1. Литье в песок

Одним из самых распространенных и универсальных процессов литья в расходные формы является литье в песчаные формы. Он подразумевает формирование формы, которая изготавливается из смеси песка, глины и воды. Расплавленный металл заливается в форму после ее подготовки. Литье крупных деталей с использованием песчаного литья идеально и широко применяется для таких металлов, как алюминий, железо и сталь. Оно применимо в мало- и среднесерийном производстве.

2. Литье по выплавляемым моделям (литье по выплавляемым моделям)

Применяется литье по выплавляемым моделям, которые изготавливаются в виде керамической оболочки, отделенной от воскового шаблона. После того как шаблон удален после расплавления, в форму заливается расплавленный металл. Этот метод лучше всего использовать, когда детали очень детализированы, и он хорошо применим в отраслях, производящих авиационную продукцию, медицинское оборудование и ювелирные изделия. Литье по выплавляемым моделям позволяет обрабатывать детали высокой точности и сложной геометрии.

3. Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы - это процесс нанесения на оболочку чрезвычайно тонкостенной формы, сформированной путем нанесения так называемого шаблона, представляющего собой тонкий слой песка и клея. После заливки формы шаблон снимается, а полость заполняется расплавленным металлом. Этот метод обычно применяется для изготовления мелких деталей и имеет более высокую степень отделки по сравнению с песчаное литьё. В основном применяется для алюминиевых, латунных и стальных сплавов.

4. Литье по литой пене

Если формой служит шаблон из пенопласта, это называется литьем с потерями. Пенопластовый шаблон имеет керамическую оболочку, и когда расплавленный металл заливается в форму, пена расплавляется и испаряется. В основном такое литье применяется при изготовлении отливок сложной формы, а наиболее распространенными отраслями, где используется этот вид литья, являются автомобильная и аэрокосмическая промышленность.

5. Центробежное литье

Центробежное литье Процесс центробежного литья заключается в заливке расплавленного металла во вращающуюся форму. Под действием центробежной силы металл отбрасывается к внешней стороне формы, в результате чего образуется прочная отливка. Этот метод применяется для изготовления цилиндрических изделий, таких как трубы, трубки и втулки, особенно из чугуна, стали и бронзы.

Приложения

Применение литья в постоянных формах:

Детали, изготовленные методом литья в неразъемные формы, подходят для использования там, где требуются высокая прочность, точность и долговечность. Они подходят для средне- и крупносерийного производства, например, в автомобильной, аэрокосмической промышленности и промышленном машиностроении.

Общие области применения:

• Блоки автомобильных двигателей:  Проектирование автомобильного блока двигателя со сложной внутренней геометрией.
• Аэрокосмические компоненты: Конструктивные детали, которые имеют малый вес и высокую прочность.
• Промышленное оборудование: Компоненты с отличными эксплуатационными характеристиками, такие как насосы и корпуса насосов, а также кронштейны.

Применение литья в расходуемых формах:

Литье в расходуемые формы является идеальным выбором в тех случаях, когда разрабатываются малосерийные, индивидуальные или прототипные проекты, а гибкость конструкции имеет жизненно важное значение. Оно получило широкое распространение в таких отраслях, как аэрокосмическая и оборонная промышленность и производство изделий на заказ.

Общие области применения:

• Аэрокосмические компоненты: Специальные детали, включающие лопатки турбины и детали двигателя.
• Защита: Уникальные детали, изготовленные на заказ, и детали военного назначения.
• Искусство и скульптура: Проектирование и персонализация или аппликация художественных изделий.

Цена и эффективность, Стоимость и эффективность производства, Стоимость и эффективность производства

Литье в постоянные формы:

• Стартовые расходы: Очень дорогостоящая оснастка для металлических форм.
• Стоимость за единицу: снижение стоимости каждой детали при крупносерийном производстве.
• Скорость производства: Это ускоряет процесс при больших объемах производства.
• Долговечный: Металлические формы служат долго, что в конечном итоге приводит к снижению затрат.

Литой-металл-инструмент-расширяющаяся-формочка

• Стартовые затраты: Низкая стоимость оснастки, используемой в расходных пресс-формах.
• Стоимость за единицу: Это более дорогостоящий способ, который требует от производителя больших затрат на изготовление одной детали из-за одноразовых форм.
• Скорость производства: Замедление происходит потому, что производство связано с созданием форм и более длительными процессами охлаждения.
• Долговечность: Пресс-формы производят только одну единицу продукции, что увеличивает стоимость каждого изделия.

Экологические соображения

Использование энергии

• Литье в постоянные формы: Как правило, для этого требуется меньше энергии, чем при использовании металлических форм.
• Литье в расходуемые формы: Расход энергии на единицу продукции выше, особенно при изготовлении сложных форм.

Использование материалов

• Литье в постоянные формы: Поток материалов отличный, отходов мало.
• Литье в расходуемые формы: Использование пресс-форм приводит к большим отходам материала, так как они используются один раз.

Возможность вторичной переработки

• Литье в постоянные формы: Алюминий легко перерабатывается, а после его использования можно получить прибыль.
• Литье в расходуемые формы: В большинстве случаев формы не подлежат переработке, хотя алюминий можно перерабатывать. 

Когда предпочесть литье в постоянные формы литью в расходуемые формы

• Крупносерийное производство: Литье в постоянные формы более экономично при больших объемах производства, поскольку формы могут использоваться многократно, а также обеспечивает высокую скорость производства.
• Элементы высокой прочности: В тех случаях, когда конечный продукт должен обладать высокой прочностью, жесткими допусками и низким уровнем внутренних дефектов, предпочтительным вариантом является литье в постоянную форму.
• Применение компонентов: Литье в постоянные формы предпочтительнее для сложных геометрических форм, где не требуется усложнять внутреннее применение компонентов, например, в автомобильных деталях и промышленности.
• Длинные производственные циклы: Долгосрочные производственные проекты, предусматривающие использование формы и повторное использование форм в долгосрочной перспективе, также должны использовать литье в постоянные формы, поскольку оно является долгосрочным и эффективным.

Ситуация, когда нужно выбрать расходное литье вместо постоянного литья

• Малые объемы или изготовление на заказ: Малые объемы или изготовление на заказ при низкой начальной стоимости инструмента, что было слабым местом литья в расходуемые формы.
• Геометрия и замысловатые узоры: Если изделие имеет сложные внутренние системы или очень детализированные конструкции и формы, которые трудно реализовать с помощью постоянных форм, подойдет литье в расходуемые формы.
• Высокотемпературные сплавы: Литье в расширяемые формы может применяться в тех случаях, когда необходимо отлить металл или сплав, плавящийся при очень высокой температуре, например, сталь или титан, поскольку обычно только металлы с низкой температурой плавления, такие как алюминий или цинк, могут быть отлиты в неразъемные формы.
• Прототипирование и одноразовые продукты: В случае, когда компания тестирует новый дизайн своего продукта или когда требуется единичный компонент, изготовленный по индивидуальному заказу, расходные пресс-формы окажутся лучше, поскольку стоимость их изготовления ниже.

GC Precision Mold: Высококачественные услуги по изготовлению пресс-форм

Компания GC Precision Mould занимается проектированием, изготовлением и разработкой пресс-форм на заказ, отвечающих потребностям любой из следующих отраслей промышленности: автомобильной, аэрокосмической, электронной и производства медицинского оборудования. У нас работают лучшие специалисты, способные создать пресс-формы выдающегося качества и уровня точности благодаря использованию современных технологий и самых совершенных инструментов. Вам может потребоваться прототип пресс-формы или крупносерийное производство; независимо от того, какая пресс-форма вам нужна, мы являемся экономически эффективным и надежным поставщиком. Качество и удовлетворенность клиентов являются центральными для нашей компании, GC Precision Mould, и мы гарантируем, что все проекты, за которые мы беремся, будут выполнены в соответствии с высокими стандартами, которые позволят нашим клиентам достичь высоких результатов.

Заключение

Литье в постоянные формы и литье в расходуемые формы имеют свои преимущества в зависимости от цели и требований к созданию. Можно заметить, что литье в постоянные формы следует использовать в средне- и крупносерийном производстве, которое требует акцента на точность и высокий уровень детализации, в то время как литье в расходуемые формы следует использовать, когда требуется большая гибкость для создания сложных конструкций, нестандартных деталей и малосерийного производства.

Выбирая между этими двумя процессами, следует учитывать характер свойств материала, объем требуемого производства, цену и сложность конструкции. Зная как достоинства, так и недостатки всех методов, производители имеют возможность выбрать наилучший метод литья для конкретного проекта, гарантируя тем самым эффективное производство с наилучшими характеристиками конечного продукта.

Вопросы и ответы

1. Какой из них дешевле для кастинга масштабных постановок?

Литье в постоянные формы становится дешевле при больших объемах производства, так как формы можно использовать снова и снова, что сокращает производственный процесс.

2. Можно ли использовать комплексное проектирование при литье в расходуемые формы?

Да, литье в расходуемые формы лучше всего подходит для производства сложных и запутанных конструкций, например, деталей с внутренней геометрией.

3. Какой способ литья лучше подходит с точки зрения прочности?

Литье в постоянные формы обычно дает более качественные детали, а литье в расходуемые формы может использоваться в высокопрочных областях, особенно в аэрокосмической и оборонной промышленности.

4. Есть ли отходы материалов при двух видах литья?

При литье в расходуемые формы отходы материала больше, так как формы используются только один раз, по сравнению с постоянными формами, которые имеют меньше отходов.