Průvodce návrhem a výrobou forem pro tlakové lití

Často potřebujeme kovové díly různých tvarů. Používáme je v autech, domech, strojích a dalších infrastrukturách. Přemýšleli jste, jak je možné vyrobit tak detailní tvar? Odlévací forma technologie způsobily revoluci v našich životech. Pomocí této metody můžete vytvářet složité tvary a vzory. Tlakové lití dílů do forem je široce rozšířené v široké škále aplikací.

V tomto článku se dozvíme několik základních informací o formách pro tlakové lití. Kromě toho bude vynikajícím průvodcem pro ty, kteří hledají nejlepší služby v oblasti tlakového lití. Dozvíte se, jak slévárny vyrábějí formy pro tlakové lití. Takže se pohodlně usaďte a důkladně si přečtěte tento článek.

Přehled tlakového lití

Tlakové lití je známý typ procesu odlévání kovů. Jak již název napovídá, při této metodě se obvykle používají specifické matrice. Tvar konečného kovového dílu závisí na tvaru matric. Ačkoli existují různé typy tlakového lití, základní technologie je pro všechny stejná. Materiálem používaným pro výrobu těchto forem je kalená nástrojová ocel.

Tlakové lití má dlouhou historii. Tuto technologii vynalezli lidé v roce 1838. V počátcích se používala pouze pro tiskařské účely. Později, s rozvojem technologií, se lidé obvykle naučili používat tuto metodu k vytváření různých složitých kovových dílů. Tlakové lití nabízí několik výhod.

• Tlakové lití obvykle nabízí vysokou efektivitu výroby. Tato část je relativně rychlejší než jiné procesy odlévání do trvalých forem. Díky tomu můžete vytvořit stovky kovových dílů za kratší dobu.
• Díly pro tlakové lití se obvykle dodávají s hladkým povrchem. U kovových dílů HPDC je to zřejmější. V důsledku toho nemusíte potřebovat další služby obrábění.
• Metoda tlakového lití je univerzální. Obecně se používá pro mnoho kovů, včetně hliníku, zinku a hořčíku.
• Protože je tato metoda rychlá, snižuje obecně výrobní náklady. I když může být výroba raznic nákladná, z dlouhodobého hlediska je tato metoda levnější.
• Tlakové odlévání dílů forem je široce rozšířeno v mnoha průmyslových odvětvích. Touto metodou se vyrábí motor, převodovka a konstrukční díly automobilu. Podobné aplikace můžete najít i v jiných odvětvích.

Různé typy tlakového lití

Tlakové lití má obvykle šest hlavních typů, z nichž každý má své vlastní výhody. Každý typ je vhodný pro konkrétní aplikace. Podívejme se na jejich konkrétní technologie a použití ve výrobcích.

Typ #1 HPDC (vysokotlaké tlakové lití)

Jak již název napovídá, tato metoda tlakového lití vyžaduje vysoký tlak. Tento vysokotlaké lití technicky tlačí roztavený kov do každého rohu formy. Díky tomu lze získat velmi přesné kovové díly.

V automobilovém průmyslu se bloky motorů a odlitky převodovek vyrábějí z vysoce kvalitních hliníkových dílů HPDC. Ve zdravotnictví stojí za zmínku různá zařízení a infuzní pumpy. Kromě toho mnoho leteckých komponentů také potřebuje kovové odlitky HPDC.

Typ #2 LPDC (nízkotlaké tlakové lití)

Tato metoda tlakového lití je pravým opakem metody HPDC. Zahrnuje nízký tlak, obvykle v rozmezí 2 až 15 psi. Proces je téměř podobný, ale je obecně pomalejší než HPDC. Protože je pomalý, můžete snadno kontrolovat pohyb roztaveného kovu.

Kovové díly LPDC jsou široce rozšířené pro kola automobilů, hlavy válců a systémy zavěšení.

Typ #3 Gravitační tlakové lití

Tato metoda tlakového lití využívá gravitační sílu k naplnění formy roztaveným kovem. Při tomto procesu se roztavený kov obvykle nalévá do formy shora a kapalina stéká dolů. Je jednoduchá a levná, protože nepotřebuje další síly.

Na stránkách gravitační tlakové lití metoda je rozšířená při výrobě potrubních tvarovek a různého nádobí.

Vakuové lití typu #4

Jak již název napovídá, tato metoda lití zahrnuje vytvoření vakuového prostředí. To se provádí před vložením roztaveného kovu. Díky tomu nedochází k vadám odlitku způsobeným zachyceným plynem uvnitř.

Vakuové lití je vhodné pro výrobu jemných součástí. Za zmínku stojí například elektronické odlitky, letecké díly a některé automobilové díly.

Typ #5 Squeeze Die Casting

Tlakové lití kombinuje lití a kování. Po vstříknutí roztaveného kovu do formy se při tuhnutí vyvíjí vysoký tlak. Tlak při lisování snižuje především porézní vady.

Lisování pod tlakem je velmi oblíbené díky vysoké pevnosti a hustotě kovových dílů. Běžnými příklady jsou díly zavěšení, konzoly a některé stavební součásti.

Typ #6 Semi Solid Die Casting

Tento proces rovněž kombinuje odlévání a kování. Jediným rozdílem je, že se při něm používají polotuhé kovy. Vypadá jako kašovitá konzistence. SMDC je velmi oblíbený pro výrobu mnoha automobilových dílů, elektronických krytů a lékařských přístrojů. přejít na stránku simi masivní hliníkové tlakové lití a dozvíte se více.

Co je to forma pro tlakové lití?

Nástroj používaný při metodě tlakového lití se obecně nazývá forma pro tlakové lití. Lidově se mu také říká nástroj pro tlakové lití. Proces výroby tohoto nástroje se nazývá tlakové lití.

Definice říká, že forma pro tlakové lití je jedinečný nástroj používaný v procesu tlakového lití. Jejím hlavním účelem je tvarovat roztavený kov do požadovaných forem. Ve většině případů se obvykle dodávají se dvěma polovinami: pevnou a pohyblivou polovinou formy.

Když se obě poloviny uzavřou, vytvoří uvnitř dutinu, která kopíruje požadovaný tvar dílu. Vysoce kvalitní forma pro tlakové lití je nezbytné pro zajištění nejvyšší přesnosti hotových kovových dílů. Existuje však několik složek:

Dutina formy

Dutý prostor uvnitř formy je obecně dutina formy. Ta vlastně udává tvar a velikost konečného kovového dílu. Do této dutiny se vstřikuje roztavený kov a tuhne, aby získal požadovaný tvar. Všimněte si, že při výrobě této dutiny musíte zajistit vysokou přesnost.

Forma pro tlakové lití jádrových kolíků

Další důležitou součástí formy pro tlakové lití je jádro. Vytváří prvky v odlitku, jako jsou otvory nebo prohlubně. Vytváří především složité geometrie uvnitř kovového dílu. V závislosti na požadavcích jej však můžete vyrobit z písku nebo kovu. Mějte na paměti, že toto jádro musí během provozu odolávat vysokému tlaku a teplotě.

Vyhazovací kolíky

Jak již název napovídá, tyto čepy v podstatě vysouvají pohyblivou polovinu odlitku z pevné formy. Během procesu návrhu je konstruktéři pečlivě umisťují tam, kde mohou působit rovnoměrným tlakem. Správný návrh vždy zajistí, že nedojde k poškození dílu.

Systém Runner

Vtokový kanál obvykle vede roztavený kov do dutiny formy. Skládá se z několika drah, které vedou do různých částí formy. Správná konstrukce vtokového systému má zásadní význam pro rovnoměrné rozložení roztaveného kovu. Vhodný systém vtokového ústrojí celkově výrazně snižuje výskyt vad.

Systém přelévání

Přepadový systém shromažďuje přebytečný roztavený kov během vstřikování. Systém tak může zabránit vzniku vad způsobených zachyceným vzduchem. Upozorňujeme, že tento systém nemusí být u některých forem pro tlakové lití přítomen.

Ostatní

Prvky jako šrouby a čepy drží systém tlakově litých forem pohromadě. Tyto díly musí být pevné a pečlivě opracované. Metoda tlakového lití vyžaduje vysoký tlak, tlak plynu a teplo. Výběr správných materiálů je zásadní pro udržení těchto dílů v dobrém stavu.

Materiál formy pro tlakové lití: Kalená nástrojová ocel

Kalená nástrojová ocel je obecný typ oceli. Má různé jakosti vhodné pro konkrétní použití. Vysoké tvrdosti a pevnosti oceli lze dosáhnout metodou tepelného zpracování. Proč jsou však tyto nástrojové oceli tak oblíbené?

Zaprvé mají vysokou odolnost proti opotřebení. Za druhé, díky své houževnatosti jsou obvykle ideální pro mnoho obráběcích prací. Zatřetí poskytují také stabilní rozměry. A konečně, což je nejdůležitější, odolávají extrémnímu teplu. Jak víte, tato vlastnost je pro práce spojené s tlakovým litím klíčová.

Kalená nástrojová ocel má pět různých skupin. Každá skupina je ideální pro jedinečné aplikace.

Materiál formy pro tlakové lití za studena

Při výrobě forem pro tlakové lití jsou široce rozšířeny následující čtyři třídy.

Materiály forem pro tlakové lití za tepla

Jak již název napovídá, tyto materiály jsou při odlévání vystaveny vysokým teplotám. Jsou ideální pro formy pro tlakové lití HPDC. Existují různé stupně: Třídy H1 až H13 jsou obvykle slitiny na bázi chromu. Naproti tomu slitiny na bázi wolframu jsou od H20 do H39 a slitiny na bázi molybdenu jsou od H40 do H59.

Ostatní typy

Existují i další typy ocelí pro tlakové lití. Za zmínku stojí SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 a 8418. Tyto oceli nabízejí specifické vlastnosti. Jak víte, metody tlakového lití mají různé typy. Proto se na základě těchto typů liší i materiály.

Tři běžné typy forem pro tlakové lití

Obecně můžeme formy rozdělit na tři typy podle počtu dutin. Tato různorodost vzniká především z důvodu specifických potřeb. Různá provedení dutin umožňují výrobcům forem pro tlakové lití rychlou výrobu dílů.

Typ #1 Jednokotoučové matrice

Jak již název napovídá, tyto formy pro tlakové lití mají jednu dutinu. Pomocí těchto forem lze vyrobit jeden kovový díl za cyklus. Lidé tyto formy hojně využívají pro jednoduché a nízkoobjemové zakázky.

Použití těchto raznic usnadňuje konstrukci, což je jejich hlavní výhoda. Rychlost výstupu je však pomalejší než u vícedutinových raznic.

Typ #2 Vícedutinový lis

Vícedutinové raznice mají více dutin. Pomocí těchto zápustek můžete vyrobit více kovových dílů za cyklus. To znamená, že můžete vyrobit více výrobků než v případě jednoúsekových forem. Proto jsou vícedutinové zápustky ideální pro velkoobjemové zakázky.

Nejlepší na těchto raznicích je, že nabízejí nižší výrobní náklady. Obvykle však mají složitý design.

Typ #3 Rodina plísní

U vícedutinových lisovacích forem najdete stejnou konstrukci dutiny, ale vícekrát. V jednom cyklu můžete zpravidla vytvořit více kovových dílů. V rodinných formách se však tyto konstrukce liší. V jistém smyslu jsou tedy všechny rodinné formy vícedutinové, ale všechny vícedutinové formy nejsou rodinné formy.

Hliníková tlakově litá forma: Trendy na trhu

Trh s hliníkovými tlakově litými formami v roce 2024 výrazně poroste. Podle společnosti Persistence Market Research měl tento trh v roce 2023 hodnotu $301,3 mil. V budoucnu se očekává, že toto odvětví bude stabilně růst tempem 4,8% každý rok. Odborníci očekávají, že v roce 2033 dosáhne tento trh až $481,6 milionu.

Jak se vyrábějí formy pro tlakové lití?

V předchozí části jsme stručně probrali různé metody tlakového lití a typy forem nebo nástrojů. V této části se obecně zaměříme na způsob jejich výroby. S postupem krok za krokem budete seznámeni v každé továrně na tlakové lití. Budete tedy znát každý krok výroby forem, kdykoli plánujete vyrobit jedinečné kovové díly. To je pro zakázkovou výrobu kovových dílů skutečně důležité.

Krok #1 Návrh formy

Tento krok je pravděpodobně jedním z nejdůležitějších aspektů celého procesu. Zde se rozhodnete, jak si přejete, aby váš kovový díl vypadal, a jaké kroky budou při jeho výrobě provedeny. V závislosti na konstrukci dílu je třeba také správně zvolit typ metody tlakového lití.

V tomto případě jsou zásadní dva parametry: rozměrová analýza a geometrické hledisko. Rozměrový pohled vás informuje o tom, kolik dutin má váš kovový díl. Který z typů forem s jednou nebo více dutinami nebo rodinou forem je požadován? Tento návrh vám také usnadní určení tlaku a objemu odlitku.

Geometrické zobrazení, které vás informuje o míře komplikovanosti kovového dílu a o plánu, jak jej otevřít a vysunout. Je však velmi důležité si uvědomit, jaký druh dělicí čáry je zde použit. Musíte zajistit, aby se tato dělicí čára shodovala se směrem otevírání formy.

Stejně tak společnost zabývající se tlakovým litím zohledňuje v tomto kroku i další důležité aspekty. O těch se stručně zmíníme v následující části.

Krok #2 Výběr materiálu

Při metodě tlakového lití se obvykle mění tlak a teplota. Proto je třeba zvolit materiál, který je s těmito situacemi vysoce kompatibilní. Obecně zde konstruktéři používají různé typy nástrojových ocelí. V předchozí části jsme se těmito nástrojovými ocelemi podrobně zabývali.

Krok #3 Obrábění formy

Jakmile máte hotový návrh a materiály, musíte naplánovat, jak odlévací formu vytvarovat. V tomto případě hrají zásadní roli různé metody obrábění. Konstruktéři dávají při výrobě forem pro tlakové lití přednost CNC strojům.

Jak víte, CNC obrábění nabízí výjimečnou přesnost. Technicky lze dosáhnout tolerance až 0,01 mm. K dispozici máte možnosti jako CNC frézování, vrtání, soustružení, vyvrtávání a další.

Krok #4 Tepelné zpracování

Při výrobě forem pro tlakové lití jsou velmi důležité různé tepelné úpravy. Tento krok výrazně zvyšuje pevnost a odolnost obrobených dílů. Kromě toho tento proces zvyšuje odolnost formy proti opotřebení.

Mezi běžné metody tepelného zpracování patří kalení, popouštění, žíhání a uvolňování napětí. Tyto metody obvykle zajišťují dobrou funkčnost formy pro tlakové lití během lití pod tlakem.

Krok #5 Dokončovací práce

Po tepelném zpracování je třeba novou formu pro tlakový odlitek dokončit. Tyto kroky jsou zásadní pro zajištění hladkého povrchu a přesných rozměrů.

Mezi dokončovací techniky může patřit leštění, broušení a pískování. Hlavním účelem všech těchto technik je dodat dílům tlakového lití hladší a lepší strukturu. Díky tomu mohou dosáhnout vysokých tolerancí.

Krok #6 Montáž v případě potřeby

V některých případech je nutné vyrobit odlitky z forem samostatně. Pokud je dílů mnoho, je třeba montáž vždy provádět pečlivě. Továrna na tlakové lití forem vždy kontroluje, zda je sestava správně seřazena.

Krok #7 Testování

Po provedení všech výše uvedených kroků výrobci tlakových forem tyto formy testují v laboratoři. Provádějí testy, aby se ujistili, že forma je v dobrém stavu a funguje správně. Tyto testy vám prozradí, že formy jsou vysoce kvalitní.

Klíčové kroky při návrhu formy pro tlakové lití

Jak bylo uvedeno v minulé části, při návrhu formy pro tlakové lití se zvažuje několik klíčových faktorů. V této části se budeme zabývat především těmito faktory a zjistíme, proč jsou při výrobě tlakových forem klíčové.

Skutečný design dílu

Před výrobou formy pro tlakové lití konstruktéři vytvoří samotný díl. K této práci používají různé 2D a 3D kreslicí programy. Ve většině továren na výrobu forem pro tlakové lití používají grafici obvykle SolidWorks nebo AutoCAD.

Při vizuálním testování potřebujete 2D modely. Konstruktéři používají tento výkres ke kontrole rozměrů po každé fázi výroby. Dobře navržený díl poskytuje vysoce kvalitní výsledky. Kdykoli tedy spolupracujete s výrobcem, ujistěte se, že má tyto plány k dispozici, než začne výrobek vyrábět.

Typ vstřikování pod tlakem

To je velmi důležitý faktor při výběru forma na tlakové lití. Obvykle mění kvalitu, pevnost a povrchovou úpravu hotového dílu.

Na základě této injekce existuje šest různých typů: HPDC, LPDC, Vacuum a další.

Při navrhování typu vstřikování je třeba vzít v úvahu několik faktorů. Za prvé, s jakým typem kovu pracujete? Za druhé, zvážili jste dělící čáry, geometrické pohledy a konstrukční detaily? Za třetí, jakou očekáváte rychlost výroby?

Pokud použijete správný typ vstřikování, forma se vždy správně vyplní a vady odlitku budou méně časté. Správný výběr také výrazně zkrátí dobu cyklu. Obecně lze dosáhnout velmi dobrého výkonu.

Design brány a běžce

Brána a vtoková dráha vedou roztavený kov do formy pro tlakové lití a obvykle řídí tok kapaliny. Správná konstrukce zajišťuje plynulé a účinné plnění a omezuje různé typy vad odlitků.

Při navrhování brány a pojezdové dráhy zohledněte její velikost, umístění a tvar. Brána musí být umístěna na správném místě, aby se minimalizovaly turbulence.

Konstrukce základny formy pro tlakové lití

Základna formy obvykle podpírá a vyrovnává všechny části formy. Při navrhování se ujistěte, že jste vytvořili robustní konstrukci. Zajišťuje celkovou stabilitu systému.

Zde byste měli zvážit materiál a teplotu. Základna formy musí odolat vysokému tlaku a teplotě. Měli byste také zkontrolovat správné zarovnání a uložení.

Chladicí systém

Chladicí systém pomáhá formě ztuhnout roztavený kov. Správný chladicí systém obvykle zvyšuje rychlost výroby a kvalitu dílů. Nevhodné chlazení však může způsobit různé vady odlitků. Proto při návrhu formy zajistěte vhodný chladicí systém.

Existují různé druhy chladicích systémů. Lidé často používají vodní potrubí a chladicí vložky. Chladicí zátky se skvěle hodí na místa, která je třeba rychle ochladit. Při návrhu chladicího systému formy se snažte vyrovnávat teplo v celé formě.

Odvzdušňovací a vyhazovací systém

Ventilační a vyhazovací systém odstraňuje z formy především zachycený vzduch. Zachycený vzduch může být buď vytvořen formou, nebo tam může být před vstřikováním.

Při navrhování formy umístěte větrací otvory na vyvýšená místa. V tomto případě můžete použít tenké průduchy, abyste se vyhnuli otřepům. Také vyhazovací kolíky umístěte na správné místo, aby nedošlo k jejich poškození.

Všimněte si, že účinné odvzdušňovací a vyhazovací systémy obvykle zlepšují kvalitu dílů. Celkově zkracuje dobu cyklu a snižuje efektivitu výroby.

Simulace

Po zvážení všech výše uvedených faktorů vám simulace ukáže přesně to, co jste navrhli. Simulace vám mohou pomoci najít nedostatky a problémy s tokem kovu. Výrobci tlakových forem obvykle používají software, jako jsou MAGMASOFT, ProCAST a Flow-3D.

Často kladené otázky

Jaké kovy se používají při tlakovém lití?

Při tlakovém lití se běžně používají hliník, zinek, hořčík, olovo, cín a měď. Tyto kovy jsou oblíbené díky své nízké teplotě tání. Kromě toho nabízejí také vynikající odlévací vlastnosti, pevnost a trvanlivost. Ze všech těchto kovů je nejoblíbenější hliník. Je lehký a má vynikající poměr pevnosti k hmotnosti.

Je 4140 nástrojová ocel?

Ano, ocel LSS 4140 je typ nástrojové oceli. Tato slitina má vynikající tvrdost, pevnost a odolnost proti opotřebení. Je to vynikající nástrojová ocel pro většinu obráběcích prací. Konkrétněji můžete najít její využití v různých rotačních součástech. Za zmínku stojí například nápravy, hnací hřídele, ozubená kola a vřetena.

Jaký druh oceli se používá pro tlakové lití?

Druh oceli se liší především podle typu metody tlakového lití. U forem pro tlakové lití HPDC převažují nástrojové oceli řady H. Naproti tomu pro úlohy LPDC nebo obrábění za studena jsou známé nástrojové oceli řady O, A a D. Existují také některé speciální jakosti, jako SKD61, 8407 a 8418.

Souhrn

Tlakové lití má zásadní význam pro výrobu mnoha složitých kovových dílů. Díly odlévané pod tlakem lze vytvářet různými metodami. HPDC a LPDC jsou dvě nejběžnější metody, které využijete ve společnosti vyrábějící formy pro tlakové lití.

Formy pro tlakové lití mají tři typy: jednodutinové, vícedutinové a rodinné formy. Každý typ je vhodný pro specifické výrobní požadavky.

Sincere Tech patří mezi 10 nejlepších Výrobci forem v Číně která nabízí plastové vstřikovací formy, formy pro tlakové lití. Tato továrna na formy nabízí širokou škálu služeb v oblasti plastových forem a tlakového lití. Jejich zákaznický servis je také velmi rychlý. Neváhejte nás kontaktovat.