Українська 
English 
Español 
Français 
العربية 
Русский 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Nederlands (Formeel) 
日本語 
Türkçe 
Якщо ви коли-небудь бачили деталі або обладнання, що виробляються у великих масштабах, ви, ймовірно, задавалися питанням, як всі ці деталі виготовляються, і скільки часу це займає. Стандартна технологія - це лиття під тиском, процес, при якому рідкий метал заливається у форму для створення потрібної деталі. Хоча ця технологія є дуже корисною та економічно ефективною, з'являються нові технології, які дозволяють досягти ще більшого прогресу в цій галузі металургії: Інтегроване лиття під тиском.
Що таке інтегроване лиття під тиском?
Інтегроване лиття під тиском (IDC) - це процес, при якому рідкий метал впорскується у форму для створення певної форми, але після охолодження метал формується в цілий компонент, а не потребує зварювання або подальшого виготовлення (як у випадку з традиційним литтям під тиском).
Цей новий процес просто починають впроваджуватися на комерційній основіі вона має багато різних переваг. Оскільки ця технологія є дуже новою, ми розглянемо розвиток, процес (включаючи використовувані матеріали), переваги і, нарешті, процес застосування в промисловості цього нового процесу.
Розвиток інтегрованого лиття під тиском
У певному сенсі, простежити розвиток IDC означає йти слідами самого процесу лиття під тиском. Процес лиття під тиском з'явився ще в 1800-х роках і був життєво важливою технологією в епоху друкарського верстата. У середині 18 століття було створено ручну машину для лиття під тиском і лінотипну машину, щоб ще більше прискорити процес публікації за допомогою металевих літер. Але на цьому розвиток не зупинився.
Нові процеси та нові матеріали
Традиційно, і ті, і інші олово та свинець були стандартними матеріалами але на рубежі 19-го століття алюміній і цинк стали новими матеріалами, які почали використовувати (і яким надавали перевагу) в ливарному виробництві. Це було пов'язано, головним чином, з двома факторами. По-перше, ці метали були безпечнішими, ніж свинець і олово, для тих, хто з ними працював. По-друге, обидва ці матеріали були міцнішими за своїх попередників, що дозволяло створювати міцніші вироби та знаходити нові сфери застосування.
Сьогодення
До 1930-х років з'явилася більшість металів і сплавів, які ми використовуємо в процесі лиття під тиском, такі як мідь і магній. Більше того, сам процес лиття спочатку починався лише з систем низького тиску, але з розвитком нових технологій (і використанням нових сплавів) системи впорскування під високим тиском стали новою нормою.
Поширені матеріали, що використовуються в IDC
Як зазначено вище, для процесу лиття під тиском використовується багато різних металів, але в наш час найпоширенішими є алюміній, цинк і магній., але і мідь, і латунь також використовуються. Давайте розглянемо різні властивості цих металів і те, як вони використовуються в промисловості.
Алюміній
Завдяки своїй малій масі алюміній є чудовим матеріалом для роботи, оскільки він не зменшує міцність створюваної деталі за рахунок збільшення ваги. Загалом, алюмінієві деталі можуть витримувати вищі температури, а отже, мають трохи більше можливостей для обробки, ніж інші матеріали. Крім того, алюміній досить легко піддається литтю, враховуючи його властивості, і це чудовий варіант, якщо ви шукаєте метал, стійкий до корозії - особливо в поєднанні з цинком в якості сплаву. Хоча алюміній має багато переваг, важливо пам'ятати, що алюміній та інші сплави на його основі мають дещо вищу ціну, ніж інші продукти.
Завдяки вищезгаданим перевагам алюміній широко використовується в техніці. Це пов'язано з тим, що він є дуже провідним матеріалом, як для електричних, так і для теплових застосувань.
Цинк
Однією з найбільших переваг цинку є те, що він має низьку температуру плавлення (787,15 F), а це означає, що для його плавлення потрібно набагато менше енергії, ніж для інших металів. Використання меншої кількості енергії для підготовки металу до лиття означає, що ви не лише зменшуєте накладні витрати, але й використовуєте метал, який має довший термін служби у формі, ніж інші метали. Крім того, цинк - чудовий метал, який легко піддається обробці. Його легко фарбувати або покривати, і він має дуже гладку поверхню для обробки, що дає більше можливостей для фінішної обробки вашого виробу. Крім того, цинк має високі антикорозійні властивості та високу теплопровідність.
З точки зору використання, завдяки тривалому терміну служби форми через низьку температуру плавлення, цинк є фаворитом у литті різних медичних виробів, таких як деталі для моніторів артеріального тиску.
Мідь / Латунь
Хоча мідь і латунь не такі поширені, як інші перераховані вище метали, вони є цінними матеріалами для використання в процесі лиття під тиском. Мідь має багато переваг як метал для лиття під тиском, наприклад, високий рівень твердості, хорошу корозійну стійкість, стабільність розмірів і дуже високу електропровідність. З іншого боку, латунь також має дуже схожі з міддю властивості, але з додатковою перевагою - вона легко полірується і покривається, а також має стійкість до високих температур. Крім того, латунь легко змішується з іншими металами або сплавами в процесі лиття, щоб кінцевий продукт відповідав якомога більшій кількості специфікацій.
Оскільки мідь має високу провідність, її основне застосування в промисловості - це створення ліній електропередач та побутової електропроводки. Крім того, мідь є чудовим матеріалом для виготовлення тепловідводів для комп'ютерів та різноманітних модулів акумуляторів.
Що стосується застосування латунних виробів, то найпоширенішими сферами використання є створення фітингів, деталей або компонентів водяних насосів та різноманітних фітингів. Оскільки латунь легко полірується, створені з неї деталі можуть мати набагато більшу естетичну цінність, ніж з інших металів, що додає кінцевому продукту більшої вартості.
Магній
Як метал, що використовується для лиття під тиском, магній має багато переваг. По-перше, це найлегший метал, який використовується в промисловості, що робить його металом з найкращим співвідношенням міцності до ваги. По-друге, багато магнієвих сплавів мають чудову текучість і кращу ливарну здатність, коли їх наносять поверх інших металів, таких як мідь та алюміній. Нарешті, оскільки магній має високу толерантність до воднева пористість (дефект, який може трапитися під час процесу лиття, коли у виливку утворюються порожнечі через високий вміст водню) - це чудовий матеріал, який можна використовувати, щоб забезпечити довговічність різних деталей, які ви створюєте, протягом тривалого періоду часу.
Враховуючи його здатність захищати від радіочастотних перешкод (RFI) та електромагнітних перешкод (EMI), магній є чудовим вибором, коли йдеться про вибір металу для медичного та лабораторного обладнання, оскільки на нього не впливають різні види перешкод.
Інтегрований процес лиття під тиском
Перш ніж розглянути кожен етап процесу лиття під тиском, важливо пояснити два різних типи лиття: лиття в гарячій і холодній камерах. При литті в гарячій камері після того, як метал або сплав достатньо розплавляється, він негайно впорскується в кокіль (форму, що використовується для створення потрібної деталі) за допомогою гідравлічної системи. З іншого боку, лиття в холодних камерах передбачає зачерпування розплавленого матеріалу в холодну камеру перед впорскуванням. Хоча між цими двома процедурами є певні відмінності, вони передбачають той самий процес впорскування, але за різних температур.
Маючи базове розуміння основних типів промислового лиття, давайте розглянемо загальний процес лиття. Майте на увазі, що ці етапи можуть відрізнятися залежно від того, який метод лиття ви вирішите використовувати.
Крок 1: Підготовка матриці (форми)
Під час підготовки до створення бажаного виробу матрицю або форму змащують за допомогою спеціального спрею. Це дозволяє легко вивільнити деталь замість того, щоб вона застрягла в прес-формі. Форма може мати одну або кілька порожнин, і це залежить від характеру кінцевої продукції. Коли вартість одного впорскування фіксована, чим більше порожнин, тим нижчою буде середня собівартість кінцевої продукції.
Крок 2: Затискання
На цьому етапі дві половини матриці стискаються разом за допомогою машини, яка визначає необхідну силу, яку потрібно застосувати. Під час цього процесу ці дві половини закріплюються на машині для лиття під тиском.
Крок 3: Впорскування та охолодження
Розплавлений метал впорскується в матрицю за допомогою гідравлічного насоса під певним тиском, щоб не пошкодити виріб. Після заповнення матриці її охолоджують до певної температури, щоб підготувати до виштовхування. Коли виріб достатньо охолоне, затверділий метал матиме форму, подібну (якщо не ідентичну) до використаної матриці.
Крок 4: Видалення виробу
Прес-форма розтискається, і дві половини роз'єднуються. Потім механізм виштовхування обережно виштовхує форму. Цей процес необхідно ретельно контролювати, щоб переконатися, що виріб не пошкоджено.
Крок 5: Обрізка та фінішна обробка
На завершальному етапі надлишки металу з матриці обрізаються, а кінцевий продукт обрізається та обробляється, щоб забезпечити дуже високу якість. Після спеціальної обробки поверхні, такої як порошкове покриття, пластикове покриття, окислення, полірування, гальванічне покриття тощо, тепер ваша деталь готова до використання!
На цьому етапі ви можете задатися питанням: "Чим інтегроване лиття під тиском відрізняється від стандартного процесу лиття?" Це справедливе запитання. Простіше кажучи, процес IDC передбачає створення великої, єдиної деталі там, де стандартний процес створив би кілька деталей, які потрібно було б зварити або виготовити разом. Тепер перейдемо до різних переваг цього процесу.
Які переваги?
Однією з головних переваг використання IDC є зниження виробничих витрат за рахунок зменшення кількості окремих деталей, які необхідно виготовити, а також різних етапів їхнього з'єднання для формування бажаного продукту.
Другим моментом є скорочення викидів C02 і збільшення енергетичної продуктивності щонайменше на 50%, як зазначено в дослідження Міністерства енергетики США. Це головним чином тому, що IDC може замінити традиційний багатокомпонентний метод, створюючи єдиний, міцний виріб, який не потрібно зварювати або штампувати.
Як приклад, Tesla взяла на озброєння цю технологію для виготовлення задньої рами їхнього автомобіля Model Y. Спочатку її штампували та зварювали з 70 різних деталей, що займало близько однієї-двох годин. З використанням методу IDC цей процес тепер займає всього 45 хвилин, і для його виконання потрібно на 300 роботів менше. Поговоримо про зниження витрат!
Де використовується IDC?
Дотепер основне застосування технології інтегрованого лиття під тиском було в автомобільній промисловості. Основні виробники автомобілів, такі як Тесла і НІО використовували цей процес для створення більш легких і міцних компонентів для своїх автомобілів, зокрема, підрамників та інших компонентів. Використання цієї технології в автомобільній промисловості дуже відрізняється від традиційного штампування та зварювання і дає багато різних переваг, таких як перераховані вище, і ще більше з'явиться в майбутньому.
Інтегрована технологія лиття під тиском - це процедура, яка може зробити революцію в автомобільній промисловості, а також у багатьох інших галузях. За нею варто стежити.
