Литьё под давлением

Металл впрыскивается в стальную пресс-форму под высоким давлением

Литьё под давлением впрыскивает расплавленный металл на высокой скорости и под высоким давлением в закалённую стальную форму — пресс-форму — и через несколько секунд раскрывает её. Так делают корпуса ноутбуков и телефонов, картеры автомобильных коробок передач и дверные ручки. Это самый быстрый способ делать большие партии точных тонкостенных металлических деталей.

Фото: Gabeincal, CC BY 3.0, через Wikimedia Commons

Литьё под давлением · машина с холодной камерой в момент впрыскаНа рисунке пресс-форма закрыта в момент впрыска; цифры в кружках соответствуют шагам ниже.

Как это работает

Закрыть и зажать форму. Подвижная половина формы прижимается к неподвижной и удерживается гидравлическим зажимом. Усилие зажима обычно составляет от сотен до тысяч тонн, поэтому форма остаётся закрытой под давлением.
Заполнить камеру прессования. Отмеренную порцию расплавленного металла, обычно алюминия, заливают ковшом в камеру прессования (стальную трубу, ведущую в форму). Это машина с холодной камерой; для цинка машина с горячей камерой держит насос погружённым в расплавленный металл.
Впрыснуть. Плунжер (гидравлический поршень) за долю секунды вгоняет металл в полость, затем продолжает давить под высоким давлением, часто несколько сотен бар, подпрессовывая металл по мере его усадки.
Остыть в форме. Вода, текущая по каналам в стали, быстро уносит тепло. Тонкие детали затвердевают за секунды.
Открыть, извлечь и обрезать. Подвижная половина отходит назад, и толкатели (стальные стержни) выталкивают отливку, обычно в захват робота. Литники, остаток слитка — так называемый «биск» — и тонкий облой (металл, выдавленный в разъём) срезают в прессе.

Ключевые факты

Материалы: Алюминиевые, цинковые и магниевые сплавы; некоторая латунь. Не сталь: она слишком горяча для формы
Типичные детали: Корпуса двигателей и коробок передач, рамки ноутбуков и телефонов, корпуса электроинструмента, дверные ручки, краны, игрушечные машинки
Размер детали: От нескольких граммов (цинковые детали) до целых днищ автомобилей массой около 50–100 кг на самых больших машинах
Точность: Около ±0,05–±0,2 мм на мелких элементах
Качество поверхности: Гладкая: Ra (средняя шероховатость) около 1–2,5 мкм, готова к окраске или нанесению покрытия
Подходящая партия: От десятков тысяч до миллионов деталей
Стоимость оснастки и оборудования: Пресс-формы от десятков тысяч до более миллиона долларов; машины от сотен тысяч до миллионов
Скорость: От секунд до примерно двух минут на впрыск, в зависимости от размера детали

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Очень быстрые циклы, идеально для массового производства
Тонкие стенки, часто 1–3 мм, и мелкие детали
Точно и гладко, почти не требует механической обработки
Детали могут включать бобышки, рёбра и надписи за один впрыск

Ограничения

Пресс-формы очень дороги, поэтому малые партии не окупаются
Ограничено металлами с более низкой температурой плавления, такими как алюминий, цинк и магний
Захваченный воздух оставляет крошечные поры, поэтому большинство деталей трудно подвергать термообработке или сварке
Долгий срок подготовки, часто месяцы, на проектирование и изготовление формы

Где применяется

АвтомобилестроениеКорпуса коробок передач и двигателей, кронштейны, крупные цельные кузовные отливки
ЭлектроникаРамки ноутбуков и телефонов, радиаторы, корпуса разъёмов
Потребительские товарыКорпуса электроинструмента, детали кухонной техники, игрушечные машинки
Строительная фурнитураДверные ручки, замки, краны (часто цинковые, затем с покрытием)
ОсвещениеКорпуса уличных фонарей, светодиодные радиаторы

Как узнать процесс

Гладкие ровные поверхности и чёткие детали, часто окрашенные или хромированные.
Небольшие круглые отметки, слегка выступающие или утопленные, там, где толкатели вытолкнули деталь.
Тонкая зачищенная линия по разъёму, иногда с остатками крошечного облоя.
Тонкие стенки, усиленные рёбрами, и круглые бобышки (стойки) под винты.

Сравните с

Литьё в кокиль1.3тоже многоразовая стальная форма, но заполняется самотёком, поэтому процесс медленнее, нужны более толстые стенки, а оснастка дешевле.Литьё в полутвёрдом состоянии1.7впрыскивает кашеобразный, частично твёрдый металл вместо жидкого, получая меньше пор и более прочные детали.Литьё под давлением2.1та же идея для пластмасс, при гораздо более низких температурах.

Смотрите

RCM Industries, Inc. · Весь цикл объясняет литейщик

Pedeo Hogedrukgieterij · Ячейка литья алюминия в производстве: заливка, впрыск и извлечение

DyCast Specialties Corporation · Литьё мелких деталей из цинка на машине с горячей камерой, крупным планом

Bühler Group · Гигантская машина отливает крупные части кузова автомобиля за один впрыск

Смотреть реальные фото

Википедия: литьё под давлением — машины с горячей и холодной камерой, фотографии открытой оснастки и работающей ячейки
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Металл подаётся под высоким давлением, а не заливается самотёком.
Дорогие стальные пресс-формы окупаются только при больших объёмах.
Быстрые точные тонкостенные детали, главным образом из алюминия, цинка и магния.