Русский 
English 
Español 
Français 
العربية 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Nederlands (Formeel) 
日本語 
Türkçe 
Українська 
Если вам доводилось видеть крупномасштабное производство деталей или оборудования, вы наверняка задавались вопросом, как все эти детали изготавливаются и сколько времени на это уходит. Стандартной технологией является литье под давлением - процесс, при котором жидкий металл заливается в форму для создания нужной детали. Хотя этот способ очень полезен и экономически эффективен, в настоящее время появляются новые технологии, позволяющие добиться еще большего прогресса в этой области металлургии: Интегрированное литье под давлением.
Что такое интегрированное литье под давлением?
Интегрированное литье под давлением (IDC) - это процесс, при котором жидкий металл впрыскивается в форму для создания определенной формы, но после охлаждения металла он формируется в цельный компонент, а не требует сварки или дальнейшего изготовления (как в случае с традиционным литьем под давлением).
Этот новый процесс просто начинает внедряться в коммерческую практикуи имеет множество различных преимуществ. Поскольку эта технология является настолько новой, мы рассмотрим ее разработку, процесс (включая используемые материалы), преимущества и, наконец, процесс применения этого нового процесса в промышленности.
Развитие интегрированного литья под давлением
В каком-то смысле проследить развитие IDC означает пройти по стопам самого литья под давлением. Процесс литья под давлением возник еще в 1800-х годах и был жизненно важной технологией в эпоху печатного станка. В половине XVIII века были созданы литейная машина с ручным управлением и машина линотипа, чтобы еще больше ускорить процесс публикации с помощью металлических букв. Но на этом дело не остановилось.
Новые процессы и новые материалы
Традиционно оба Олово и свинец были стандартными материалами но на рубеже XIX века и алюминий, и цинк стали новыми материалами, которые стали использоваться (и предпочитаться) в литье под давлением. В основном это было связано с двумя факторами. Во-первых, эти металлы были безопаснее свинца и олова для тех, кто с ними работал. Во-вторых, оба этих материала были прочнее своих предшественников, что позволяло создавать более прочные изделия и находить им новое применение.
Настоящий день
К 1930-м годам появилось большинство металлов и сплавов, которые мы используем в процессе литья под давлением, такие как медь и магний. Более того, изначально в процессе литья использовались только системы низкого давления, но с развитием новых технологий (и использованием новых сплавов) системы впрыска под высоким давлением стали новой нормой.
Распространенные материалы, используемые в IDC
Как уже говорилось выше, в процессе литья под давлением использовалось множество различных металлов, но в настоящее время наиболее распространенными являются алюминий, цинк и магний., но также используются медь и латунь. Давайте рассмотрим различные свойства этих металлов и то, как они используются в промышленности.
Алюминий
Благодаря своей небольшой массе алюминий является отличным материалом для работы, поскольку он не снижает прочность создаваемой детали за счет увеличения веса. Как правило, алюминиевые детали выдерживают более высокие температуры, а значит, имеют несколько больше возможностей для отделки, чем детали из других материалов. Кроме того, алюминий довольно легко отливать, учитывая его свойства, и это отличный вариант, если вы ищете металл, устойчивый к коррозии, особенно в сочетании с цинком в качестве сплава. Хотя алюминий обладает множеством преимуществ, важно помнить, что цена на алюминий и другие сплавы на его основе несколько выше, чем на другие продукты.
Благодаря вышеперечисленным достоинствам алюминий широко используется в технике. Это связано с тем, что он обладает высокими материальными характеристиками как для электрического, так и для теплового использования.
Цинк
Одно из самых больших преимуществ цинка - низкая температура плавления (787,15 F), что означает, что для его плавления требуется гораздо меньше энергии по сравнению с другими металлами. Использование меньшего количества энергии для подготовки металла к литью означает, что у вас не только меньше накладных расходов, но вы также используете металл, который имеет более длительный срок службы формы, чем другие металлы. Кроме того, цинк - отличный металл для персонализации. Он легко окрашивается или покрывается лаком и имеет очень гладкую поверхность, что дает больше возможностей при отделке изделия. В качестве бонуса цинк может похвастаться высокими антикоррозийными свойствами и высокой теплопроводностью.
С точки зрения использования, благодаря высокому сроку службы формы из-за низкой температуры плавления, цинк является фаворитом при литье различных медицинских принадлежностей, таких как детали для мониторов кровяного давления.
Медь/латунь
Хотя медь и латунь не так распространены, как другие перечисленные металлы, они являются ценными материалами, используемыми в процессе литья под давлением. Медь обладает многими преимуществами в качестве металла для литья под давлением, такими как высокий уровень твердости, хорошая коррозионная стойкость, стабильность размеров и очень высокая электропроводность. С другой стороны, латунь обладает очень схожими с медью свойствами, но с дополнительным преимуществом: она легко полируется или покрывается лаком, а также обладает устойчивостью к высоким температурам. Кроме того, латунь легко смешивается с другими металлами или сплавами в процессе литья, чтобы конечный продукт соответствовал как можно большему числу технических требований.
Поскольку медь обладает высокой электропроводностью, ее основное применение в промышленности - создание линий электропередач и бытовой проводки. Кроме того, медь - отличный материал для изготовления радиаторов для компьютеров и различных батарейных модулей.
Что касается применения латунных изделий, то чаще всего они используются для создания фитингов, деталей или компонентов водяных насосов, а также различных деталей арматуры. В качестве некоторого дополнения, поскольку латунь легко поддается полировке, созданные из нее детали могут иметь гораздо большую эстетическую ценность, чем из других металлов, что повышает ценность конечного продукта.
Магний
Как металл, используемый в литье под давлением, магний обладает множеством преимуществ. Во-первых, это самый легкий металл, используемый в промышленности, что делает его металлом с наилучшим соотношением прочности и веса. Во-вторых, многие магниевые сплавы обладают отличной текучестью и большей способностью к литью по сравнению с другими металлами, такими как медь и алюминий. Наконец, поскольку магний обладает высокой устойчивостью к водородная пористость (дефект, который может возникнуть в процессе литья, когда в отливке образуются пустоты из-за высокого содержания газообразного водорода) - это отличный материал для обеспечения прочности различных штампов, которые вы создаете, в течение длительного периода времени.
Учитывая его способность защищать от радиочастотных (RFI) и электромагнитных (EMI) помех, магний является отличным выбором при выборе металла для медицинского и лабораторного оборудования, поскольку он не подвержен воздействию различных типов помех.
Интегрированный процесс литья под давлением
Прежде чем рассматривать каждый этап процесса литья под давлением, важно прояснить два различных типа литья: с горячей и холодной камерой. При литье в горячей камере после того, как металл или сплав достаточно расплавлен, он сразу же впрыскивается в форму (форму, используемую для создания нужной детали) с помощью гидравлической системы. С другой стороны, литье в холодной камере предполагает зачерпывание расплавленного материала в холодную камеру перед впрыском. Несмотря на некоторые различия между этими двумя процедурами, они предполагают один и тот же процесс впрыска, но при разных температурах.
Имея базовое представление об основных видах промышленного литья, давайте рассмотрим общий процесс литья. Имейте в виду, что эти этапы могут отличаться в зависимости от того, какой метод литья вы решили использовать.
Шаг 1: Подготовка штампа (пресс-формы)
При подготовке к созданию желаемого изделия штамп или пресс-форма смазываются спреем. Это позволит детали легко высвобождаться, а не застревать в пресс-форме. Пресс-форма может иметь одну или несколько полостей, что зависит от характера конечной продукции. Если стоимость одного впрыска фиксирована, то чем больше полостей в пресс-форме, тем ниже средняя стоимость конечных изделий.
Шаг 2: Зажим
На этом этапе две половинки формы сжимаются вместе с помощью машины, которая определяет необходимое усилие. Во время этого процесса две половинки закрепляются на машине для литья под давлением.
Шаг 3: Впрыск и охлаждение
Расплавленный металл впрыскивается в штамп с помощью гидравлического насоса под определенным давлением, чтобы не повредить изделие. После заполнения штампа его охлаждают до определенной температуры, чтобы подготовить к выталкиванию. Когда изделие достаточно охлаждено, застывший металл будет иметь форму, похожую (если не идентичную) на форму штампа, который вы использовали.
Шаг 4: Извлечение продукта
Штамп разжимается, и две половинки разделяются. Затем механизм выталкивания аккуратно выталкивает форму. Этот процесс необходимо тщательно контролировать, чтобы не повредить изделие.
Шаг 5: Обрезка и отделка
На заключительном этапе излишки металла со штампа обрезаются, а конечный продукт обрезается и дорабатывается для обеспечения высокого качества. После специальной обработки поверхности, такой как порошковое покрытие, пластиковое покрытие, оксидирование, полировка, гальваническое покрытие и так далее, теперь ваша деталь готова к использованию!
В этот момент вы, возможно, задаетесь вопросом: "Чем интегрированное литье под давлением отличается от стандартного процесса литья?". Это справедливый вопрос. Проще говоря, процесс IDC предполагает создание большой единичной детали, в то время как при стандартном процессе пришлось бы создавать несколько деталей, которые нужно было бы сваривать или изготавливать вместе. Теперь перейдем к рассмотрению различных преимуществ этого процесса.
Каковы преимущества?
Одним из основных преимуществ использования IDC является снижение производственных затрат за счет уменьшения количества отдельных деталей, которые необходимо изготовить, а также различных этапов их соединения для получения желаемого продукта.
Второй момент - сокращение выбросов С02 и увеличение производительности энергии не менее чем на 50%, как отмечается в исследование Министерства энергетики США. В основном потому, что IDC может заменить традиционный многокомпонентный метод, создавая единое, прочное изделие, которое не нужно сваривать или штамповать.
В качестве примера, Tesla приняла эту технологию для изготовления задней рамы своего автомобиля Model Y. Первоначально она штамповалась и сваривалась с использованием 70 различных деталей, что занимало от одного до двух часов. Теперь, при использовании метода IDC, этот процесс занимает всего 45 минут, а для его выполнения требуется на 300 роботов меньше. Поговорим о снижении затрат!
Где используется IDC?
До сих пор технология интегрированного литья под давлением применялась в основном в автомобильной промышленности. Крупнейшие производители автомобилей, такие как Tesla и НИО использовали этот процесс для создания более легких и прочных компонентов для своих автомобилей, в частности, подрамников и других деталей. Использование этой технологии в автомобильной промышленности сильно отличается от традиционной штамповки и сварки и позволило реализовать множество различных преимуществ, таких как перечисленные выше, и еще много других, которые появятся в будущем.
Технология интегрированного литья под давлением - это технология, которая может произвести революцию в автомобильной промышленности, а также во многих других отраслях. За ней стоит следить.
