Кіріспе
Металл құю процесі – балқытылған металды жоғары қысыммен қалып қуысына жіберу арқылы сипатталатын металл құю процесі. Қалып қуысы қаталданған құралдық болаттан жасалған екі қалыптың көмегімен құрылады, олар қалыпталған түрінде жұмыс істейді және процесс кезінде инъекциялық қалып сияқты жұмыс істейді. Көптеген құймалар темір емес металдардан жасалады, әсіресе мырыш, мыс, алюминий, магний, қорғасын, қалайы және қалайы негізіндегі қорытпалардан. Құйылатын металдың түріне қарай, ыстық немесе суық камералы машина қолданылады. Құю жабдықтары мен металл қалыптары жоғары капиталдық шығындарды құрайды, сондықтан бұл процесс көлемді өндіріске бейімделген. Құйма жасау арқылы бөлшектерді өндіру салыстырмалы түрде оңай, ол тек төрт негізгі қадамнан тұрады, бұл әрбір өнімге қосымша шығындарды азайтады. Бұл әсіресе кішкентай және орташа өлшемді құймалардың көп мөлшеріне өте қолайлы, сондықтан құйма жасау кез келген басқа құю процесінен гөрі көбірек құйма өндіреді. Құймалардың беткі өңдеуі (құю стандарттары бойынша) және өлшемдік тұрақтылығы өте жақсы болады.
Die casting is a metal casting process that is characterized by forcing molten metal under high pressure into a mold cavity. The mold cavity is created using two hardened tool steel dies which have been machined into shape and work similarly to an injection mold during the process. Most die castings are made from non ferrous metals, specifically zinc, copper, aluminium, magnesium, lead, pewter, and tin based alloys. Depending on the type of metal being cast, a hot or cold chamber machine is used. The casting equipment and the metal dies represent large capital costs and this tends to limit the process to high volume production. Manufacture of parts using die casting is relatively simple, involving only four main steps, which keeps the incremental cost per item low. It is especially suited for a large quantity of small to medium sized castings, which is why die casting produces more castings than any other casting process. Die castings are characterized by a very good surface finish (by casting standards) and dimensional consistency.
Тарих
1838 жылы баспа өнеркәсібі үшін жылжымалы әріптерді жасау мақсатында қорыту құрылғысы ойлап табылды. 1849 жылы механикаландырылған баспа машиналарын жасау үшін қолмен басқарылатын кішкентай машинаға алғашқы патент берілді. 1885 жылы Отмар Мергенталер линотип машинасының авторы болды, ол қорыту арқылы бір қатар әріпті бір бөлік ретінде құйды. Бұл баспа саласында қолмен әріптерді жинауды дерлік толығымен алмастырды. Бруклин, Нью-Йорк штатында өндірілген Soss қорыту машинасы Солтүстік Америкада ашық саудада сатылған алғашқы машина болды. Басқа да қолданыс салалары жылдам дамыды, қорыту арқасында тұтыну тауарлары мен тұрмыстық техниканың өндірісі кеңейді, себебі бұл күрделі бөлшектерді көп көлемде өндіру құнын айтарлықтай төмендетті. 1966 жылы,
Құйма металл
Негізгі құю қорытпалары: мырыш, алюминий, магний, мыс, қорғасын және қалайы; сирек болса да, темір құю мүмкін. Нақты құюға арналған қорытпалар: мырыш-алюминий қорытпасы; алюминий, мысалы, Алюминий қауымдастығының (AA) стандарттары: AA 380, AA 384, AA 386, AA 390; және AZ91D магнийі. Әр қорытпаның артықшылықтары төменде қысқаша баяндалған: Цинк: құюға ең оңай металл; жоғары созылғыштық; жоғары соққыға төзімділік; оңай қапталады; шағын бөлшектер үшін экономикалық тиімді; қалыптың ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз етеді. Алюминий: жеңіл; өте күрделі пішіндер мен жұқа қабырғалар үшін жоғары өлшемдік тұрақтылық; жақсы коррозияға төзімділік; жақсы механикалық қасиеттер; жоғары жылу және электр өткізгіштігі; орташа жоғары температурада беріктігін сақтайды. Магний: өңдеуге ең оңай металл; салмаққа шаққандағы беріктік көрсеткіші өте жақсы; ең жеңіл құю қорытпасы. Мыс: жоғары қаттылық; жоғары коррозияға төзімділік; құю қорытпаларының ең жоғары механикалық қасиеттері; өте жақсы тозуға төзімділік; өлшемдік тұрақтылығы өте жақсы; беріктігі болат бөлшектеріне жақын. Кремнийлі қола: мыс, мырыш және кремнийден жасалған жоғары беріктігі бар қорытпа. Көбінесе инвестициялық құю болат бөлшектерінің орнына қолданылады. Қорғасын мен қалайы: жоғары тығыздық; өте жоғары өлшемдік дәлдік; коррозияға төзімділіктің арнайы түрлері үшін қолданылады. Бұл қорытпалар қоғамдық денсаулық сақтау мақсатында тамақ өнеркәсібінде қолданылмайды. Типтік металл, қорғасын, қалайы және антимон қорытпасы (кейде мыс іздерімен) баспа басылымдарында және ыстық фольгамен басуда қолмен жиналған әріптерді құю үшін қолданылады. Дәстүрлі түрде қолмен құйылған қалыптар қазір негізінен типтік құю зауыттарының индустрияландырылуынан кейін құю машиналарында өндіріледі. 1900 жылдар шамасында қалыпты құю машиналары пайда болды, бұл автоматтандыруды арттырды, кейде бір газет кеңсесінде ондаған құю машинасы болды. 2008 жылғы мәліметтер бойынша алюминий, мыс, магний және мырыш құймаларының ең жоғары салмақ шектері тиісінше шамамен , , және , шамасында бағаланады. 2019 жылдың соңына қарай автомобильдердің алюминий шасси компоненттерін өндіру үшін бір бөлікті құюға қабілетті пресс-машиналар қолданылды. Қолданылатын материал құю үшін қажетті ең төменгі кесінді қалыңдығы мен ең төменгі бұрышты анықтайды, бұл төмендегі кестеде көрсетілген. Ең жуан бөлігі , -ден кем болуы керек, бірақ одан да үлкен болуы мүмкін. Дұрыс бұрыштары бар құйма бұйымдарды қалыптан алу оңай және жоғары сапалы беттер мен дәл дайын өнімді қамтамасыз етеді. Филет - екі беттің қисық түйісуі, әйтпесе олар өткір бұрышта немесе жиекте кездесер еді. Филеттерді құюға қосу арқылы қажетсіз жиектер мен бұрыштарды жоюға болады. Бөлу сызығы - қалыптың екі жағының бірігетін нүктесі. Бөлу сызығының орналасуы қалыптың қай жағы қақпақ екенін және қай жағы экзектор екенін анықтайды. Құйма бөлшектерді орнату үшін тіреу және бекіту нүктелері ретінде қызмет ету үшін босстар құюға қосылады. Құйманың максималды тұтастығы мен беріктігі үшін босстардың қабырға қалыңдығы біркелкі болуы керек. Қабырғалар құймаға қосымша қолдау беру үшін қосылады, бұл қабырға қалыңдығын арттырмай максималды беріктікті талап ететін конструкциялар үшін қажет. Тесіктер мен терезелерге арнайы назар аудару қажет, өйткені осы элементтердің шеттері қатаю кезінде қалып болаттарына жабысып қалуы мүмкін. Бұл әсерді болдырмау үшін тесіктер мен терезелерге кең бұрыштар қосу керек.
Zinc: the easiest metal to cast; high ductility; high impact strength; easily plated; economical for small parts; promotes long die life. Aluminium: lightweight; high dimensional stability for very complex shapes and thin walls; good corrosion resistance; good mechanical properties; high thermal and electrical conductivity; retains strength at moderately high temperatures. Magnesium: the easiest metal to machine; excellent strength to weight ratio; lightest alloy commonly die cast. Copper: high hardness; high corrosion resistance; highest mechanical properties of alloys die cast; excellent wear resistance; excellent dimensional stability; strength approaching that of steel parts. Silicon tombac: high strength alloy made of copper, zinc and silicon. Often used as an alternative for investment cast steel parts. Lead and tin: high density; extremely close dimensional accuracy; used for special forms of corrosion resistance. Such alloys are not used in foodservice applications for public health reasons. Type metal, an alloy of lead, tin and antimony (with sometimes traces of copper) is used for casting hand set type in letterpress printing and hot foil blocking. Traditionally cast in hand jerk moulds now predominantly die cast after the industrialisation of the type foundries. Around 1900 the slug casting machines came onto the market and added further automation, with sometimes dozens of casting machines at one newspaper office. as of 2008, maximum weight limits for aluminium, brass, magnesium, and zinc castings are estimated at approximately , , , and , respectively. By late 2019, press machines capable of die casting single pieces over were being used to produce aluminium chassis components for cars. The material used defines the minimum section thickness and minimum draft required for a casting as outlined in the table below. The thickest section should be less than , but can be greater. Die castings that feature proper draft are easier to remove from the die and result in high quality surfaces and more precise finished product. Fillet is the curved juncture of two surfaces that would have otherwise met at a sharp corner or edge. Simply, fillets can be added to a die casting to remove undesirable edges and corners. Parting line represents the point at which two different sides of a mould come together. The location of the parting line defines which side of the die is the cover and which is the ejector. Bosses are added to die castings to serve as stand offs and mounting points for parts that will need to be mounted. For maximum integrity and strength of the die casting, bosses must have universal wall thickness. Ribs are added to a die casting to provide added support for designs that require maximum strength without increased wall thickness. Holes and windows require special consideration when die casting because the perimeters of these features will grip to the die steel during solidification. To counteract this effect, generous draft should be added to hole and window features.
Процесс
Дәстүрлі қалыптық құюдың төрт қадамы төмендегідей, ол жоғары қысымды қалыптық құю деп те аталады. Шығым шамамен 67% құрайды. Жоғары қысыммен инъекция жасау қалыпты жылдам толтыруға мүмкіндік береді, бұл құйманың кез келген бөлігі қатып қалмас бұрын бүкіл қуыс толтырылуын қамтамасыз етеді. Осылайша, тіпті пішінінің жұқа бөліктерін толтыру қиын болса да, үзілістерге жол берілмейді. Бұл ауаның ішке қамалуына себеп болады, себебі қалыпты жылдам толтырғанда ауа шығуға уақыт жетпейді. Бұл мәселені азайту үшін бөлу сызықтары бойында желдеткіштер орнатылады, алайда, өте жетілдірілген процесте де құйманың ортасында белгілі бір мөлшерде кеуектілік кездеседі. Көптеген қалыптық құюшылар тесік ашу, жылтырату, жалату, полировкалау немесе бояу сияқты құю арқылы жасау қиын нәрселерді жасау үшін қосымша операциялар жүргізеді.
Тексеру
Құйманы тазалаудан кейін ол ақауларға тексеріледі. Ең көп кездесетін ақаулар – толық толмау және суық бітісу. Бұл ақаулар суық қалыптардан, металл температурасының төмендігінен, лас металлдан, жеткіліксіз желдетуден немесе майлау құралының артық болуынан туындауы мүмкін. Басқа да мүмкін ақаулар: газды кеуектілік, қысылу кеуектілігі, ыстық жарықтар және ағын іздері. Ағын іздері – нашар құйылатын жүйе, өткір бұрыштар немесе майлау құралының шамадан көп қолданылуы салдарынан құйма бетінде қалатын іздер.
Майлау материалдары
Су негізіндегі майлау материалдары денсаулық, қоршаған орта және қауіпсіздік себептерінен ең көп қолданылатын майлау материалы болып табылады. Еріткіш негізіндегі майлау материалдарынан айырмашылығы, егер су барлық минералдардан тазартылса, ол қалыптарда қалдық қалдырмайды. Су дұрыс тазартылмаса, минералдар беткі ақаулар мен үзілістерге себеп болуы мүмкін. Бүгінде "майда су" және "суда май" эмульсиялары қолданылады, себебі майлаушы материал қолданғанда су буланып, қалып бетін салқындатады, соның нәтижесінде, өнімді босатуға көмектесетін май жиналады. Осы типтегі эмульсия үшін кең таралған қоспа – отыз бөлік суға бір бөлік май, бірақ ерекше жағдайларда жүзден бір арақатынас қолданылады. Қолданылатын майлар: ауыр қалдық май (HRO), жануар майы, өсімдік майы, синтетикалық май және олардың әртүрлі қоспалары. HRO бөлме температурасында қоймалжың, бірақ қорыту кезінде кездесетін жоғары температурада жұқа пленка түзеді. Бұл эмульсиялардың тұтқырлығы мен жылулық қасиеттерін реттеу үшін басқа заттар қосылады, мысалы, графит, алюминий, слюда. Тағы да химиялық қоспалар тотығу мен коррозияны тежеу үшін қолданылады. Эмульсия жасау процесін жақсарту үшін эмульгаторлар да қосылады, мысалы, сабын, спирт эфирлері, этилен оксидтері. Тарихи тұрғыдан, дизель отыны және керосин сияқты еріткіш негізіндегі майлау материалдары жиі қолданылған. Олар өнімді қалыптан босатуға жақсы көмектескен, бірақ әрбір құю кезінде шағын жарылыс болған, бұл қалып қуысы қабырғаларында көміртегінің жиналуына әкелген. Дегенмен, оларды су негізіндегі майлау материалдарына қарағанда біркелкі жағу оңай болған.
Акурад
Acurad – 1950-1960 жылдары General Motors компаниясы әзірлеген қысыммен құю процесі. Атауы «нақты, сенімді және тығыз» сөздерінің бас әріптерінен құралған. Бұл процесс тұрақты толтыру мен бағытталған қатаюды дәстүрлі қысыммен құю процесінің жылдам циклдігімен үйлестіру мақсатында жасалған. Процесс қысыммен құю саласында төрт маңызды технологияны алғаш рет енгізді: жылулық талдау, ағын мен толтыруды модельдеу, термообработкаға жарамды және жоғары сапалы қысыммен құйылған бұйымдар, сондай-ақ жанама қысыммен құю (төменде сипатталған).
Вакууммен көмегімен жоғары қысыммен өшірілген құю
Вакуумдық көмекпен жоғары қысымта құюда, әрі айталық, вакуумдық жоғары қысымта құюда (VHPDC), вакуумдық сорғы құю қуысынан және металл жеткізу жүйесінен ауа мен газдарды құю алдында және осы процесте шығарып тастайды. Вакуумдық құю келешекте пайда болатын тесіктерді азайтады, ыстықпен өңдеуге және дәнекерлеуге жағдай жасайды, беткі жабынының сапасын арттырады және механикалық күшін күшейтеді.
Жылытылған-көптік тікелей инъекция
Жылытылған коллекторлы тікелей инъекциялық құю, сондай-ақ тікелей инъекциялық құю немесе жүгірткісіз құю деп аталады, бұл балқытылған мырыш қыздырылған коллектор арқылы, содан кейін қыздырылған миниатюралық соқпақтар арқылы құю қуысына жіберілетін мырыш құю процесі. Бұл процестің артықшылықтары – бөлшек құнының төмендеуі (сприздердің, қақпалардың және жүгірушілердің жойылуы арқылы қалдықтарды азайту), энергияны үнемдеу және баяу салқындату циклдары арқылы беттік сапаның жақсаруы. Материал қалыпқа құйылғаннан кейін, оны қуыстың ұсақ бөлшектеріне дейін өңдеу және кедір-бұдырлылықты жою үшін біршама жоғары қысым (±1) қолданылуы мүмкін. Төмен қысымды құю процесінің циклдық уақыты басқа құю процестеріне қарағанда ұзаққа созылады; қозғалтқыш блогының құюы он бес минутқа дейін жалғаруы мүмкін. Ол негізінен алюминий үшін қолданылады, бірақ көміртекті болат үшін де пайдаланылуы мүмкін.
Интегралды құю
Интегралды тұнбамен құю – үлкен тоннажды тұнбамен құю машинасы арқылы бірнеше жеке-жеке және шашыраңқы алюминий қорытпаларының жоғары деңгейде интеграцияланып, 1-2 үлкен алюминий құймаға айналу процесі. Бұл өңдеу әдісін алғаш рет Tesla өндірісі барысында Илон Масктың командасы Giga Press бағдарламасы аясында ұсынды.