Какво е леене под налягане
Леенето под налягане е производствен процес, използван за производство на метални части с висока размерна точност и повърхностна обработка. Той включва впръскване на разтопен метал в кухина на формата под високо налягане. Кухината на формата се създава от две закалени стоманени матрици, които се обработват в желаната форма.
Процесът започва с топене на метала, обикновено алуминий, цинк или магнезий, в пещ. След това разтопеният метал се инжектира във формата под високо налягане с помощта на хидравлична преса. Металът се втвърдява бързо вътре във формата и двете ѝ половини се отварят, за да се освободи готовата част.
Леенето под налягане се използва широко за производството на части със сложни форми и тънки стени, като например блокове на двигатели, корпуси на трансмисии и различни автомобилни и аерокосмически компоненти. Процесът е популярен и в производството на потребителски стоки, като играчки, кухненски съдове и електроника.
Леене под налягане
Леенето под налягане е сравнително специализиран процес, който се е развил предимно през 20-ти век. Основният процес се състои от: разтопен метал се излива/инжектира в стоманена форма и чрез висока скорост, постоянно и нарастващо налягане (при леене под налягане) и охлаждане разтопеният метал се втвърдява, за да образува твърда отливка. Обикновено самият процес отнема само няколко секунди и е бърз начин за формиране на метален продукт от суровината. Леенето под налягане е подходящо за материали като калай, олово, цинк, алуминий, магнезий до медни сплави и дори железни сплави като неръждаема стомана. Основните сплави, използвани днес при леенето под налягане, са алуминий, цинк и магнезий. От ранните машини за леене под налягане, които ориентираха инструментите за леене във вертикална ориентация, до сегашния общоприет стандарт за хоризонтална ориентация и работа, опъване с четири щанги и напълно компютърно контролирани етапи на процеса, процесът се е усъвършенствал през годините.
Индустрията се е разраснала до световна производствена машина, произвеждаща компоненти за разнообразни приложения, много от които ще бъдат достъпни и сами, тъй като приложението на продуктите от леене под налягане е толкова разнообразно.
Предимства на леенето под налягане
Някои от предимствата на леенето под високо налягане:
• Процесът е подходящ за производство с голям обем.
• Произвеждат сравнително сложни отливки бързо в сравнение с други процеси на металообработване (напр. машинна обработка).
• Високоякостни компоненти, произведени в лято състояние (в зависимост от дизайна на компонента).
• Повторяемост на размерите.
• Възможни са тънкостенни секции (напр. 1-2,5 мм).
• Добър линеен толеранс (напр. 2 мм/м).
• Добро покритие на повърхността (напр. 0,5-3 µm).
Процесът на леене под налягане в гореща камера включва топене на метален слитък в пещ, която е разположена близо/неразделна част от неподвижната половин плоча на машината за леене под налягане, и впръскване на разтопен метал чрез потопено бутало директно през вдлъбнатината и дюзата в инструмента за леене под налягане. Вдлъбнатината и дюзата изискват нагряване, за да се предотврати замръзването на метала, преди да достигне до кухината на матрицата. Целият елемент на нагряване и разтопяване на метала в този процес е мястото, откъдето идва и обозначението „гореща камера“. Теглото на отливката се определя от хода, дължината и диаметъра на буталото, както и от размера на втулката/камерата, а дюзата също играе роля, която трябва да се вземе предвид при проектирането на матрицата. След като металът се втвърди в кухината на матрицата (отнема само няколко секунди), подвижната половин плоча на машината, към която е фиксирана подвижната половина на матрицата, се отваря и отливката се изхвърля от повърхността на матрицата и се отстранява от инструмента. След това повърхностите на матрицата се смазват чрез система за пръскане, матрицата се затваря и процесът се повтаря отново.
Поради тази „затворена“ система за топене/впръскване на метал и минимално механично движение, леенето под налягане в гореща камера може да осигури по-добри икономии за производството. Цинковата сплав се използва предимно при леене под налягане в гореща камера, като има сравнително ниска точка на топене, което предлага допълнителни предимства за ниско износване на машините (гърне, гърло, втулка, бутало, дюза), а също и ниско износване на инструментите за леене под налягане (по този начин по-дълъг живот на инструмента в сравнение с инструментите за леене под налягане от алуминий - в зависимост от приемането на качеството на отливката).
Името „студена камера“ произлиза от процеса на изливане на разтопен метал в студена камера/втулка за изливане, която е прикрепена чрез фиксираната половин плоча на матрицата към задната част на инструмента за фиксирана половин матрица. Пещите за задържане/топене на разтопен метал обикновено се разполагат възможно най-близо до края на изстрела на машината за леене под налягане, така че ръчен оператор или автоматичен леярски коф да може да извлече разтопения метал, необходим за всеки изстрел/цикъл, с коф и да излее разтопения метал в отвор за изливане във втулката/камерата за изливане. Връх на буталото (който е износваща се и сменяема част, прецизно обработена по вътрешния диаметър на втулката за изливане с отчитане на термично разширение), свързан с буталото на машината, избутва разтопения метал през камерата за изливане и в кухината на матрицата. Машината за леене под налягане, когато бъде подканена, ще извърши първия етап, за да избута разтопения метал покрай отвора за изливане във втулката. Следващите етапи протичат под повишено хидравлично налягане от буталото, за да инжектират разтопения метал в кухината на матрицата. Целият процес отнема секунди, бързото и засилващо се налягане, както и спадът на температурата на метала, карат метала да се втвърди в кухината на матрицата. Подвижната половина на плочата на машината за леене под налягане се отваря (към която е фиксирана подвижната половина на щанцовия инструмент) и изхвърля втвърдената отливка от челната страна на инструмента. Отливката се отстранява, челните страни на щанцовия инструмент се смазват със система за пръскане и след това цикълът се повтаря.
Машините със студена камера са подходящи за леене на алуминий под налягане. Частите на машината (втулка за леене, връх на буталото) могат да се сменят с течение на времето, а втулките могат да бъдат обработени с метал, за да се увеличи тяхната издръжливост. Алуминиевата сплав се топи в керамичен тигел поради относително високата точка на топене на алуминия и необходимостта от намаляване на риска от поглъщане на желязо, което е риск в тигелите от железни метали. Тъй като алуминият е сравнително лека метална сплав, той позволява леене на големи и тежки отливки под налягане или когато се изисква повишена якост и лекота при отливките под налягане.
