Холодное камерное литье под давлением: Полное руководство

Процесс литья под давлением в холодной камере начинается с того, что расплавленный металл сначала заливается в отдельную инжекционную камеру, а затем выдавливается в стальную форму. В этом процессе используются высокоплавкие сплавы, такие как алюминий, медь и магний. Это производственный процесс с жесткими допусками и высоким давлением, применяемый в автомобилестроении, электронике и производстве промышленных деталей. 

Что такое холодное камерное литье под давлением и когда его использовать?

Литье под давлением в холодной камере это формовка металлов под высоким давлением, которая разрушает или разъедает систему горячей камеры. Практически, операторы расплавляют металл в другой печи. Затем они заливают расплавленный металл в ненагретую гильзу для дроби. Гидравлический плунжер с огромным давлением вдавливает металл в закрытую форму. Отрезок быстро затвердевает, и форма открывается, чтобы выплеснуть отливку. Этот метод можно использовать, когда сплав имеет высокую температуру плавления или когда сплав может вызвать коррозию компонентов впрыска, например алюминиевых и медных сплавов. Этот процесс жертвует скоростью цикла ради масштаба и гибкости сплава. 

Пошаговый процесс литья под давлением в холодной камере

Литье под давлением в холодной камере - одна из самых надежных технологий изготовления высококачественных металлических деталей. Каждый процесс должен контролироваться с точки зрения температуры, давления и времени. Незначительные отклонения могут повлиять на качество поверхности, прочность и точность размеров конечного продукта.

Плавление металла

Вначале металл расплавляется в отдельной печи. В основном используются алюминиевые, магниевые и медные сплавы. В случае с алюминием температура обычно составляет 650 и 750 градусов Цельсия. Необходимо следить за чистотой расплава.

Примеси удаляются оператором с помощью флюсующих веществ и инструментов для снятия изоляции. Если останется немного оксида или газа, то в будущем они могут привести к появлению дефектов, таких как пористость или включения.

В высокотехнологичных печах система дозирования - это прямое соединение между печью и машиной для литья под давлением China Cold. Это гарантирует, что температура и состав расплавленного металла будут одинаковыми при каждом выстреле.

Расплавленный металл в камеру выстрела

Затем расплавленный металл заливается в камеру или гильзу для дроби. Это может быть сделано вручную или автоматически.

Ручной ковш прост, менее быстр и имеет больше шансов захватить воздух. Автоматические системы дозирования, в свою очередь, обеспечивают точное количество металла при низкой турбулентности.

Окисление и газообразование можно предотвратить, контролируя скорость и температуру ковша. Другие предварительно немного подогревают дробовую втулку, чтобы температура не упала внезапно, для обеспечения плавности впрыска.

3. Впрыск в полость матрицы

Гидравлический плунжер используется для впрыска расплавленного металла под высоким давлением в полость формы после того, как он окажется в гильзе. Это основная фаза литья под давлением в холодной камере.

Давление впрыска варьируется от 3 000 фунтов на квадратный дюйм до более чем 20 000 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от размера детали и сплава. Цикл впрыска обычно состоит из двух этапов:

1. Быстрая стадия заполнения: Плунжер нажимается очень быстро, чтобы заполнить штамп, пока металл не начнет затвердевать.
2. Стадия интенсификации или упаковки: Металл подвергается дальнейшему прессованию для придания ему плотности и устранения усадки.

Своевременность этих этапов имеет решающее значение. Последние китайские машины для литья под давлением с холодной камерой, сервогидравлические системы автоматически регулируют давление и скорость каждого выстрела и гарантируют однородность.

Застывание и охлаждение

• Когда расплавленный металл заливается в штамп, сразу же начинается процесс охлаждения и застывания.
• Штамп имеет внутренние каналы охлаждения, в которых циркулирует вода или масло для эффективного охлаждения штампа.
• Для обеспечения равномерного качества необходимо поддерживать оптимальную температуру штампа в диапазоне от 150 до 250 о С.
• Если матрица перегрета, то время цикла увеличивается, и может возникнуть вспышка. Если штамп слишком холодный, металл может затвердеть, не успев заполнить полость, что приведет к холодному отключению или неправильному прогону.
• Высокотехнологичные системы могут обладать функциями теплового моделирования и температурными датчиками, позволяющими наблюдать за горячими зонами и разрабатывать схемы охлаждения для равномерного распределения тепла.

Штамп для открывания и выталкивания деталей

После того как металл затвердел, машина открывает форму, после чего выталкивающие штифты или роботизированные руки извлекают отливку.

Выталкивать его следует только после полного затвердевания, в противном случае он деформируется. В сложных формах имеется более одного выталкивающего штифта, что гарантирует чистое освобождение полости штампа.

Роботы берут детали на автоматизированных линиях и помещают их на конвейеры для обрезки и охлаждения. Это позволяет уменьшить повреждения при обработке и ускорить производство.

Обрезка и отделка

• После извлечения отливки в ней остаются излишки материала бегунков, литников и вспышек.
• Они отрезаются с помощью обрезных прессов, пил или станков с ЧПУ.
• В других случаях обрезка производится автоматически с помощью роботизированных систем обрезки, что гарантирует равномерное производство.
• После обрезки отливки могут быть подвергнуты вторичной обработке, такой как механическая обработка, сверление, нарезание резьбы, полировка, анодирование или нанесение покрытия.
• Эти меры повышают точность размеров и отделки детали, и называют их сборочным или окончательным контролем.

Инспекция и контроль качества

И последнее - проверка и контроль качества. Каждая отливка проверяется, чтобы гарантировать, что она имеет необходимые допуски и стандарты качества.

Популярными видами инспекции являются:

• Штангенциркули/координатно-измерительная машина (КИМ).
• Графический контроль изломов, полыханий и поверхностных дефектов.
• Для определения внутренней пористости используются испытания, не связанные с разрушением, например рентгеновские или ультразвуковые.
• Проверка компонентов корпуса двигателя или клапанов, например, на герметичность или давление.

Оборудование для современного китайского литья под давлением в холодной камере обычно оснащено датчиками и программным обеспечением, которые отслеживают все параметры - температуру расплава, давление впрыска и температуру литья, что позволяет контролировать качество в режиме реального времени.

Оптимизация процесса и управления

Качество результатов должно зависеть от контролируемого качества на каждом этапе.

• Операторы следят за такими аспектами, как чистота расплава, способ разлива, скорость подачи, кривая давления и температура фильеры.
• Незначительные обрезки могут добавить или вызвать погрешности в размерах.
• Автоматизация позволяет свести к минимуму человеческие ошибки. Повторяемость повышается, а пористость уменьшается благодаря использованию сервоуправления, роботизированных манипуляторов и вакуумных систем.
• Регулярное обслуживание - очистка гидравлических линий, проверка уплотнений и калибровка датчиков - залог регулярной работы машины.

Безопасность и экологические факторы

• Работа с расплавленными металлами опасна.
• Операторы должны использовать термостойкие перчатки, защитные щитки и защитную одежду.
• На машинах должны быть предусмотрены аварийные остановки, тепловые экраны и автоматические сигналы тревоги по температуре или давлению.
• Современные системы также энергоэффективны и минимизируют отходы с точки зрения охраны окружающей среды.
• Сервогидравлические системы потребляют меньше энергии. Охлаждающие контуры имеют водяное охлаждение.
• Некоторые китайские машины для литья под давлением с холодной камерой оснащены системами замкнутого цикла, в которых тепло используется повторно, что минимизирует углеродный след.

Обычно используются материалы и сплавы.

Использование холодной камеры предпочтительно для сплавов, которые не могут быть использованы в машинах с горячей камерой. Чаще всего используются алюминиевые сплавы, магний, медь и некоторые комбинации цинка и алюминия, где коррозия механизма впрыска должна быть предотвращена любой ценой. В автомобильных конструкциях преобладают алюминиевые сплавы. Магний применяется в ситуациях, когда требуется очень малый вес. Оба сплава имеют свои температуры плавления, текучесть и усадку, которые необходимо учитывать при проектировании пресс-форм и параметров процесса. 

Оборудование и характеристики - такие как Китай холодная камера литья под давлением выбор машины.

Машины для литья под давлением: Машины для литья под давлением с холодной камерой состоят из прочной рамы, узла впрыска под высоким давлением, гидравлической системы и управляющей электроники. Современные машины оснащены сервогидравликой для экономии энергии и улучшения управления, компьютерным управлением для программирования профилей выстрелов и интегрированными вспомогательными системами, такими как контроллеры температуры формы и системы автоматической разливки. Также можно найти китайских поставщиков машин для литья под давлением с холодной камерой, которые предлагают большое разнообразие моделей и различные ценовые диапазоны, если вы занимаетесь поиском машин. Есть компактные модели китайских производителей, которые подходят для небольших цехов, и крупнотоннажные машины, которые подходят для крупносерийного производства. Китайские производители, как правило, комплектуют машины плавильным и погрузочно-разгрузочным оборудованием, чтобы создать линию "под ключ". Сравните машины по максимальному усилию зажима (в тоннах), объему выстрела, управлению скоростью впрыска, размеру матрицы и автоматизации. 

Основы проектирования оснастки и штампов

Закаленная инструментальная сталь обычно используется для штамповки (пресс-формы). Конструкция штампа должна обеспечивать контролируемый поток металла и выходящего газообразного воздуха, а также геометрию литников и бегунков и каналов охлаждения для быстрого охлаждения конструкции. Важными вопросами при проектировании являются предотвращение холодных замыканий, уменьшение пористости и сдерживание усадки. Даниши, ползуны и сердечники типичны для формирования сложных геометрических форм. Правильный уход за штампом, например, полировка и дробеструйная обработка между очередными циклами, увеличивает срок службы инструмента и сохраняет чистоту поверхности.

Таблица контроля качества

Применение литья под давлением в холодной камере

Холодное камерное литье под давлением - важнейшая технология в современной промышленности, нуждающейся в высокоточных, прочных и сложных металлических компонентах. Благодаря способности обрабатывать металлы с высокой температурой плавления, такие как алюминий, медь и магний, она используется в качестве оптимального производственного процесса для изготовления жизненно важных деталей в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, электроника и тяжелое машиностроение.

Автомобильная промышленность

Одна из отраслей автомобильной промышленности является крупным потребителем компонентов холодного камерного литья под давлением. Этот процесс используется при изготовлении деталей блока двигателя, корпусов коробок передач, кожухов сцепления, корпусов редукторов и деталей колес. Эти детали должны выдерживать большие механические нагрузки, высокие температуры и постоянную вибрацию. Литье в холодную камеру производится для обеспечения высоких стандартов размеров и производительности. В этой связи алюминиевые и магниевые сплавы пользуются особой популярностью в отрасли благодаря своей способности обеспечивать прочность даже при небольшом весе автомобиля, повышая тем самым топливную экономичность и управляемость.

Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмическом производстве все детали должны обеспечивать идеальный баланс веса, прочности и точности. Литье под давлением в холодной камере позволяет изготавливать конструкционные кронштейны, опоры планера, корпуса и детали, связанные с двигателем, с высокой точностью размеров. Низкая тонкость поверхности и внутренняя целостность, которые обеспечивает этот метод литья, делают его очень подходящим для аэрокосмической отрасли, поскольку детали для аэрокосмической промышленности должны соответствовать высоким стандартам безопасности и надежности.

Электронная промышленность

Литье под давлением в холодной камере полезно для электронной промышленности при производстве сложных компонентов с высокой точностью. Компоненты электронных устройств, такие как радиаторы, корпуса, разъемы и корпуса электронных устройств, обычно изготавливаются из алюминиевых сплавов. Эти компоненты должны обладать хорошей теплопроводностью, быть легкими и устойчивыми к коррозии. Литые алюминиевые компоненты помогают эффективно охлаждать тепло, тем самым повышая производительность и долговечность современных электронных устройств, включая компьютеры, светодиодные лампы и коммуникационные устройства.

Промышленные машины и оборудование

Насосы, клапаны, компрессоры, корпуса моторов и гидравлические детали промышленных машин также производятся с помощью литья под давлением в холодной камере. Такие детали должны работать в экстремальных условиях, им требуется высокая прочность и точность размеров. Процесс гарантирует равномерность толщины стенок, качественные уплотнительные поверхности и хорошие механические характеристики. Причина, по которой производители выбирают такой подход к промышленному оборудованию, заключается в том, что его можно производить в больших объемах без потери точности.

Потребительские и энергетические приложения Потребительские и энергетические приложения

Помимо тяжелой промышленности, этот процесс применяется для производства потребительских товаров, таких как электроинструменты, кухонная техника, а также энергетических элементов, таких как крепления для солнечных батарей и соединения ветряных турбин. Китайские машины для литья под давлением в холодной камере универсальны, поэтому они могут производить прочные и легкие детали в больших количествах для улучшения характеристик и дизайна потребительских и энергетических товаров.

Преимущества литья под давлением в холодной камере

Процесс литья под давлением в холодной камере имеет ряд преимуществ, которые делают его выгодным методом литья металлических деталей высокого качества и точности. Эти преимущества делают его очень популярным в различных отраслях промышленности.

Высокая прочность и точность

Это делается для того, чтобы облегчить производителям изготовление мощных, толстых и точных по размерам элементов. Высокое давление используется для того, чтобы расплавленный металл полностью заполнил полость формы без каких-либо зазоров и/или пустот. В результате получается цельная деталь, обладающая хорошей структурной целостностью и равномерной толщиной. Правильное сочетание этих свойств делает холодное камерное литье идеальным для деталей, испытывающих механические нагрузки или воздействие окружающей среды, таких как корпуса автомобилей и структурные компоненты.

Применяется для высокоплавких сплавов

Процесс в холодной камере, в отличие от процесса в горячей камере, позволяет работать с металлами с высокой температурой плавления, такими как алюминий, магний и медь. Использование этих сплавов в машинах с горячей камерой невозможно, поскольку они корродируют или повреждаются под воздействием тепла. Возможность работы с такими сплавами дает шанс разрабатывать детали, которые стоят дешевле, но при этом прочнее и обладают высокой коррозионной стойкостью - качества, необходимые в аэрокосмической и автомобильной отраслях.

Отличная обработка поверхности

Литье под давлением в холодной камере - это процесс, который позволяет получить гладкую и детализированную поверхность, при этом вторичная обработка или полировка детали минимальна или вообще отсутствует. Конечные отливки получаются чистыми и привлекательными при правильной конструкции литейной формы и надлежащем охлаждении. Качество поверхности также улучшает адгезию краски, покрытие, а также герметичность, что позволяет сэкономить время и средства на этапе последующей обработки.

Повторяемость и эффективность

После оптимизации и разработки штампа его можно воспроизводить тысячи раз с незначительной разницей в качестве. Это делает ее идеальной для массового производства одинаковых деталей. С помощью машин для камерного литья под давлением Chinacold производители могут автоматизировать процессы разлива, распыления и выталкивания, чтобы повысить скорость производства и снизить трудозатраты без ущерба для точности.

Точность и сложность измерений

Литье под давлением в холодной камере позволяет получать сложные геометрические формы и тонкостенные детали, которые иначе было бы трудно или невозможно изготовить с помощью других процессов. При этом используется впрыск металла под высоким давлением, что позволяет получить сложные детали штампа и обеспечить жесткие допуски на размеры. Такая точность сводит к минимуму необходимость механической обработки и обеспечивает идеальную посадку деталей после их установки в более крупные изделия.

Длительный срок службы инструмента

Поскольку штамп изготовлен из закаленной стали и хорошо охлаждается после каждого цикла обжига, он может выдержать тысячи обжигов, прежде чем потребует замены. Такая долговечность снижает расходы на оснастку в долгосрочной перспективе, особенно при больших объемах производства.

Недостатки и ограничения

Несмотря на многочисленные преимущества литья под давлением в холодной камере, у него есть свои недостатки, которые производители должны учитывать, прежде чем внедрять его в проект. Знание этих недостатков поможет выбрать подходящий процесс литья и повысить эффективность производства.

Замедление времени цикла

Время цикла увеличивается, поскольку расплавленный металл вливается (вручную или полуавтоматически) в дробь, находящуюся во внешней печи, а не в горячей камере. Другие этапы обработки и контроля температуры, которые выполняются в каждом цикле, несколько замедляют скорость производства. Тем не менее, современные китайские машины для литья под давлением с холодной камерой, оснащенные встроенными системами разлива, свели этот недостаток к минимуму.

Увеличение затрат на наладку и оснастку

Первоначальные затраты на оборудование и оснастку для литья под давлением в холодной камере довольно дороги. Необходима точная разработка штампов, систем впрыска и других вспомогательных деталей, и это увеличивает первоначальные затраты. Но при больших объемах производства стоимость одной детали со временем значительно снижается, а значит, в долгосрочной перспективе процесс становится экономически эффективным.

Ограниченный ассортимент сплавов

Машины с холодной камерой обычно применяются для работы с высокоплавкими сплавами, включая алюминий, магний и медь. Они не могут использоваться с низкоплавкими металлами, такими как цинк, свинец или олово, которые обычно получают методом горячей камеры. Это означает, что выбор материалов несколько ограничен по сравнению с другими технологиями литья.

Потребность в квалифицированных операторах

Из-за контроля давления, температуры и точности времени процесс литья под давлением в холодной камере требует опытных и высококвалифицированных работников. Пористость, пропуски или холодные швы - вот некоторые из дефектов, которые могут возникнуть в случае непоследовательной разливки или неправильного давления впрыска. Для поддержания стабильного качества продукции необходимо обучение и контроль.

Обслуживание и потребление энергии

Система холодной камеры требует внешних печей и гидравлических систем высокого давления, которые потребляют много энергии. Кроме того, она требует регулярного обслуживания, чтобы избежать утечки гидравлики и износа штампов, а также температурного дисбаланса. Если не учитывать эти аспекты, это может повлиять на производительность и качество продукции.

Сравнение холодных и горячих камер

Горячекамерные машины удерживают расплав в машине и работают быстро. Они хорошо подходят для низкоплавких сплавов, таких как цинк и свинец. Печь отделена холодильная камера машины. Они работают медленнее и могут работать с алюминием и сплавами при высоких температурах, не вызывая коррозии машины. Выбирайте горячие и цинковые детали. Выбирайте холодные сплавы и более крупные и тяжелые детали. 

Экономические аспекты и размер

К основным затратам относятся расходы на оснастку (штампы), сырье, амортизацию станков, оплату труда, отделку и проверку качества. Наибольшие первоначальные затраты обычно приходятся на оснастку. Стоимость одной детали быстро снижается с увеличением объема производства, поэтому необходим эффект масштаба. При покупке машин дешевые машины экономят капитал, но могут стоить больше лома, нуждаться в большем обслуживании или быть не слишком автоматизированными, чтобы сэкономить на постоянных трудозатратах. Рассматривайте общую стоимость владения, а не цену покупки.

Компоненты машины для литья под давлением в холодной камере

Обычная китайская машина для литья под давлением с холодной камерой состоит из:

• Рама/зажимное устройство: Здесь на штамп подается высокое давление.
• Система впрыска: Вводит расплавленный металл в полость штампа с высокой скоростью.
• Гидравлическая система: Приводит в движение плунжер и матрицу.
• Система охлаждения: Контролирует температуру штампов.

Покупательские способности, на которые следует обратить внимание при поиске поставщиков Китайские машины для литья под давлением с холодной камерой.

• Запросите полные спецификации: сила зажима, объем выстрела, ход и система управления.
• Поинтересуйтесь, как используется автоматика: станции погрузки/дозирования, обработки деталей и обрезки.
• Проверьте ссылки и образцы деталей: Закажите фотографии, рентгеновские снимки и технологические карты.

Примите во внимание послепродажное обслуживание и запасные части. В случае с китайскими машинами учитывайте сроки поставки запчастей и обслуживания. Многочисленные хорошие китайские производители предлагают хорошие цены и решения "под ключ", но сервисные контракты имеют значение. 

Тенденции будущего в области холодного камерного литья под давлением

Процесс литья под давлением в холодной камере будет продолжать развивать интеллектуальную автоматизацию, управление с помощью искусственного интеллекта и энергоэффективные сервосистемы. Китайские компании все чаще переходят к интеграции Индустрии 4.0, что позволяет им отслеживать производство в режиме реального времени, прогнозировать техническое обслуживание и контролировать качество с помощью облачных технологий. Также наблюдается тенденция к использованию легких материалов, таких как магниевые сплавы, когда автомобильные компании стремятся к топливной эффективности.

Новые гибридные системы сочетают в себе технологии вакуумного литья под давлением и холодной камеры, чтобы уменьшить пористость и улучшить целостность поверхности. Сложные датчики и контроль скорости впрыска обеспечивают производителям повышенную однородность и меньшее количество отходов.

В ближайшие несколько лет появятся еще более экологичные линии литья под давлением с замкнутыми системами охлаждения, автоматизированным дозированием сплавов и виртуальным производством с цифровыми двойниками.

Заключительные размышления

Литье под давлением в холодной камере остается основой современного производства металлов. Оно отличается точностью, долговечностью и эффективностью при изготовлении сложных металлических деталей. При поиске поставщиков в Китае следует выбрать китайскую машину для литья под давлением с холодной камерой, которая доступна по тоннажу и точности управления, а также обеспечивает долгосрочное обслуживание.

Сравнительный анализ моделей машин поможет вам найти доступное решение без ущерба для качества. Инвестиции в надежную установку для холодной камеры обеспечат предсказуемые результаты и рентабельность в долгосрочной перспективе в любом случае производства автомобильных деталей, корпусов конструкций или электронных деталей.