Оборудование для литья алюминия в домашних условиях

ВВЕДЕНИЕ

Выбор литьевого оборудования является одной из распространенных задач, решаемых при проектировании технологических процессов изготовления изделий из термопластов. Исходными данными для решения этой задачи служат сведения по количеству и ассортименту изделий, выпускаемых или намечаемых к выпуску. Определяется также перечень видов (типоразмеров) литьевых машин, на базе которых планируется проводить техническое оснащение производства. Для каждого изделия типоразмер литьевой машины выбирается таким образом, чтобы при этом гарантировалось достижение требуемого качества изделий и обеспечивались наилучшие технико-экономические показатели производства. Однако кроме основных параметров, определяющих типоразмер (усилие смыкания форм, объем впрыска и пластикационная производительность), специалисту приходится решать целый ряд других задач, связанных с технологией литья, особенностью конструкции будущего изделия, вопросами экономики и т.д. Причем решения могут оказаться принципиально разными, когда речь идет о приобретении нового оборудования или об использовании свободных мощностей литьевых машин, уже имеющихся на данном производстве. Литьевые машины относятся к самым востребованным видам оборудования для переработки пластмасс. Поэтому естественно, что для производства огромной номенклатуры литьевых изделий машиностроительными фирмами выпускается очень широкая гамма машин различной конструкции и назначения. Это обстоятельство способствовало тому, что для упорядочения этого разнообразия было предложено много классификационных признаков.

Машины литья под низким давлением

Машины, в которых металл движется под действием сжатого воздуха, называют компрессорными, или машинами литья под низким давлением (рис. 9). Принцип их работы заключается в том, что сжатый воздух давит на поверхность металла в тигле, из которого он поступает по металлопроводу в пресс-форму.

Компрессорные машины для литья под давлением с неподвижным металлопроводом имеют большую поверхность расплавленного металла, на которую давит сжатый воздух. Это приводит к окислению расплава и не позволяет поднять давление выше 60 Па (рис. 9, а, б).

Рис. 8. Машина с вертикальной горячей камерой прессования для литья под давлением IPZ 300

Рис. 9. Схемы компрессорных машин литья под низким давлением

Рис. 10. Устройство машины для литья под низким давлением модели ND14.10

В отличие от них, в машинах с подвижным металлопроводом воздух давит на небольшую поверхность металла, что дает возможность повысить давление до 400 Па и резко уменьшить поверхность окисления жидкого металла (рис. 9, в).

Конструкция машины для литья под низким давлением модели ND14.10 фирмы Roperwerk (рис. 10) имеет устройство смыкания и размыкания полуформ с четырьмя направляющими колоннами для перемещения верхней подвижной плиты 1, верхнюю подвижную плиту для установки верхней полуформы 2, поворотный съемник отливок 4, цилиндры фиксации нижней полуформы 5, стол машины для установки нижней полуформы 6, основание машины 7, печь для плавки металла 8, систему подъема печи для точной стыковки металлопровода печи и формы 9. Рабочая зона закрывается защитным кожухом 3. Данная машина выполнена по схеме компрессорной машины.

Такие машины предназначены для изготовления алюминиевых заготовок с повышенными прочностными характеристиками в автоматическом режиме. Система управления выполнена на программируемом контроллере. Цикл работы машины литья под низким давлением включает:

• запирание кокиля;
• заполнение формы;
• охлаждение формы;
• размыкание половин формы и подачу поворотного съемника отливок;
• выталкивание отливки из кокиля

Машина имеет устройства терморегулирования печи и поддержания в ней необходимого давления Для точного дозирования металла в процессе литья используется многоэтапная система впрыска, которая зависит от конструкции отливки. Машины литья под низким давлением, работающие по схеме, показанной на рис. 9, а, из-за существенно сниженной газовой ликвации в отливке получили большое распространение.

Литье алюминия и сплавов алюминия под давлением

Литье под давлением позволяет получать тонкостенные отливки различной формы и конфигурации с качественным рельефом поверхности практически не требующим механической обработки. Высокая скорость теплоотдачи от отливки к пресс-форме обусловливает необходимость быстрого заполнения (менее 0,1 с.) последней. Такое заполнение обеспечивают специальные литейные машины А711А08, которыми оснащено производство «РОСАЛ». В данных машинах залитый в камеру прессования расплав алюминия под большим давлением (30…100 мн.) и с высокой скоростью (до 100 м/с.) запрессовывается в пресс-форму. Высокие скорости впускного потока способствуют качественному оформлению рельефа отливки.

• Минимальная допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 0,8-1,2 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 5 г до 12 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 3,2-10 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009 : 3-8.

На нашем производстве мы используем различные сплавы алюминия, каждый из которых обладает своими особенными характеристиками и требует соблюдения определённых правил литья. Сплавы на основе алюминия представляют собой сложные системы из двух и более металлов. В алюминиевых сплавах может присутствовать кремний, медь, магний, цинк. Ниже указаны примеры сплавов алюминия, которые могут использоваться для производства разных деталей:

Сплав – система алюминий-магний: АМг6л, АМг7 (АЛ29); Сплав – система алюминий-кремний-магний: АК7, АК12, АК7ч (АЛ9), АК8л, АК9ч; Сплав – система алюминий-медь-магний: Д16 (дюралюминий); Сплав – система алюминий-кремний-медь: АК5М, АК6М2; Сплав – система алюминий-медь: АМ5 (АЛ5);

Возможно изготовление изделий из сплавов алюминия, предложенных заказчиком. Для моделирования литейных процессов используются программы SolidWorks и Pro/ENGINEER. Отливки запускаются в производство только после получения результатов моделирования, подтверждающих, что разработанная литейная технология гарантирует отсутствие каких-либо литейных дефектов.

Для литья применяются алюминиевые сплавы в чушках с гарантированным химическим составом ГОСТ 11069-2001, ГОСТ 1583-93; Во время плавления сплавов алюминия производится очистка специальными флюсами, рафинирование спец присадками, и осуществляется продувка инертным газом. Основные процессы производственного цикла литья автоматизированы, что исключает ошибки ручного производства.

Источник

Литейный алюминий

Литейные марки алюминия используются для производства фасонных изделий. Их главной особенностью является сочетание высокой удельной прочности и низкой плотности, что позволяет отливать изделия сложных форм без образования трещин.

Согласно своему назначению, литейные марки условно делятся на группы:

1. Высокогерметичные материалы (АЛ2, АЛ9, АЛ4М).
2. Материалы с высокой прочностью и жароустойчивостью (АЛ 19, АЛ5, АЛ33).
3. Вещества с высокой антикоррозионной устойчивостью.

Очень часто эксплуатационные характеристики изделий из литейного алюминия повышают различными видами термической обработки.

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.

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.

ГАРАНТИЯ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗАВОДА-ИЗГОТОВИТЕЛЯ

Литьевое оборудование Тайвань Метиз Альянс становится сердцем любого производства, и может быть сопряжено со всеми необходимыми периферийными устройствами: печами, роботами, лубрикаторами, измерительными приборами, вытяжками, станками для снятия заусенцев, ножницами и конвейерными лентами.

Все литьевые машины (Тайвань Метиз Альянс) проходят тщательную проверку перед отгрузкой.

После доставки, они настраиваются обслуживающим персоналом, который также заботиться о послепродажном сервисе.

Инженерный отдел постоянно изучает новые решения для выпуска самых современных машин в плане корпуса, механики, смазки, инжекционных и закрывающих клапанов, электрических и электронных компонентов.

Код ТНВЭД: 84543000

Параметры контроля качества литьевых машин

• Тестирование усилия зажима пресс-формы.
• Тестирование усилия инжекции, центрование траектории инжекции.
• F.E.A анализ подвижной/неподвижной подштамповой плиты оборудования.
• Тестирование системы SPC-кодировки каждого впрыска, записи данных файлов Excel на SD карту .
• 3D проектирование и симуляция процесса работы пресс-форм, тестирование цифровой системы управления.

Технология производства алюминиевого профиля + Видео как делают

В широком понимании алюминиевый профиль изготавливается 2 способами: как стандартный профиль и индивидуальный. Стандартный это тот, который производится массово и имеет стандартные показатели. Индивидуальный же изготавливается по чертежу, чтобы придать ему необходимую конфигурацию и размер в соответствии с его дальнейшим применением.

Но для специалистов технология имеет более широкую трактовку и различается по методам, стадиям и способам изготовления.

Существуют две стадии процесса производства:

1. Литейная (изготовление готовых сплошных слитков или конструкций из чушек алюминия с добавлением необходимых легирующих компонентов)
2. Прессование (заготовкам придают необходимую форму и размер).
3. Резка профиля и процесс старения готовых изделий.

Наиболее трудоемким и требующим большого количества производственных и людских ресурсов является литейная технология изготовления алюминиевых профилей. Поэтому производство заготовок под силу в основном промышленным предприятиям с серьезной производственной базой оборудования. Именно от качества исходной литой заготовки зависит дальнейшее качество профилей уже в изделиях и товарах.

Стадия прессования заключается в пластической деформации заготовки профиля, в результате которой она под давлением преобразуется через матрицу или пресс-форму в изделие заданной конфигурации.

Видео как делают алюминиевый профиль на производстве:

Существует три метода прессования: прямой, обратный и стык в стык. Прямое прессование применяют для изготовления полых изделий, труб, прутков. К методу обратного прессования прибегают в случае использования тугоплавких сплавов и необходимости получения однородного изделия с жесткими требованиями по длине и сечению. Метод «стык в стык» намного реже применяется, в отличие от двух предыдущих, и заключается в сваривании нескольких однородных заготовок. Также стоит отметить метод экструзии, который бывает холодным, теплым и горячим. В основе метода лежит подача сплава алюминия под давлением через экструдер, формирующий изделие. Алюминиевый профиль, полученный таким методом производства, обладает особой прочностью, надежностью и устойчив к образованию коррозии.

Изготовление сложных форм

Отливки сложной конфигурации делают по другой методике. Чаще всего материалом служит гипс (алебастр). Формы без обратных углов и поднутрений могут быть разборными и состоять из двух или более частей. Долго они не прослужат, но несколько отливок вполне реально получить.

Сложный узел или декоративную объемную модель можно изготовить один раз, при этом форму придется разбивать. Есть два метода в работе. Можно изготовить восковую (парафиновую) модель, залить ее гипсом. Позже в процессе интенсивной сушки этот материал расплавится и выльется через летники.

Литье алюминия в гипсовую форму по пенопласту предполагает изготовление из этого материала макета будущей отливки. Он заливается подготовленной смесью и уже не извлекается. Расплавленный алюминий заливается поверх. Температура металла плавит пенопласт, он испаряется в процессе, а жидкий алюминий заполняет освободившееся при этом пространство.

Виды литья под давлением

Инжекционный вид литья под давлением

Нужный объем расплава накапливается в материальном цилиндре, а потом впрыскивается под высоким давлением (около 120-190 МПа) и инжектируется в форму за не большой интервал времени. Инжекционный вид литья — это самый распространенный способ литья под давлением. Он позволяет изготавливать изделия сложной конструкции, с разной толщиной стенок. Особенностью этой технологии литья под давлением является то что объем изделий с литниками не может превышать объем впрыска.

Интрузиотый метод литья под давлением

Интрузиотый метод литья под давлением используется для изготовления толстостенных изделий. Отличительной чертой этого вида литья это то, что сплав при экструзии подается в пресс-форму и полностью заполняет ее с помощью вращения червяка. Когда форма заполняется червяк прекращает движение и осевым движением подпитывает форму, уменьшая усадку постепенно остывающего расплава. Этот метод не позволяет получать сложные и изделия с тонкой стенкой, но при этом объем получаемого изделия может превышать паспортный объем впрыска.

Инжещионно-прессовый литья под давлением

Инжещионно-прессовый метод литья под давлением применяется для изготовления деталей имеющих большую площадь прессования. при этом методе при заполнении формы существенно снижается давление расплава на ее периферии. Это явление при литье под давлением вызывает эффект разнопрочности получаемого изделия. Особенность этой технологии литья под давлением заключаена в том, что давление на расплав находящийся в форме осуществляется совместно с помощью инжекции и прессового механизма узла смыкания, поэтому для токого литья могут применяться формы с перемещение пуансона и после смыкания формы.

Литье с подачей сжатого газа

Технологически процесс литья с подачей сжатого газа под давлением состоит в следующем: расплав полимера инжектируется в форму и заполняет ее на 75-95%. Далее в форму через специальное сопло или ниппель в форму подается под давлением газовая смесь и заполняет конструктивные углубления. В конце операции литья газовая смесь удаляется из пресс формы в приемник, а пластикатор впрыскивает остаток расплава для закрытия формы. Технология литье с подачей сжатого газа позволяет сократить цикл изготовления продукции на 25-35% и уменьшает вероятность появления коробления, утяжены и облоя.

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.

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.

Плавление и заливка алюминия в форму

Алюминий можно расплавить в любой консервной банке. В качестве источника тепла следует использовать газовую горелку. При этом портативная горелка значительно лучше. Дело в том, что температура горения пропана ниже, чем изобутана, которым заправляются баллончики для портативных плиток и горелок. Хотя и пропан в состоянии расплавить алюминиевую проволоку и листовой металл.

Алюминий плавится в консервной банке при помощи пропановой горелки

Когда металл расплавлен, его можно заливать в форму. При этом части гипсовой формы должны быть стянуты. Идеальным инструментом для этого будет струбцина. Скотч, используемый ранее, здесь не подойдёт – он попросту расплавится.

Расплавленный алюминий заливается в стянутую струбциной форму

Остаётся дождаться полного остывания.

Семейные пресс-формы

В большинстве случаев для каждой отдельной пластиковой детали в составе устройства используется отдельная форма. Для корпуса понадобится как минимум две части: верхняя и нижняя. Но для большинства продуктов потребуется больше двух деталей из пластика. Пресс-формы очень дороги, а покупка нескольких пресс-форм сразу — это серьезное финансовое препятствие, поэтому нужно стремиться к минимальному количеству пластиковых деталей.

Альтернативный вариант минимизации необходимых пресс-форм — использование специального типа многоместных пресс-форм, так называемых семейных. Семейная пресс-форма позволяет объединить несколько различных деталей в одной отливке.

В то время как типичная многоместная (многознездовая) форма создает несколько копий одной и той же детали, семейная форма создает разные детали.

Звучит хорошо, правда? К сожалению, не всё так просто, за всё приходится платить. Основная проблема с семейными формами заключается в том, что каждая деталь в них должна быть примерно одинакового размера.

В противном случае одна из полостей пресс-формы заполнится расплавленным полимером раньше других. Семейные формы должны проектироваться таким образом, чтобы все полости заполнялись полимером с примерно одинаковой скоростью. Это явно ограничивает возможности их применения. Маловероятно, что все детали корпуса будут сходного размера.

Узел прессования машин литья под давлением

Главным механизмом машины литья под давлением является узел прессования. Большая часть машин снабжена механизмами прессования с мультипликацией давления рабочей жидкости в период после прессования, называемый подпрессовкой. В таких машинах для перемещения пресс-поршня и поршня мультипликатора используется один и тот же аккумулятор (рис. 11). При его конструировании стараются достичь высокой скорости прессования и минимального времени подпрессовки.

Рис. 11. Механизм прессования фирмы Jdra (Италия)

Механизм состоит из цилиндра прессования 4, пресс-поршня 3, мультипликатора 10, поршня мультипликатора 11, аккумулятора 7, обратного клапана 9, путевых переключателей 1 и 2, клапанов 6 и 8, аккумулятора мультипликатора 5 и стержня 12. Мультипликатор крепится вертикально к цилиндру прессования, а поршневой аккумулятор 7 установлен непосредственно на цилиндре прессования 4. Он обеспечивает вторую и третью фазы прессования, а первая фаза осуществляется путем подачи жидкости насосом (стрелка А) . Ручным регулятором клапана 6 настраивается скорость прессования, а регулятором клапана 8 — время подпрессовки. Стержень 12 позволяет контролировать ход поршня мультипликатора и момент начала его движения.

Механизмы с одним аккумулятором имеют более простое конструктивное исполнение, но зависят от технологических параметров литья. Низкие скорости приводят к увеличению времени подпрессовки, что уменьшает технологические возможности механизма Механизмы с двумя аккумуляторами более сложны по конструкции, но в них время подпрессовки не зависит от скорости прессования.

В механизмах прессования с мультипликатором инерционность поршня приводит к увеличению времени подпрессовки и повышенным пикам давления при переходном процессе, поэтому были разработаны и изготовлены механизмы прессования без мультипликатора В них для выполнения подпрессовки используются аккумуляторы высокого давления. Примером такого механизма может служить механизм прессования фирмы Fries (ФРГ) (рис. 12).

На первой фазе жидкость из аккумулятора 5 через клапан 7 по каналу 8 подается в поршневую полость цилиндра прессования 1, сообщая пресс-поршню 11 медленное перемещение. Скорость пресс- поршня на этой фазе регулируется клапаном 7. Эта фаза продолжается до тех пор, пока задний торец пресс-поршня 11 не откроет канал 9 После этого начинается вторая фаза прессования, которая продолжается до заполнения камеры металлом. По команде от конечного выключателя открывается клапан 6 и пресс-поршень начинает ускоренно перемещаться. Для регулирования скорости прессования на третьей фазе служит регулятор клапана 6

Конечный выключатель, который настраивается в зависимости от пути пресс-поршня 11, включает четвертую фазу — подпрессовку В это время открывается клапан 2 и жидкость из аккумулятора высокого давления 3 поступает в поршневую полость цилиндра прессования.

Рис. 12. Механизм прессования без мультипликатора

Закрываются обратные клапаны 10 и 4, и жидкость под высоким давлением из аккумулятора 3 передается в поршневую полость цилиндра 1, осуществляя подпрессовку. Давление мультипликации регулируется изменением давления в аккумуляторе 3, для настройки времени подпрессовки служит регулятор клапана 2.

Механизму присущи все те недостатки, которые имеют механизмы с включением подпрессовочного устройства по пути движения пресс-поршня.

Машины литья под давлением чаще всего работают в полуавтоматическом режиме Дополнительно механизируют и автоматизируют следующие операции:

• смазывание форм камеры прессования и машины;
• подогрев или охлаждение полуформ;
• извлечение отливки и транспортирование ее от машины к обрезному прессу;
• подача порции жидкого сплава в камеру прессования (пневматический, магнитодинамический или механический манипулятор);
• пополнение тигля жидким металлом (для машин с горячей камерой прессования);
• установка арматуры в форме.

Эти мероприятия должны повысить темп работы машины и уменьшить процент брака. Отдельные комплекты для автоматизации процессов литья под давлением изготовляет ОАО «Кузлит- маш» (г. Пинск) . Автоматизация может достигнуть такого уровня, что машина станет автоматизированным комплексом.

Основным средством автоматизации процессов литья под давлением является применение дозаторов расплавленного металла, которые могут быть нескольких видов:

• пневматические;
• механические поворотные;
• механические на монорельсе

Подготовка к процессу

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

Процесс алюминиевого литья

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.

Машины для литья под высоким давлением

Принцип литья под высоким давлением

Литье под высокими давлением – это технология, которая включает «заталкивание» расплавленного металла под действием высокого давления внутрь полости металлической литейной формы Эта литейная форма состоит из двух разъемных частей (рисунок 2).

Рисунок 2 – Принцип литья алюминия под высоким давлением

Литейные машины Giga Press

В настоящее время при изготовлении автомобильного кузова применяют большое количество различных алюминиевых деталей. Эти детали отливают под высоким давлением на отдельных литейных машинах. Затем эти детали собираются вместе рабочими или роботами, например, с помощью сварки, что образовать кузов автомобиля. Тесла объявила, что ее огромные литейные машины Giga Press будут производить для ее автомобилей Model Y заднюю и переднюю нижние части кузова c ячейками для электрических батарей в виде цельных алюминиевых отливок (рисунок 3).

Рисунок 3 – Цельнолитые элементы кузова
электромобиля Model Y компании Тесла

Эти машины изготавливает для Теслы итальянская компания IDRA. Они являются самыми большими в мире машинами для литья под давлением. Каждая такая машина весит 410-430 тонн (рисунок 4).

Рисунок 4 – Литейная машина Giga Press
на заводе компании Tesla во Фримонте (Калифорния)

Порция расплавленного алюминия массой 80 кг впрыскивается в литейную форму со скоростью 10 метров в секунду. Длительность цикла составляет 80-90 секунд, что позволяет производить 40-45 готовых отливок в час или до 1000 штук в сутки.

Литье под давлением производится путем «впрыскивания» расплавленного алюминия внутрь литейной формы многократного использования. Затем форма раскрывается, чтобы извлечь готовую отливку после того, как она затвердеет. Затем открытую литейную форму охлаждают до 185 градусов Цельсия, очищают роботами и уже через 1-2 минуты после предыдущего цикла подают новую порцию расплавленного метала. Каждая «свежая» отливка подвергается механической обработке до заданных размеров, проверяется на наличие дефектов и направляется на устройство ЧПУ для механической обработки до готовых размеров.

Вся технология изготовления крупных цельнолитых алюминиевых деталей

Однако даже такая огромная машина как Giga Press является только частью более общей технологии изготовления крупных алюминиевых деталей. Технологические этапы и применяемое оборудование этой технологии включают :

• Плавильная печь (850 градусов Цельсия)
• Раздаточная печь (750-850 градусов Цельсия)
• Литейная машина Giga Press
• Резервуар для закалки в масле
• Пресс предварительной механической обработки (триммер)
• Рентгеновская установка для контроля пористости
• Лазерная механическая обработка
• Механическая обработка с ЧПУ
• Лазерное координатно-измерительная машина
• Установка крепежных изделий
• Измельчитель отходов мехобработки (шредер) и передача их на переплавку
• Вакуумная система

Алюминиевый сплав для литейных машин Giga Press

Литейный алюминиевый сплав, который применяется на машинах Giga Press для отливки больших алюминиевых деталей, является близким к известному алюминиевому сплаву АА386 . Этот сплав имеет номинальное содержание кремния 8,5 %.

Температуры плавления

Температура плавления бронзы напрямую зависит от наполняемости химическими элементами сплава. Ведь в качестве легирующих компонентов могут выступать тугоплавкие элементы. Так, максимальная температура для разлива бронзы составляет 1350 °С.

Маркировка легирующих элементов, добавляемых в сплавы меди:

• алюминий (А);
• бериллий (Б);
• железо (Ж);
• кремний (К);
• марганец (Мц);
• никель (Н);
• свинец (С);
• селен (О);
• титан (Т);
• цинк (Ц).

Для деления бронзовых сплавов пользуются двумя определениями – это оловянистые и безоловянистые бронзы. Температура плавления пригодного для литья, в зависимости от ее химического состава приведена в таблице.

Сплав, обозначение	Температура для литья, °С
БрОФ4-0,25	1300
БрОЦ4-3	1250
БрОЦС4-4-4	1200
БрАЖ9-4	1200
БрА9Мц2Л	1150
БрА10Ж8Л	1190
БрА11Ж6Н6	1185
БрАЖС7-1,5-1,5	1150
БрС3О	975
БрА5	1200
БрКН1-3	1050
БрБНТ1,7	1050
БрАМц10-2	1150
БрКМц3-1	1150
БрМц5	1150
БрБ2	1100
БрСН60-2,5	1100

Это далеко не полный перечень литейных бронзовых сплавов.

Если плавка бронзы производится в домашних условиях, то особое внимание следует обращать на температуру плавления сплава. Оловянистым бронзам не требуется преодолевать тысячеградусный порог

Им достаточно 900°С — 950 °С. Безоловянистым сплавам уже требуется 950 °С — 1100 °С.

Детали, получаемые из бронзы методом центробежного литься

При выплавке бронзовых деталей стоит учитывать их высокую вязкость. Поэтому для качественного литья нагревать их следует выше температуры плавления примерно на 100 градусов. Бронзы обладают минимальной усадкой, которая не превышает 1,5%. Данная характеристика является преимуществом перед латунями и позволяет получать фасонные отливки.

Для сравнения можно посмотреть на температуру плавления латуней. Выделяются две категории латуней – это двухкомпонентные и многокомпонентные латуни. В состав двух компонентных сплавов кроме меди входит цинк. Его количество влияет на температуру плавления, которая находится в диапазоне 880°С — 965°С.

Для много компонентных температурные режимы повышаются до 895 °С — 1070 °С из-за ввода легирующих компонентов с высокой температурой плавления.