Что такое гравитационное литье? Ключевые моменты для производителей

В современном производстве литье металла играет очень важную роль, когда речь идет о производстве деталей со сложной геометрией высокого качества. Одним из наиболее эффективных способов является гравитационное литье под давлением. Этот процесс сочетает в себе точность, эффективность и экономичность, поэтому является предпочтительным решением для таких отраслей, как автомобильная, аэрокосмическая и промышленное оборудование. По сути, гравитационное литье предполагает использование силы тяжести для заполнения формы металлом без использования оборудования высокого давления, что делает процесс не сложным в настройке. Если вы студент инженерного факультета, руководитель производства или просто интересуетесь технологиями литья, то изучение гравитационного литья крайне важно для получения общего представления о производстве металлов.

В этой статье рассматриваются основные принципы гравитационного литья алюминия под давлением, способы его проведения, такие важные факторы, как температура и время, тип используемых материалов, а также его преимущества и недостатки, наряду с распространенными областями применения.

Как работает гравитационное литье алюминия?

Литье алюминия под давлением - это процесс литья в постоянную форму, который обычно применяется для изготовления деталей из цветного алюминия. Литье алюминия под давлением предполагает заливку расплавленного алюминиевого металла в многоразовую металлическую форму только под действием силы тяжести. Отказавшись от литья под высоким давлением, которое использует давление в тысячи фунтов на квадратный дюйм для сжатия металла в форме, гравитационное литье использует только естественные гравитационные силы, позволяя расплавленному металлическому сплаву течь в полости формы без ограничений.

Ниже представлен типичный процесс, связанный с этой деятельностью:

1. Предварительно нагретый до температуры 150-300° C, чтобы избежать теплового удара и обеспечить плавное течение металла, металлический штамп (обычно изготовленный из чугуна или стали) продвигается к металлической форме.
2. Штамп покрывается смазкой из керамики или графита, чтобы расплавленный металл не прилипал к нему.
3. Расплавленный металл (в виде сплава алюминия, магния или меди), нагретый примерно до 650-750°C (в зависимости от вида материала), заливается в штамп.
4. Расплавленный металл проталкивается в полость формы через литник и под действием силы тяжести занимает всю форму.
5. В штампе отливка застывает в пределах от 20 до 90 секунд, в зависимости от размера и материала.
6. Затем гильза открывается, и она выталкивается вручную или извлекается из гильзы.
7. Перед тем как изделие будет готово, излишки материала с бегунков и литников срезаются.

Поскольку в процессе используется сила тяжести, а не механическое давление, настройка оборудования упрощается, а затраты на обслуживание и оснастку обычно ниже.

Пошаговый процесс гравитационного литья под давлением

Метод гравитационного литья под давлением популярен благодаря своей легкости и повторяемости, а также способности производить высококачественный металл с жесткими допусками. В отличие от литья под высоким давлением, в этом случае используется только сила тяжести, которая заполняет полость формы, что делает весь процесс более экономичным и механически менее громоздким.

Ниже приведено пошаговое руководство о том, как производится гравитационное литье алюминия в обычной установке:

1. Подготовка пресс-формы

Первоначальный процесс литья алюминия Gravity заключается в подготовке формы, или, как ее еще называют, штампа. Сталь или чугун обычно используются для изготовления этих форм, которые предназначены для многократного использования. После заливки металла форму очищают, чтобы удалить остатки, оставшиеся от предыдущих отливок.

После очистки пресс-форма предварительно нагревается при температуре от 150°C до 300 300°C. Предварительный нагрев означает, что расплавленный алюминиевый сплав не охлаждается слишком быстро при контакте, что приводит к таким дефектам, как холодные затворы или недостаточное заполнение. На внутреннюю поверхность пресс-формы наносится разделительное средство, обычно покрытие на основе графита или керамики. Оно выполняет две функции: предотвращает прилипание расплавленного алюминиевого сплава к пресс-форме и помогает получить более гладкую поверхность конечного изделия.

2. Плавка алюминиевого сплава

После подготовки формы следует расплавление выбранного металлического сплава. Количество металлических сплавов помещается в печь и расплавляется до температуры заливки, которая зависит от сплава. Например, температура плавления алюминиевых сплавов обычно находится в диапазоне 650°C-750°C, в то время как для сплавов на основе меди может потребоваться температура плавления от 900°C до 1100°С.

Очень важно обеспечить точный контроль над температурой плавления. Перегрев может привести к повышенному окислению или поглощению газов, а недогрев - к неполному заполнению форм или ухудшению механических свойств.

3. Заливка расплавленного металла сплав

Когда достигается нужная температура расплава, расплавленный металл заливается в предварительно нагретую форму. При гравитационном литье под давлением не применяется ни механическая сила, ни даже давление. Под действием силы тяжести алюминиевые сплавы естественным образом поступают в полость формы через набор патрубков и затворов.

Этот этап требует медленной, контролируемой заливки, чтобы не создавать турбулентности, которая может задержать газы и привести к пористости отливки. В некоторых передовых системах есть возможность очень медленно наклонять форму во время заливки - гравитационное литье под наклоном для создания плавного и равномерного потока металла.

4. Заполнение полости пресс-формы

Когда расплавленный металл проникает в форму, он заполняет все части полости под формой штампа. Конструкция пресс-формы очень важна на этом этапе. Правильно спроектированные литниковые системы распределяют металл так, чтобы избежать турбулентности, холодных зон или областей с возможной усадкой.

Поскольку для подачи металла используется только сила тяжести, необходимо, чтобы металл разливался с надлежащей скоростью и температурой. Отсутствие контроля потока может привести к таким дефектам, как неполное заполнение или "холодное закрытие" - места, где два фронта металла соприкасаются, но не плавятся вместе.

5. Затвердевание и охлаждение

После заполнения полости расплавленный металлический сплав начинает остывать и становиться твердым. Время остывания зависит от размера и сложности отливки, а также от вида используемого металла. Например, небольшие алюминиевые детали могут застыть уже через 20-30 секунд, в то время как крупным или более толстым деталям может потребоваться 60-90 секунд и более.

В большинстве случаев литейная форма охлаждается водой, что позволяет контролировать скорость охлаждения. Контролируемое охлаждение способствует улучшению структуры зерна и внутренних напряжений, а также снижает их, делая отливки более прочными и надежными.

6. Открытие матрицы и извлечение деталей

Форма открывается после затвердевания алюминиевого сплава. В зависимости от конструкции отливка может быть извлечена вручную или вытащена под давлением, создаваемым механическими выталкивающими штифтами, встроенными в форму. Поскольку при сортовом литье используется металлическая пресс-форма, ее можно использовать повторно в течение тысяч циклов, и, следовательно, этот процесс экономически эффективен при средних и больших объемах производства.

При удалении деталей необходимо следить за тем, чтобы не повредить отливку или форму. На данный момент в отливке остался лишний материал от бегунков и затворов, который необходимо удалить на следующем этапе.

7. Обрезка и отделка

Вытянутая отливка, как правило, содержит лишний металл, который прикрепляется к литнику и литниковой системе. Этот материал отрезается механически с помощью пилы, ножниц или шлифовальных инструментов. Другие операции по отделке могут включать удаление заусенцев, дробеструйную обработку, механическую обработку или термообработку, в зависимости от конкретного случая, для придания изделию необходимых характеристик.

Цель этого этапа - улучшить внешний вид отливки, повысить точность размеров и подготовить ее к окончательной обработке или сборке.

8. Инспекция и контроль качества

Последним процессом метода гравитационного литья под давлением является контроль. Дефекты поверхности, допуски размеров и внутренние дефекты отливок надежно проверяются. Сначала проводится визуальный контроль, а затем, в зависимости от необходимости, применяются другие, более сложные методы, такие как:

• Для выявления внутренней пористости или усадки заказывается рентгеновское исследование.
• Поверхностные трещины с помощью испытаний с красителем.
• Ультразвуковой контроль для определения структурной целостности
• Испытания под давлением, особенно для компонентов, работающих с жидкостями

Только те отливки, которые прошли все проверки качества, выпускаются для использования или поставки заказчикам. Забракованные детали обычно переплавляются и перерабатываются, что позволяет сократить отходы материалов.

Виды гравитационного литья под давлением

Гравитационное литье под давлением - это универсальный процесс, который существует в различных формах, направленных на удовлетворение различных геометрий деталей, материалов и производства с различными потребностями. Несмотря на то, что суть идеи - заполнение металлической формы с помощью силы тяжести - сохраняется, процесс гравитационного литья имеет конкретные виды, а точнее, методы, которые разные производители применяют для решения конкретных задач.

1. Постоянная форма для гравитационного литья под давлением

Это наиболее типичный вид гравитационного литья под давлением. Для производства больших объемов одной и той же детали используется многоразовая металлическая форма (чаще всего из стали или чугуна). Форма предварительно нагревается, на нее наносится разделительное средство и заполняется расплавленным металлом. После застывания деталь извлекается из формы, где она подвергается вторичной переработке.

Приложения: Компоненты автомобилей, фитинги трубопроводов и корпуса насосов

Преимущества: Высокая точность размеров, хорошая обработка поверхности и долговечность пресс-формы

2. Наклонное гравитационное литье под давлением

При этом методе форма медленно наклоняется в процессе заливки. Это позволяет расплавленному металлу медленно и равномерно заполнять полость формы, что исключает турбулентность и возможность попадания газа или холодных газов.

Приложения: Тонкостенные компоненты или детали, в которых может задерживаться воздух

Преимущества: Улучшенная внутренняя целостность, улучшенная поверхность и уменьшение количества дефектов

3. Гравитационное литье под низким давлением (гибридное)

Технически это отдельная категория, хотя некоторые могут рассматривать ее как вариант, в котором низкое давление газа (обычно 0,7-1,5 бар) подается на расплавленный металл и мягко проталкивает его в форму. В этом случае добавляются преимущества простоты гравитационного литья, а также некоторые преимущества контроля давления.

Приложения: Автомобильные колеса и структурные компоненты также изготавливаются из высокопрочного литья.

Преимущества: Улучшенный контроль над течением металла, лучшие механические свойства

4. Гравитационное литье с использованием песчаного стержня

Метод предполагает использование песчаных стержней, которые вставляются в металлический штамп и позволяют формировать внутренние полости или поднутрения, которые невозможно было бы создать, используя только цельную металлическую форму.

Приложения: Сложные компоненты двигателя, корпуса клапанов

Преимущества: Позволяет изготавливать современные детали с длительным сроком службы постоянной пресс-формы. 

Таблица: Виды гравитационного литья под давлением

Материалы, применяемые при гравитационном литье под давлением 

Литье в гравитационные формы - один из самых распространенных процессов литья в постоянные формы, который применяется в основном для цветных сплавов. Материалы, используемые в этом процессе, должны обладать высокой текучестью, умеренными температурами плавления и отличной литейной способностью, чтобы расплавленный металл мог без дефектов заполнить полость формы. Поскольку при гравитационном литье для заполнения формы используется только сила тяжести без внешнего давления, выбор материала является еще более важным фактором для достижения точности размеров, качества поверхности и прочности. Основные материалы, используемые при гравитационном литье под давлением, включают в себя;

Алюминиевые сплавы

Алюминий является наиболее часто используемым материалом в процессе гравитационного литья под давлением благодаря своим легким весовым характеристикам, исключительной коррозионной стойкости и простоте литья. Типичные алюминиевые сплавы включают A356, AlSi12 и A319. Такие сплавы обеспечивают хорошее сочетание прочности, пластичности и теплопроводности, что делает их пригодными для изготовления автомобильных деталей, таких как блоки двигателей, головки цилиндров, корпуса коробок передач и других элементов конструкции.

Алюминиевые сплавы, используемые для гравитационного литья под давлением, обычно плавятся при температуре от 660°C до 750°C. Расплавленный алюминий плавно перетекает в металлическую форму, быстро остывает и образует плотную мелкозернистую структуру. Они также могут быть подвергнуты термообработке T5 или T6, что улучшает механические характеристики. Гравитационное литье алюминия обеспечивает высокую точность размеров, хорошую обработку поверхности и длительный срок службы при правильном обслуживании формы.

Сплавы на основе меди

Гравитационное литье также возможно для медных сплавов, особенно бронзы и латуни. Эти материалы применяются там, где требуется высокая износостойкость, отличная прочность, превосходная тепло- и электропроводность. Например, бронзовые отливки используются в таких областях, как морские гребные винты, корпуса насосов и подшипники, а латунь - в таких областях, как сантехнические приборы и декоративная фурнитура.

Температура плавления сплавов на основе меди выше, в диапазоне от 1000° до 1200° по Цельсию. При этом материал матрицы должен выдерживать термические нагрузки, а процесс заливки должен хорошо контролироваться для предотвращения окисления и усадочных дефектов. Гравитационное литье с использованием медных сплавов позволяет получать прочные детали с отличными эксплуатационными характеристиками в экстремальных условиях при надлежащем контроле.

Магниевые сплавы

Магниевые сплавы используются в гравитационном литье под давлением, когда необходимо создать легкие конструкции, в том числе в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Некоторые из распространенных сплавов включают AZ91D, который сочетает в себе хороший баланс прочности, литейных свойств и коррозионной стойкости. Его главным преимуществом является низкая плотность - около 1,8 г/см³, что означает, что он является самым легким конструкционным металлом, который применяется.

Магниевые сплавы застывают при температуре около 600 - 650°C. Из-за высокой реакционной способности они должны отливаться в защитной среде или с использованием флюсов, чтобы избежать окисления и возгорания. Тем не менее, гравитационное литье позволяет производить магниевые детали с высокой степенью точности и меньшим количеством отходов по сравнению с другими методами формовки.

Цинковые сплавы

Хотя цинк больше подходит для процессов литья под высоким давлением, он также используется для гравитационного литья в особых случаях, в частности, для небольших, плотно прилегающих деталей с жесткими допусками. Цинковые сплавы, такие как Zamak 3 и Zamak 5, используются из-за низкой температуры плавления (около 385 °C), хорошей текучести и возможности воспроизведения мелких деталей в формах.

Цинковое гравитационное литье применяется в электронных изделиях и потребительских товарах, а также в малонагруженных механических деталях. Основным преимуществом использования цинка в гравитационном литье является возможность получения острых кромок и тонких элементов без необходимости проведения большого количества процессов механической обработки. Однако из-за низкой механической прочности по сравнению с алюминием или медью он может применяться только в неконструкционных целях.

Алюминиевые сплавы с повышенным содержанием кремния

Алюминиевые сплавы с высоким содержанием кремния, такие как AlSi12, идеально подходят для гравитационного литья под давлением, поскольку добавленный кремний повышает текучесть, уменьшает усадку и увеличивает износостойкость. Такие сплавы широко используются в деталях двигателей, тормозов и корпусов гидравлических систем, где важны стабильность размеров и прочность.

Содержание кремния в диапазоне 7-12% еще больше повышает способность сплава заполнять сложные формы без горячего разрыва или газовой пористости. Эти сплавы кристаллизуются стабильно, образуя меньше дефектов и не требуя значительной последующей обработки.

Альтернативы гравитационному литью под давлением

Гравитационное литье под давлением - широко распространенная технология изготовления металлических деталей среднего и большого объема с достойными механическими свойствами. Однако это не всегда лучший выбор. В то время как ряд факторов, таких как сложность детали, желаемая обработка поверхности, стоимость и объем производства, являются ключевыми при определении типа технологии литья. В таких случаях производители могут прибегнуть к использованию различных других альтернативных процессов литья. Ниже приводится подробное рассмотрение основных альтернатив гравитационному литью, а также их сильных и слабых сторон и обычных областей применения.

Литье в песок

Наиболее традиционным и гибким методом литья является литье в песчаные формы. Он включает в себя работу с полостью формы путем приготовления песчаной смеси для придания ей формы, которая обычно связывается глиной или химическими связующими веществами. Для формирования песчаной формы используется шаблон, который обычно изготавливается из дерева или металла. После формирования формы в ее полость заливается расплавленный металл.

Этот процесс особенно хорош для небольших и средних объемов производства, крупных деталей или деталей со сложной внутренней геометрической структурой, которая не может быть легко достигнута в цельнометаллической матрице. Литье в песчаные формы относительно дешевле в плане стоимости оснастки, поэтому подходит для изготовления прототипов или индивидуальных заказов.

Однако литье в песчаные формы приводит к грубой отделке и снижению точности размеров по сравнению с гравитационным литьем. Форма разрушается после каждого использования, поэтому при больших объемах производства время изготовления и потери материалов становятся выше. Тем не менее, литье в песчаные формы - это гибкий вариант, когда стоимость установки не имеет большого значения.

Литье под высоким давлением

Литье под высоким давлением (ЛВД) предполагает впрыск расплавленного металла в стальную форму под высоким давлением, т.е. от 600 до 1200 бар (1 давление). Этот метод позволяет создавать сложные формы с большой точностью размеров и качеством поверхности с высокой скоростью.

HPDC особенно полезен при изготовлении тонкостенных деталей, которые невозможно отлить только по гравитационной технологии. Это распространенная практика в автомобильной, электронной и бытовой промышленности. Короткое время цикла и высокий уровень автоматизации делают его экономически эффективным для очень крупносерийного производства.

Основными недостатками по сравнению с гравитационным литьем под давлением являются чрезмерно дорогая оснастка, а также склонность к захвату газа, что может привести к пористости в конечном литом изделии. Кроме того, из-за высокого давления этот процесс обычно ограничивается небольшими компонентами и может быть непригоден для изготовления более крупных или толстых деталей.

Литье под низким давлением

Литье под низким давлением (LPDC) - это модифицированная версия гравитационного литья. Вместо того чтобы просто заливать расплавленный металл в форму, в печной камере создается положительное давление (от 0,7 до 1,5 бар), в результате чего расплавленный металл поднимается в форму по трубе, называемой подъемной трубой.

Этот метод обеспечивает больший контроль над потоком металла и минимизирует риск образования газовой пористости. Он обычно применяется в тех областях, где требуются детали с высокой степенью интеграции, как, например, при изготовлении автомобильных колес и конструкционных алюминиевых деталей. LPDC также позволяет повысить механические качества и количество брака по сравнению с гравитационным литьем под давлением.

Тем не менее, у такого усиленного контроля есть своя цена. Технология более сложная и дорогостоящая, а процесс более длительный. Но даже в таких условиях LPDC часто выбирают, когда требуется более высокое качество литья и внутренняя целостность.

Центробежное литье

Центробежное литье предполагает вращение формы на высокой скорости и заливку в нее расплавленного металла. Под действием центробежных сил металл сильно прижимается к стенкам формы, что помогает уменьшить пористость и создать чрезвычайно мелкозернистую структуру.

Эта технология подходит для цилиндрических или трубчатых деталей, то есть труб, колец и втулок. Благодаря направленной кристаллизации и плотной структуре, сформированные детали имеют высокие механические свойства и низкий износ.

Центробежное литье, однако, существенно ограничено в геометрии деталей - оно может применяться только в случае симметричных форм, а сложные внутренние элементы трудно реализовать. Первоначальная подготовка и оборудование также достаточно специализированные, что является препятствием для некоторых операций. Однако в случае круглых деталей с высокими эксплуатационными характеристиками центробежное литье является хорошим вариантом по сравнению с гравитационным.

Литье по выплавляемым моделям (литье по выплавляемым моделям)

Литье по выплавляемым моделям, также называемое литьем по выплавляемым моделям, представляет собой процесс создания восковой формы детали, нанесения керамики (покрытия) и расплавления воска с образованием полости. Затем в эту полость заливается горячий металл для получения конечной детали.

Этот процесс очень ценен благодаря возможности изготовления очень сложных и детализированных деталей практически чистой формы. Он идеально подходит для относительно небольших и средних деталей с высокой точностью размеров и эстетическими свойствами качественной отделки поверхности, таких как лопатки турбин, аэрокосмические компоненты и ювелирные изделия.

По сравнению с гравитационным литьем, литье по выплавляемым моделям имеет более низкую скорость производства и высокую стоимость одной детали, особенно при больших объемах. Формы также одноразовые и имеют больше ступеней. Однако для сложных деталей, которые невозможно изготовить с помощью гравитационного литья, литье по выплавляемым моделям обычно является лучшим вариантом.

Когда использовать альтернативы?

Выбор лучшей альтернативы процессу гравитационного литья под давлением зависит от потребностей детали и условий производства. Например, литье в песчаные формы идеально подходит для единичных или крупных, тяжелых деталей. Литье под высоким давлением подходит для крупносерийного производства, где требуется крупная детализация. Литье под низким давлением идеально, если требуется повышенная внутренняя целостность. Центробежное литье не имеет себе равных, когда речь идет о круглых деталях, в то время как литье по выплавляемым моделям лучше подходит для сложных и очень точных изделий.

Для каждого метода существует свой набор компромиссов в отношении цены, оснастки, скорости и качества деталей. При этом решение обычно заключается в балансе этих факторов, а также функциональности и эстетичности готового изделия.

Параметры процесса: Температура, давление и время 

На успех гравитационного литья под давлением влияют несколько технических параметров:

1. Температура заливки

Для алюминиевых сплавов эта температура обычно составляет 650 - 750 °C. Слишком горячая заливка может привести к скоплению газов и пористости. Слишком холодный металл может не попасть в форму до конца.

2. Температура пресс-формы

Пресс-формы обычно нагреваются до 150 - 300 °C. Предварительный нагрев пресс-формы гарантирует, что металл не застынет слишком быстро, а его течение станет более плавным.

3. Время охлаждения

Металлу необходимо дать застыть, прежде чем извлекать его после заливки. Время охлаждения зависит от сплава и геометрии детали, но обычно составляет от 20 до 90 секунд.

4. Только гравитация (без внешнего давления)

Гравитационное литье не использует никаких внешних сил по сравнению с литьем под давлением. Такая простота позволяет снизить затраты и уменьшить износ оборудования.

5. Смазка и покрытие

Поверхности штампов смазываются для облегчения освобождения и обработки поверхности. Некоторые из типичных покрытий включают нитрид бора и графитовую суспензию.

Эти три параметра должны очень хорошо контролироваться для оптимизации высококачественных отливок с минимальными недостатками, такими как пористость, усадка и холодный шов.

Области применения гравитационного литья под давлением 

Гравитационное литье под давлением - один из популярных методов литья металлов, который нашел широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей способности производить точные, долговечные и сложные детали из цветных металлов. Процесс обеспечивает высокую повторяемость, адекватные механические свойства и тщательный контроль размеров, что делает его пригодным как для структурных, так и для функциональных применений. Ниже перечислены основные отрасли и некоторые примеры, в которых гравитационное литье находит широкое применение.

1. Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность - один из крупнейших потребителей компонентов, изготовленных методом гравитационного литья под давлением. Эта технология идеально подходит для изготовление деталей которые должны обладать прочностью, термостойкостью и стабильностью размеров.

Основные области применения включают:

• Головки цилиндров и блоки цилиндров
• Тормозные суппорты и главные цилиндры
• Кронштейны подвески и рычаги управления
• Гильзы трансмиссии

Гравитационное литье позволяет создавать сложные геометрические формы с гладкими внутренними поверхностями, что очень важно для эффективной транспортировки жидкостей в двигателях и тормозах. Компоненты работают при температурах от 90 до 120 °C, но при этом прочность материала является одной из основных проблем при проектировании.

2. Аэрокосмическая и авиационная промышленность

Снижение веса и надежность имеют большое значение для аэрокосмической отрасли. Гравитационное литье под давлением используется для деталей, которые должны быть легкими и в то же время прочными, без компромиссов в отношении размеров и усталостной прочности.

Типичные авиакосмические отливки включают:

• Монтажные кронштейны
• Компоненты корпуса
• Системы воздуховодов
• Крышки двигателя

Алюминиевые и магниевые сплавы обычно выбирают для изготовления деталей аэрокосмической техники из-за их высокого соотношения прочности и веса. Отливки должны выдерживать атмосферные нагрузки, колебания температур от -55°C до 125°C во время полета, а также механические вибрации во время полета.

3. Промышленное оборудование

Гравитационное литье используется в тяжелой технике и промышленном оборудовании для производства деталей, которым требуется прочность и износостойкость при повышенных нагрузках.

Общие компоненты включают:

• Корпуса редукторов
• Корпуса насосов
• Корпуса компрессоров
• Коллекторы

Эти отливки обычно изготавливаются из алюминиевых или бронзовых сплавов, а некоторые конструкции имеют разную толщину стенок и сложные внутренние полости. Рабочее давление может составлять от 10 бар до 150 бар в зависимости от системы.

4. Корпус для электротехники и электроники

Гравитационное литье используется при изготовлении жаропрочных и коррозионностойких корпусов для хрупких электрических и электронных компонентов.

Типичные области применения:

• Корпуса двигателей
• Корпуса осветительных приборов
• Распределительные коробки
• Охлаждающие ребра для силовых устройств

Компоненты должны обеспечивать отличный теплоотвод и стабильность размеров, не допуская проникновения факторов окружающей среды, в том числе пыли и влаги. Алюминиево-кремниевые сплавы широко применяются для этих целей благодаря своей теплопроводности и коррозионной стойкости.

5. Морское дело и судостроение

Для морского применения требуются материалы, устойчивые к коррозии под воздействием соленой воды, а также выдерживающие постоянное воздействие влаги. Гравитационное литье используется для создания прочных деталей, которые надежно работают в таких условиях.

Примеры включают:

• Корпуса пропеллеров
• Корпуса клапанов
• Корпуса водяных насосов
• Фитинги и муфты

В качестве материалов обычно используются бронза и алюминиево-бронзовые сплавы. Такие отливки чаще всего герметичны и работают в условиях повышенной влажности, воздействия соли и температур от 5°C до 50°C.

6. Сельскохозяйственное оборудование

Украшенные внутренними каналами охлаждения, изделия из гравитационного литья под давлением являются ценным элементом сельскохозяйственной техники благодаря своей устойчивости к таким факторам, как механические удары, износ под воздействием окружающей среды, воздействие удобрений или почвы.

Гравитационные литые компоненты включают в себя:

• Корпуса гидравлических клапанов
• Крышки коробки передач
• Монтажные кронштейны
• Корпусные устройства ВОМ (системы отбора мощности)

Эти устройства обычно работают на открытом воздухе в широком диапазоне температур (от -20°C до 50°C) и должны работать даже в условиях грязи, вибрации и коррозии.

7. Потребительские товары и оборудование

Гравитационное литье также применяется для производства декоративных и функциональных деталей в потребительских товарах, которые должны быть одновременно прочными и декоративными.

Приложения включают:

• Дверные ручки и замки
• Основания для светильников
• Посуда
• Корпуса для инструментов

Для изготовления многих таких деталей обычно используются цинковые или алюминиевые сплавы, поскольку они обладают исключительной чистотой поверхности и способны удерживать мелкие детали при незначительной механической обработке при литье.

Универсальность гравитационного литья под давлением

Универсальность гравитационного литья под давлением заключается в возможности изготовления прочных, точных и сложных металлических деталей для различных отраслей промышленности. От автомобильной и аэрокосмической промышленности до судостроения и производства потребительских товаров - этот процесс литья представляет собой надежное решение, когда приоритетными являются структурная целостность, качество поверхности, точность размеров и т. д.

Применение многоразовых форм из стали, цветных сплавов, а также самотечная подача металла делают его эффективным и надежным решением для современных производственных нужд.

Преимущества гравитационного литья под давлением

У гравитационного литья есть несколько ключевых преимуществ:

• Улучшенные механические свойства: 

В результате менее быстрого затвердевания зерна приобретают более однородную форму, а значит, достигается высокая прочность.

• Многоразовые формы: 

Металлические штампы можно использовать повторно в течение тысяч циклов, что снижает стоимость каждой детали.

• Улучшенная отделка поверхности: 

В отличие от литья в песчаные формы, это не только более гладкое покрытие, но и требует меньше механической обработки.

• Хорошая точность размеров: 

Допуски могут составлять порядка ±0,1 мм.

• Экологически чистый: 

Процесс гравитационного литья под давлением также является экологичным благодаря тому, что используемые формы могут быть использованы повторно, и отходов образуется сравнительно меньше.

Благодаря этим преимуществам многие производители предпочитают гравитационное литье другим видам литья, таким как литье в песок, когда требуется и объем, и качество.

Ограничения гравитационного литья

Процесс гравитационного литья под давлением, как и все другие процессы, имеет несколько недостатков, хотя и выгоден сам по себе:

• Высокие затраты на оснастку: 

По сравнению с литьем под давлением, цена на металлические штампы сравнительно выше, чем на песчаные формы.

• Ограничивается простыми формами:

Эти тонкие детали и вырезы должны быть сложными без сложной сердцевины.

• Увеличение времени цикла: 

По сравнению с литьем под высоким давлением он имеет более медленное время цикла благодаря естественному течению и охлаждению.

• Требуется квалифицированное управление: 

Ручки температуры и времени имеют решающее значение для предотвращения дефектов.

Это ограничение следует учитывать при принятии решения об использовании гравитационного литья для изготовления конкретной детали.

Заключение

Гравитационное литье под давлением - это практичный, эффективный и точный способ изготовления металлических заготовок, особенно из цветных сплавов, таких как алюминий и медь. Благодаря использованию силы тяжести вместо внешнего давления, процесс отличается высоким качеством поверхности и точностью размеров, а также позволяет получить структурно прочный объект, поэтому этот метод популярен во многих отраслях промышленности.

Если вы производите автомобильные детали, аэрокосмические компоненты или промышленные корпуса, гравитационное литье обеспечивает экономически эффективный и стабильный результат. Благодаря тщательному контролю таких параметров, как температура заливки, температура формы и продолжительность схватывания, производители смогут выпускать отливки, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками и надежностью.

Учитывая растущую потребность в легких, прочных и экологически чистых металлических деталях, компания гравитационное литьё под давлением является жизненно важной технологией в современной производственной парадигме.