Литье алюминия под давлением технология

Особенности литья алюминия под давлением

Литье алюминия под давлением является одним из востребованных процессов обработки металла, из которого с помощью воздействия высоких температур создают изделия любой нужной (даже самой сложной) конфигурации. Алюминиевое литье под давлением используется на производстве для создания качественных, прочных и надежных деталей, отличающихся неповторимыми свойствами.

Описываемый процесс относится к числу полностью механизированных манипуляций, в ходе которых расплавленный металл подается в специальную разъемную форму под искусственно созданным давлением с помощью поршня, движущегося с достаточно большой скоростью.

Такой способ отливки гарантирует отсутствие усадки и высокий уровень точности выполнения работ. В процесс такого создания деталей практически исключено существование бракованных изделий. Это является одним из важнейших преимуществ описываемого процесса. Созданные таким образом детали и другие изделия нашли применение в:

• приборостроение;
• машиностроение;
• авиастроение.

Алюминий – мягкий, но весьма прочный металл, которые сложно поддается различным видам обработки, но отличается довольно низкой температурой плавления, позволяющей заниматься его литье даже в домашних условиях или в условиях небольшой мастерской. Конечно наиболее точный налаженный процесс возможен при использовании профессионального оборудования, установленного в производственных цехах.

Подготовка к процессу

В процессе литья алюминия под давлением расплавленный металл заливают в специально подготовленные формы, нагнетая его с помощью поршня.

Поршень, движущийся с большой скоростью, не дает возможности горячему металлу изменить запланированную форму и полностью устраняет их его массы пузырьки воздуха, обеспечивая отсутствие усадки.

Распределение горячей массы жидкого алюминия происходит стремительно, подготовленная форма заполняется очень быстро, после чего вся масса, заполнившая ее, постепенно застывает в точности повторяя установленную конфигурацию детали.

При изготовлении элементов с полостями используются машины, оснащенные специальными поршнями, обеспечивающими проникновение внутрь заполненной формы.

Процесс литья под давлением алюминиевых сплавов получил широкое распространение, а изготовленные таким образом детали, пользуются огромным спросом благодаря высоким показателям ковкости и пластичности исходного материала.

Во время работы используют так называемые пресс-формы, в которых и осуществляется процесс литья алюминия под давлением.

Особенности производственного процесса

Литье алюминия под давление на производстве используется для изготовления деталей различных размеров и форм, а также других отливок. Во время производственного процесса нагретый до температуры 600˚Цельсия расплавленный алюминий под большим давлением подается в изготовленную из стали пресс-форму.

Главные отличительные черты и особенности литья, осуществляемого в условиях производственных цехов:

• быстрое нагревание металла до температуры плавления;
• точная подача определенного количества сырья, предназначенного для отливки;
• полная автоматизация производственного процесса;
• создание достаточно высокого давления для качественного выполнения работ.

Все это позволяет получать качественные детали и составляющие машин и приборов, изготовленные с высокой точностью и в самые короткие сроки. Еще одна отличительная черта, которая может быть признана преимущество изготовления деталей из алюминия при помощи литья под давлением – высокая производительность при минимальной трудоемкости процесса.

Производители пользуются этими положительными качествами для создания большого количества качественных деталей различной конфигурации, предназначенных для использования в самых различных областях промышленности.

Неотъемлемое достоинство литья алюминия под давление заключается еще и в том, что изготовленные таким способом составляющие приборов и другие элементы практически не нуждаются в дополнительной обработке, проводимой механическим путем.

Для осуществления всех необходимых операций особой популярностью у производителей пользуется применение машин для литья алюминия под давлением, используемых в условиях производственных цехов.

Это машины, оснащенные камерой прессования:

• горячей;
• холодной.

На многих предприятиях широко используют горизонтально установленные холодные камеры прессования, в которые под давлением подается расплавленный алюминий.

Разнообразие и использование сплавов, необходимые станки и формы

Повышенным спросом пользуются изделия из алюминиевых сплавов:

• Силумин – сплав алюминия с кремнием. После добавления в его состав магния, конечный продукт становится чрезвычайно прочным. Это один из самых низкоусадочных и высокогерметичных сплавов. При изготовлении не подвержен растрескиванию и используется для создания элементов, подвергающихся небольшим нагрузкам.
• С целью создания фасонного литья используется сплав, в состав которого помимо самого алюминия входят медь, кремний и железо. Такая заготовка прекрасно отделяется от формы и отличается высокой прочностью.
• При создании высокопрочных элементов используют сплав алюминия с добавлением кремния, никеля, меди и цинка.

Тот или иной сплав выбирается в зависимости от задач, которые предстоит выполнить изготовленным деталям и нагрузок, которые готовые элементы должны будут выдержать.

Все операции проводят на специально созданном оборудовании, которое может быть использовано как в условиях производственного цеха, так и в небольшой частной мастерской.

Пользуясь специальным оборудованием для литья алюминия можно создавать предметы, необходимые в быту и детали, весьма значимые при сборке различных машин и агрегатов.

Для создания вышеперечисленных сплавов необходимо использование машин, оснащенных как холодной, так и горячей камерами, предназначенными для плавления металла. Машины с горячими камерами необходимы при производстве сплавов, в состав которых введен цинк. Расплавленный металл внедряется во внутреннее пространство пресс-формы постепенно. Он заполняет всю форму.

Во время работы со сплавами, в составе которых содержится магний и медь, отливки производятся благодаря тому, что расплавленный состав внедряется внутрь пресс-формы под довольно большим давлением. Его уровень в определенных ситуациях достигает 700 Мпа. Именно такой способ производства позволяет заметно повысить производительность труда, не повышая трудоемкости процесса, а изготовленным таким образом детали не требуют механической обработки.

Выбор оборудования при создании цеха или организации процесса литья основан на особенностях технологического процесса. При литье алюминия под давлением он заключается в следующем:

• В раскаленной печи металл нагревается до температуры плавления и переходит в жидкое состояние.
• В это время в цеху должна быть подготовлена специальная пресс-форма, внутренний контур которой полностью соответствует параметрам будущей детали.
• Расплавленный металл под большим давлением подается в подготовленную пресс-форму.
• После остывания из разъемной пресс-формы извлекают готовое изделие.

Сегодня некоторые производители пользуются и другими способами литья. Это может быть литье в землю, песок или цемент, но литье алюминия под давлением дает возможность получить изделие, минимальная толщина стенки которого меньше миллиметра. А все может достигать от 4 до 12 кг.

Устройства

Машины для литья алюминия под давлением отличаются рядом особенных технических характеристик. Зная некоторые параметры и выбирают наиболее подходящее оборудование, на котором предстоит работать:

• Производительность. Стоимость машины для литья алюминия под давлением напрямую зависит от того, сколько деталей она способна изготовить за один час и при использовании в производственном режиме за 8–10 рабочего времени. Чем выше производительность, те выше стоимость машины.
• Масса отливок. Этой характеристики зависит и то какими насосами, двигателями поршнями с наконечниками должно быть укомплектовано устройство.
• Габариты и вес оборудования. Выбор полностью зависит от размера производственного помещения и общих производственных площадей.

Машины, предназначенные для литья алюминия под давлением, имеют непосредственное отношение к крупногабаритной производственной технике, хотя современные производители предлагают и оборудование, созданное для использования на мини-заводах. Большую роль в выборе играет стоимость машины. Она основана на совокупности всех выше перечисленных качеств, которыми должно обладать оборудование, используемое как в производстве, так и в условиях небольшой мастерской.

Большинство современных моделей машин для литья алюминия под давлением оснащены компьютерным блоком, многочисленными датчиками, способными считывать и анализировать данные о выполнении операций, высококлассной гидравлической системой. Сделать правильный выбор можно только сопоставив возможности приобретаемого оборудования и потребности пользователя.

Технология литья под давлением алюминиевых сплавов

Введение

В современных условиях рыночной экономики высокая конкурентоспособность выпускаемой продукции может быть обеспечена в первую очередь за счет постоянного улучшения ее качества, снижения затрат на ее изготовление и совершенствования способов ее получения. Литейное производство относится к важнейшим отраслям машиностроения, являясь одновременно одной из самых трудоемких и энергоемких отраслей промышленности. Это обусловлено, в частности, большой сложностью процессов, высокой стоимости материалов, оборудования и литейной оснастки, применяемых для изготовления отливок. В связи с этим снижение затрат на изготовление отливок является актуальной задачей.

С каждым годом всё более широкое применение находят специальные способы литья, особенно те из них, которые обеспечивают получение отливок с высокими физико-механическими свойствами и минимальными припусками на механическую обработку.

Литье под давлением (ЛПД) является одним из наиболее перспективных способов получения литых заготовок. Получение отливок методом ЛПД целесообразно в том случае, если их производство носит крупносерийный или массовый характер. Это связано с высокой себестоимостью отливок, получаемых этим методом. В производстве для получения отливок из алюминиевых и медных сплавов чаще всего практикуется использование машин ЛПД с холодной горизонтальной камерой прессования.

Существенная доля временных и материальных затрат (до 50 — 70%) на ЛПД относится к изготовлению пресс-формы, а также ремонтно – восстановительным работам технологической оснастки и оборудования.

Поршневая пара (или прессующий узел) машины ЛПД, состоящий из неподвижной камеры прессования и подвижного пресс-поршня, работает в условиях жестких температурно-силовых воздействий и интенсивного динамического физико-механического взаимодействия с расплавом. В связи с этим, к материалам, из которых изготавливаются детали поршневой пары, предъявляются высокие требования по теплостойкости, сопротивлению смятию и износостойкости.

По данным ОАО «Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина», входящем в структуру концерна ПВО «Алмаз-Антей», в ходе эксплуатации прессующего узла часто наблюдаются существенные потери усилия прессования в узле вплоть до заклинивания пресс-поршня в камере, а также повышенный износ деталей поршневой пары. В настоящее время эксплуатационная стойкость пресс-поршней не превышает 200 запрессовок, а камер прессования – 600 запрессовок по алюминию.

Предварительный анализ данной проблемы, проведенный рабочей группой кафедры «Металлургические технологии и оборудование» (МТО) Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, показал, что величина износа деталей поршневой пары во многом зависит от триботехнических характеристик материала контактирующих деталей, а такие известные методы ее решения, как оптимизация состава смазки поршневой пары и нанесение упрочняющих покрытий на основе соединений молибдена и титана, либо оказываются малоэффективными, либо требуют использования дополнительного дорогостоящего оборудования.

Информационно-аналитический обзор состояния вопроса

Литье под давлением на машинах литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования

Технология литья под давлением алюминиевых сплавов

Основные этапы технологии ЛПД на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования представлены на рисунке 1.1.

Вначале расплавленный алюминий заливается в камеру прессования 2, расположенную горизонтально по оси машины и перпендикулярно к плоскости разъема формы, непосредственно связанную с неподвижной половиной формы 1. Заливка металла осуществляется через окно 3, имеющееся в верхней части камеры.

Далее осуществляется заполнение полости формы: посредством движения пресс-поршня 5 расплавленный алюминий через питатель 4 заполняет рабочую полость формы.

После выдержки отливок в полости формы при необходимости происходит подпрессовка, позволяющая сделать неизбежную газовую пористость в литых заготовках, получаемых методом ЛПД, минимальной.

По окончании выдержки форма раскрывается (при этом отливка обязательно должна оставаться в подвижной ее части), и отливка с пресс-остатком 7 выталкивается из подвижной полуформы 6 специальными толкателями (выталкивателями), чаще всего размещенными в плите толкателей и сбрасывается в специальную тару, либо извлекается захватами манипулятора комплекса ЛПД.

Рисунок 1.1 – Схема литья под

давлением на машинах

с холодной горизонтальной

1 – неподвижная половина пресс-формы;

2 – камера прессования; 3 – заливочное окно;

4 – питатель; 5 – пресс-поршень;

6 – подвижная половина пресс-формы;

При литье на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования потери теплоты металлического расплава и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс-формы меньше, чем при литье на машинах с вертикальной камерой прессования, в результате исключения одного из элементов литниковой системы – литникового хода. Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость отливки и осуществить ее эффективную подпрессовку после окончания заполнения. Возможность широкого диапазона изменения скорости прессования позволяет создавать наиболее благоприятные гидродинамические и тепловые условия формирования отливки, до минимума сокращать пористость отливок [1].

Литье алюминия

Один из наиболее выгодных способов получения сложных деталей – их изготовление методом литья. Литье алюминия избавляет от необходимости покупки или аренды специального дорогостоящего оборудования. Дело в том, что использование различных технологий позволяет получить изделие, абсолютно готовое для использования и не требующее дополнительной обработки. В данной статье мы рассмотрим различные способы и технологии.

Характеристики и свойства алюминия

Алюминий – один из самых широко используемых металлов, изделия из которого применяются как в производстве, так и в быту. Металлургическая промышленность, строительство, изготовление предметов домашней утвари – в этих и во многих других сферах не обходится без литья алюминия.

Одно из главных свойств, позволяющих работать с этим металлом практически в любых условия – способность плавиться при невысоких температурах.

Температура плавления алюминия – в среднем около 650°С. металл начинает кипеть при 2500°С.

К прочим свойствам алюминия, способствующих его литью, относятся:

1. Пластичность – благодаря данному качеству металл достаточно легко гнётся;
2. Масса – алюминий отличается относительной лёгкостью, что также упрощает процесс работы;
3. Хорошая теплопроводность – при нагревании до высоких температур, частицы алюминия вступают в реакцию с кислородом. В результате такой реакции на поверхности образуется окисная плёнка, защищающая метал от окисления.

Стоит учитывать некоторые нюансы при обработке алюминиевых материалов. Например, при плавке структура металла способна изменяться. Кроме того, резкое охлаждение может привести к усадке материала.

Технологии литья

Существуют различные способы получения алюминиевых изделий литьем, каждый из которых позволяет в тех или иных условиях изготовить необходимые отливки.

Литье под давлением

Такое производство осуществляется с использованием специальных машин. В основе конструкции – гидравлический пресс, работающий под высоким давлением сжатого газа, для высокоточного создания алюминиевой детали.

Такое литье избавляет от необходимости дальнейшей обработки детали, так как литые детали, изготовленные подобным образом, имеют высокую точность и полностью готовы к использованию. Это значительно экономит исходные материалы. Кроме того, производство не требует использования дополнительных формовочных смесей, что значительно сокращает вредное воздействие материалов. Обработка алюминия под давлением подходит для производства сложных деталей разных форм.

При использовании данной технологии литья не ухудшается качество алюминия, что позволяет применять его для отливок изделий повышенной прочности.

Литье под давлением считается наиболее экологичным способом и одним из самых не дорогостоящих, поэтому активно используется в промышленном производстве.

Литье в кокиль

Самый выгодный способ – алюминиевое литье кокилем. Он представляет собой металлическую форму, позволяющую изготовить деталь любой сложности. В зависимости от целей, форма может быть двух видов:

1. цельная – представляет собой готовую форму, в которую заливается сплав, а по завершении работы отливок достают при помощи рабочих инструментов;
2. разборная – используется для изготовления деталей повышенной сложности;

Суть технологии заключается в следующем:

1. в начале форму нагревают до температуры равной примерно 310°С и наносят на неё специальную краску, способную выдержать высокие температуры. Если работа происходит с разборной формой – её части скрепляют стержнем. Главное – сделать это максимально точно и прочно.
2. Далее в полученную форму заливается необходимый объём расплавленного алюминия. В отличие от первой технологии, такое литье требует гораздо больших временных затрат. Однако, себестоимость форм значительно ниже цен на дорогостоящее оборудование, в котором применяется гидравлический пресс.

С другой стороны, если есть необходимость в быстром получении большого количество деталей, необходимо приобрести сразу несколько форм. Несколько увеличивается и расход исходных материалов. Но экономически выгодным становится тот факт, что использование одной матрицы позволяет получить большое количество отливок.

Литье алюминия в домашних условиях

Литье алюминия можно осуществлять не только в условиях промышленного производства, но и даже в домашних условиях. Всё что необходимо для этого – подбор формы, подходящей по объёму и создание места для подготовки материала.

Литье осуществляется в несколько этапов:

1. подготовка исходного материала – удаление грязи с заготовки, измельчение лома на мелкие детали;
2. осуществление непосредственной плавки алюминия;
3. наполнение (заливка) формы необходимым объёмом материала.

В чём плавить алюминий? Как уже говорилось ранее, для плавки необходимо достичь температуры, равной приблизительно 650°С. Это возможно только в замкнутом пространстве, так как открытое пламя не позволит добиться такой величины. Поэтому для производства вполне подойдёт самодельная печь.

Сделать её довольно просто:

1. взять ёмкость, например, кастрюлю;
2. сбоку сделать отверстие, в которое поместить трубу (в данном случае подойдёт труба от пылесоса, который и будет подавать воздух, тем самым поддерживая пламя);
3. внутрь самодельной печи ставят форму для плавки, закладывая её углём по периметру;
4. после поджигания угля, необходимо постоянно подкачивать воздух, что пламя не погасло; крышка должна быть прикрыта не плотно, оставляя место для выхода дыма.

Материалы для отливок

В качестве материалов можно использовать:

• песчаные формы – при её изготовлении необходимо выбирать самый мелкий песок, чтобы поверхность литой детали была как можно ровнее, без шероховатостей и неровностей, а также глину высокого качества. При этом соотношение глины и песка определяется качеством и плотностью материалов. Стоит отметить, что литье в песок – весьма сложная технология, требующая определённых навыков и умения. Кроме того, после отлива в песчаную форму необходима повторная обработка детали;
• пенопласт – один из самых простых выходов. Вначале необходимо подготовить форму для заливки, повторяющую контур детали. Затем разместить её в форме из гипсового материала. Такой способ также требует дальнейшей обработки и подготовки детали к использованию, однако гораздо меньшей, чем в первой технологии;
• цементный раствор – максимально простой способ. Однако, главным его минусом является тот факт, что форма может быть исключительно квдратной или прямоугольной;
• стальные материалы – способ, активно использующийся в промышленном производстве, в том числе и в отливе деталей под прессом, о котором было рассказано выше.

Литье алюминия может осуществляться как в промышленных, так и в домашних условиях. Это объяснятся его свойствами, в том числе лёгкостью и относительной мягкостью, которые способствуют довольно простой работе с материалом. Однако, чтобы достичь наивысшего качества изготавливаемой детали, необходимо знать свойства этого металла и следовать правилам его обработки.

Самые популярные технологии литья алюминиевых сплавов под давлением

При изготовлении сложных конструкций в промышленности используют метод, при котором материал подается под высоким давлением. Детали могут иметь разнообразные конфигурации, а также допустимые параметры точности и шероховатости на поверхности. Литье алюминиевых сплавов под давлением — автоматизированный процесс, при котором повышается производительность и качество, а затраты снижаются.

Литье алюминиевых сплавов под давлением

Характеристики алюминия

Основные механические свойства материала при нормальной температуре:

• номинальная плотность — 2700 кг/м 3 ;
• удельный вес материала — 2,7 г/см 3 ;
• плавится материал при температуре 659°С;
• закипает алюминий при значении 2000°С;
• внутренний коэффициент расширения при нагреве 22,9*10 6 1/град.

Проводимость электричества у алюминия изменяется в зависимости от его состояния, при термической обработке данный параметр увеличивается. Удельное сопротивление в нормальных условиях составляет 0,029 мкОм*м. В результате повышенного коэффициента проводимости тепла, который равен 0,5 кал/см*с*С его используют при изготовлении батарей отопления.

После процесса литья на поверхности материала появляется защитное покрытие при взаимодействии металла с кислородом. Пленка является химически неактивной и эффективно защищает алюминий от коррозии. При изготовлении чистого материала на поверхности не образуется пор, и на него не влияет агрессивная среда. Если же в состав металла добавляется примесь, это способствует появлению промежутков в оксидной пленке, в результате может разрушаться поверхность.

Алюминий устойчив к таким веществам:

• воде (чистой и с примесями);
• растворам на основе магниевых, аммониевых и натриевых солей;
• сернистой, уксусной и другим кислотам;
• хромовым и фосфорным растворам;
• аммиачному раствору.

Металл вступает в реакцию с такими веществами:

• серной кислотой слабой концентрации;
• хлорной кислотой;
• щелочными растворами высокой концентрации;
• щавелевой кислотой.

Что такое литье алюминия под давлением?

Изготовление алюминиевых сплавов под давлением — востребованный процесс, при котором получают металлические изделия необходимой формы и сложности. При помощи данного способа на производстве добиваются повышенного качества, надежности, а также требуемой прочности для заготовки.

На литейном производстве металлический расплав заливается в изготовленную форму под высоким давлением специальным механизмом. Форма представляет собой приспособление, состоящее из двух частей, которые при необходимости разъединяются.

Данный способ отличается от аналогов высокой точностью, из-за чего в процессе удается избежать брака, что является преимуществом. Изделия, произведенные под давлением, применяют в автомобилестроении и авиатехнике, а также в некоторых приборах.

Особенности промышленного процесса

По технологии литья материал, нагретый до температуры 600°С, поступает в подготовленную форму, изготовленную из стали, при повышенном давлении. Основные отличия способа от аналогичных:

• ускоренный нагрев заготовки до критического значения, при котором происходит плавление;
• благодаря автоматическому управлению происходит точное дозирование сырья;
• увеличенное давление, при котором удается изготавливать изделия сложной геометрии;
• автоматизация производства, в результате чего исключается вмешательство ручного труда;
• повышенная производительность и скорость, из-за чего сокращаются энергозатраты.

Форма для отливки

Необходимое оборудование

После литья материла не требует обработки, в результате получают готовые детали и узлы. Для такого метода в промышленности применяют специальное оборудование, машины с горячими и холодными камерами, при условии соответствия параметрам. Емкости плавления с высокими температурам нагрева используются для изготовления сплавов, в составе которого имеется цинк. При этом материал подают в форму с малой скоростью, в результате она заполняется полностью.

Сплавы, которые содержат магниевые и медные добавки, разливают под высоким давлением до 700 Мпа. Благодаря такому способу повышают производительность в промышленности, при снижении трудоемкости.

При выборе оборудования для производства сплавов алюминия производители рекомендуют учитывать некоторые необходимые технические параметры:

• собственный вес отливки влияет на оснащение механизма дополнительными средствами такими, как насосные станции, а также поршневые установки;
• по размерным характеристикам подготавливают производственные помещения, а также на их основании устанавливают вентиляцию;
• при покупке потребитель ориентируется на показатели производительности, от которых зависит стоимость оборудования.

Агрегаты для литья имеют крупные габариты и используются в производственных помещениях, однако технологии позволяют изготавливать машины небольшого размера, которые применяют в мастерских. Все механизмы оснащаются системами с программным управлением, а также датчиками температуры и давления. С их помощью оператор может контролировать процесс.

Литье алюминия в домашних условиях

При алюминиевом литье под давлением в условиях небольшой мастерской применяют аналогичные технологические особенности с некоторыми изменениями. В быту расплав выливают в подготовленные формы.

Подготовка к процессу

Для сохранения стабильности при литье металла рекомендуется соблюдать некоторые правил:

1. Самостоятельно изготовить агрегат для расплава заготовки.
2. Собрать форму, в которую в дальнейшем будет заливаться сплав.

Непосредственно процесс отлива алюминия состоит из нескольких этапов:

• очистка сырья от загрязнений, нарезка на определенные заготовки для ускорения плавления;
• нагрев металла до критического значения, удаление с поверхности шлаков;
• разлив материала в форму.

Особенности производства форм

Изготовление толстостенных отливок — это первоначальный этап перед непосредственным литьем. В быту сплавы производят закрытым и открытым способом.

Материалы для литых форм

Для изготовления специальных форм применяют следующие материалы:

1. Землю с содержанием кремния укладывают в подготовленную емкость слоями, при этом уплотняя ее. В промежуток устанавливается макет, соответствующий детали, которую будут отливать.
2. Песок в соединении с жидким стеклом.
3. Цемент в растворе с жидкостью, применяемой в тормозных системах.
4. Гипсовые смеси.

Закрытая форма

Данный вид формования используется для производства заготовок сложных форм с высоким качеством. При этом форма состоит из двух составных частей, на которых выполняют будущий силуэт детали.

Закрытая форма

Открытый способ литья

При таком методе жидкий алюминий заливают в форму из подручных материалов, например, консервную банку. При остывании металла его достают, постукивая по стенкам.

Порядок работ

При плавке алюминия необходимо:

• подготовить печь, изготовить ее из кирпичей;
• растопить печь при помощи угля и установить в ее полость емкость, в которой будет плавиться металл;
• убрать с жидкого материала поверхностный шлак;
• разлить в полости пресс форм;
• после остывания очистить деталь от остатков песка или гипса.

Основные ошибки при литье алюминия

При литье могут совершаться некоторые ошибки, которые рекомендуется избегать:

• формы из гипса необходимо просушивать до 2 дней;
• при полном плавлении металла следует быстро заполнить им подготовленные формы;
• запрещается остужать материал при помощи воды.

Соблюдение требований безопасности и технологического процесса позволит получить на выходе сплав высокого качества без вредных примесей.

Литье алюминия под давлением технология

Алюминий один из самых популярных цветных металлов, который широко используется во всех видах промышленности. Такую популярность он получил, благодаря своей легкости, надежности и устойчивости к коррозии. Кроме того, алюминий легко поддается обработке. Он имеет высокую степень электропроводности и теплопроводности. Это гигиеничный материал безопасный для человека. К недостаткам можно отнести нестойкость алюминия к механическим повреждениям, но для увеличения прочности обычно используют не чистый алюминий, а его сплавы.

«Московский литейный завод предлагает изделия из литья металлов широкого спектра использования. В своем производстве мы пользуемся различными методами для литья (например, холодное литье алюминия), выбирая самый правильный метод с точки зрения рациональности. Для повышения качества изделий мы производим максимально качественную обработку алюминия после литья с соблюдением всех технологических требований.

Холодное литье алюминия

Более 50% литых изделий из алюминия выполняется методом литья под давлением в специальные пресс-формы. Для производства таких работ завод литья оборудован машинами для литья горячего, а также холодного прессования. Литье сплавов тугоплавких металлов (таких, как, например, алюминий, цинк, медь) выполняют при помощи машин, оснащенных холодными камерами прессования.

Остановимся на принципе работы машин с камерами для холодного литья алюминия. Жидкий металл вливается в цилиндр машины (объем жидкого метала рассчитывается исходя из того, сколько его понадобится для заполнения пресс-формы), а затем гидравлический поршень под давлением отправляет расплавленный металл для заполнения пресс-формы. Основные достоинства метода:

• Возможность получения изделия любых сложных форм;
• Низкий уровень шероховатостей;
• Практически не дает наплывов.

Машины, в которых происходит процесс холодного литья алюминия, рассчитаны на 50-180 ударов в час.

Обработка литья алюминия: виды и технологии

После того, как литье выбито из формы его необходимо обработать. Технология обработки литья алюминия во многом зависит от того, какие требования предъявляются к готовому изделию. После выбивки обычно производят обрубку и очистку. Обрубку литников и выпоров производят при помощи молотков, зубил, абразивных кругов или применяют анодно-механическую, или газовую резку. Обрубку так же производят на токарных станках. Механическая обработка алюминия включает в себя также обработку резанием. При таком виде обработке рекомендуется применение максимально высоких скоростей, чтобы достигнуть минимальную шероховатость поверхности.

Некоторые процессы обработки предназначены для того, чтобы улучшить поверхность деталей и сделать изделие, которое максимально не будет подвергаться коррозии. Такие методы обработки алюминия после литья включают в себя:

• Шлифовку и полировку;
• Электрохимическое окисление;
• Эмалирование (или нанесение лакокрасочного покрытия).

Перед обработкой изделия тщательно очищают при помощи специальных химических растворов.

Обработка литья алюминия позволяет достичь в разной степени:

• Более высокой (до максимального значения) сопротивляемости коррозии;
• Более высокой сопротивляемости механическим повреждениям и агрессивным внешним воздействиям;
• Улучшение эстетических качеств материала, а также придания металлу светоотражающей способности.

Заводское качество обработки литых изделий несомненно остается вне конкуренции.

Термообработка литья алюминия для повышения механических свойств и устойчивости к коррозии

В зависимости от того, каким методом выполнялось литье, к отливкам применяют различные термические методы обработки. Термообработку литья алюминия можно разделить на следующие виды:

• Упрочение старением;
• Отжиг (для снятия остаточного напряжения);
• Полный отжиг;
• Гомогенизация;
• Стабилизирующий отпуск.

Наиболее распространенные виды термообработки алюминия после литья: отжиг и старение. Отжиг выполняют в специальных печах. Температура отжига определяется структурой сплава, а также условиями работы детали. Методом старения повышают прочность закаленного сплава, а также получают более стабильные размеры деталей.

Мы затронули только некоторые вопросы термообработки литья алюминия. За более подробной информацией вы всегда можете обратиться к нашим консультантам, которые ответят на любой интересующий вас вопрос.

Приобретая изделия литья ответственно подойдите к выбору. Помните, что заводское изделие всегда отличается тем, что прошло полный цикл контроля, проверок и испытаний и всегда выполняется в строгом соблюдении технологий и в соответствии со всеми принятыми ГОСТами.

Типовые цены

Старший специалист. Помощь в оценке стоимость и сроках производства изделий из бронзы, алюминия и чугуна.

Литые алюминиевые колесные диски

Обычно различают стальные колесные диски и легкосплавные колесные диски. В колесных дисках из легких сплавов применяют только алюминиевые и магниевые. Магниевые диски в обычных автомобилях встречаются крайне редко из-за их дороговизны, а главное, низкой коррозионной стойкости.

Колесные диски: стальные и алюминиевые

Основное преимущество литых алюминиевых дисков перед стальными – это возможность получать разнообразный дизайн, высокую точность размеров, а также оптимальные статические и динамические механические характеристики.

Снижение веса алюминиевых колесных дисков по сравнению со стальными является одним из их преимуществ, но часто не решающим. В некоторых случаях, вес литых алюминиевых колесных дисков равен или только чуть легче стандартных стальных с простейшим дизайном.

Алюминиевые колесные диски: литые или кованые

Большинство алюминиевых дисков являются литыми или коваными. Небольшое количество дисков, в основном для «элитных» и спортивных автомобилей, изготавливают из нескольких составных деталей и по смешанным технологиям с привлечением методов литья, ковки, штамповки, прессования, прокатки, сварки и других.

Литые алюминиевые колесные диски

Когда речь идет о литых дисках, то обычно имеются в виду только алюминиевые литые диски. Стальные диски изготавливают не литьем, а штамповкой, а магниевые литые диски применяют только на эксклюзивных авто по причинам, указанным выше.

Рисунок 1 – Литой колесный диск

Литье алюминиевых дисков

Для производства алюминиевых колесных дисков применяют различные методы литья. От метода литья алюминия зависит качество литого колесного диска, внешнее и внутреннее. Выбор метода литья в основном определяется качеством литой микроструктуры (например, пористости), применяемыми типами алюминиевых сплавов и режимами термической обработки. Все это определяет не только прочность и надежность колесных дисков, но также влияет на уровень качества их внешнего вида.

Основные методы литья колесных дисков

Основными методами литья, которые применяют при производстве колесных дисков, являются следующие:

• литье под низким давлением – основной метод;
• литье в кокиль – применяется реже;
• литье с противодавлением – еще реже.

Иногда применяются технологии, совмещающие литье с ковкой и штамповкой.

Литье колесных дисков в кокиль

Вообще говоря, литье под давлением, когда металл закачивается в в литейную форму, является более предпочтительным, чем простая заливка в нее под действием силы тяжести. Однако литье в кокиль еще остается вполне релевантным литейным процессом для производства колесных дисков. Литье в кокиль является более дешевым, его применяют в основном тогда, когда не гонятся за снижением веса, а хотят получить оригинальный дизайн. Поскольку этот процесс при заполнении литейной формы полагается только на силы гравитации, то литейная структура обычно имеет больше дефектов (например, пористости), чем та, которая получается при литье под давлением. Поэтому диски, отлитые в кокиль, обычно имеют больший вес для того, чтобы обеспечить требуемую прочность.

Литье колесных дисков под низким давлением

Большинство литых колесных дисков изготавливаются методом литья под низким давлением (рисунок 2). Метод литья под низким давлением применяет относительно низкое давление (около 2 бар) для того, чтобы достичь быстрого заполнения литейной формы и получить более плотную микроструктуру, а, следовательно, и более высокие механические свойства, по сравнению с литьем в кокиль. Вдобавок, эта технология обеспечивает и несколько более высокую производительность (рисунок 3).

Рисунок 2 – Алюминиевый колесный диск, изготовленный методом литья под низким давлением

Рисунок 3 – Схема метода литья колесных дисков под низким давлением

Другие методы литья колесных дисков

Кроме классического метода литья под низким давлением применяются многочисленные технологические варианты, которые оптимизированы под производство колесных дисков. Например, получают даже более легкие и прочные колесные диски, когда применяют специальное оборудование, которое обеспечивает более высокое давление литья.

Пустотелые колесные диски

Интересной новой разработкой является запатентованный метод «air inside technology» фирмы BBC. Основная ее идея заключается в применении в конструкции колесного диска полых камер и спиц вместо сплошного металла. В результате получается более легкое колесо с лучшей динамикой и комфортом вождения. Эта технология включает кроме литья такие операции как формовка и сварка.

Рисунок 4– Алюминиевый колесный диск с пустотелыми элементами,
изготовленный по технологии «Air-Inside»

Контроль качества литых колесных дисков

Каждый литой диск подвергается рентгеновскому контролю, а затем обычно подвергается термической обработке и механической обработке. После этого поверхность дисков подвергают специальной подготовке под окраску и наносят краску или защитное покрытие. Затем образцы из статистической выборки дисков проходят трехмерный контроль размеров, проверку динамической балансировки, испытания на усталостную и ударную прочность.

Требования к алюминиевым сплавам для колесных дисков

К материалам для колесных дисков предъявляется ряд требований, которые могут противоречить друг другу.

Литейный сплав должен обладать хорошими литейными свойствами:

• безупречное заполнение литейной формы,
• отсутствие налипания металла на литейную форму,
• минимальная склонность к горячему растрескиванию и усадке.

Материал должен иметь

• высокую способность выдерживать механические удары (пластичность, ударная прочность).

Материал колесного диска должен иметь

• высокое сопротивление коррозии как в нормальной, так и в солевой атмосфере.

Материал диска должен иметь

• высокую усталостную прочность.

Алюминиево-кремниевые сплавы для колесных дисков

В соответствии с этими требованиями для изготовления колесных дисков применяют доэвтектические алюминево-кремниевые сплавы с содержанием кремния от 7 до 12 %. Эти сплавы имеют также добавки различного количества магния для обеспечения хорошего сочетания прочности и пластичности. Кроме того, эти сплавы имеют низкое содержание железа и других примесей.

Алюминиевый сплав AlSi11Mg

Вплоть до 80-х годов в Германии и Италии применяли близкий к эвтектическому составу сплав AlSi11Mg с содержанием кремния 11-12 %. Этот сплав обладает очень хорошими литейными свойствами, особенно в отношении к заполнению литейных форм и минимальной усадки. С другой стороны, этот химический состав алюминиевого сплава не обеспечивает ему достаточно высокой прочности и предела усталости, которые бы позволили далее уменьшать вес колесного диска.

Рисунок 5 – Литой колесный диск из алюминиевого сплава AlSi11Mg

Алюминиевый сплав AlSi7Mg0,3 (A356)

В настоящее время стандартным сплавом для изготовления колесных дисков является литейный алюминиевый сплав AlSi7Mg0,3, который более известен как сплав A356, с дополнительным модифицированием стронцием. Впервые этот сплав применялся для изготовления колесных дисков во Франции, причем термическая обработка не применялась.

Однако преимуществом этого сплава AlSi7Mg0,3 является именно то, что он является термически упрочняемым, а это позволяет обеспечивать дискам дополнительную прочность. В Соединенных Штатах и Японии этот сплав с самого начала применяли с термической обработкой Т6, то есть в состоянии после закалки и искусственного старения.

Термическое упрочнение алюминиевых колесных дисков

На графиках рисунка 6 показана зависимость прочностных свойств сплава AlSi7Mg, модифицированного натрием, от содержания магния. Прочностные характеристики сплава AlSi7Mg0,3 дают лучшее сочетание усталостной прочности и относительного удлинения. С увеличением содержания магния усталостная прочность практически не возрастает, относительное удлинение значительно падает.

Рисунок 6 – Предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и усталостная прочность алюминиевого литейного сплава AlSi7Mg-T6

Аналогичные исследования были выполнены для различного содержания кремния. Установлено, что с увеличением содержания кремния пластичность сплава снижается, особенно при низкой скорости затвердевания в местах утолщений. Тем не менее, сплавы с содержанием кремния 11-12 % продолжают применять в тех случаях, когда требуется повышенная текучесть алюминиевого расплава.

Большое значение для усталостной прочности сплава AlSi7Mg имеет уровень его пористости в отливке. На рисунке 7 показана зависимость усталостной прочности алюминиевого сплава AlSi7Mg0,3 от максимального размера пор в материале опытных образцов.

Рисунок 7 – Усталостная прочность алюминиевого литейного сплава AlSi7Mg0,3
в зависимости от размера пор

Источник:
European Aluminium Association, 2011