Литьевая машина для металла
Обновлено: 18.05.2024
Машина для литья под давлением (иллюстрация компании Rutland Plastics)
При разработке серийного продукта для рынка электроники вам понадобится корпус. И, скорее всего, он будет сделан из пластика. Для макетирования пластиковых деталей и создания прототипа корпуса используется 3D-печать, а для серийного производства — литье под давлением.
Технология литья под давлением — один из важнейших пунктов на пути продукта на рынок электроники. Поэтому независимо от наличия технического образования, вам стоит разобраться в сути этого процесса хотя бы на базовом уровне.
Все знают, что при разработке нового устройства самая затратная задача — это проектирование электроники, но не все понимают, что при постановке на производство большую часть бюджета на себя перетянет пластиковый корпус.
Это связано прежде всего с высокой стоимостью оснастки или так называемых пресс-форм. На практике стоимость форм для отливки корпуса становится одной из главных статей затрат при выводе нового продукта на рынок.
Основы литья под давлением
Литье под давлением — это относительно старая технология, она используется с конца 1800-х годов. В инжекторно-литьевых машинах установлен огромный винт (шнек), который направляет расплавленный пластик в пресс-форму под высоким давлением. Этот метод винтовой передачи был изобретен в 1946 году, и используется до сих пор.
Машины для литья под давлением — это, конечно, не то же самое, что современные высокотехнологичные аппараты для 3D-печати. В них нет ничего инновационного, но использование литья под давлением — это обязательное условие для создания большинства новых «железячных» продуктов.
Литьевая пресс-форма состоит из двух половинок (матрицы и пуансона), которые при смыкании образуют полость в форме нужной детали. В нее под высоким давлением заливают горячий жидкий пластик.
Высокое давление необходимо для того, чтобы пластик в вязкотекучем состоянии заполнил каждый уголок в полости пресс-формы.
Когда пластик остывает, две половинки пресс-формы раздвигаются, и из них извлекают готовую деталь корпуса.
Разработка дизайна и конструкции корпуса для серийного производства — это довольно сложная задача, а стоимость самих пресс-форм исчисляется десятками тысяч долларов. При этом литье под давлением остается одной из самых востребованных технологий, потому что только оно позволяет производить миллионы идентичных деталей по невероятно низкой цене за штуку.
Стоимость пресс-форм
Оснастка стоит дорого. А для производства большинства устройств требуется несколько пресс-форм, поэтому общая стоимость может оказаться весьма значительной. И чем больше деталей требуется произвести с помощью конкретной формы, тем дороже она будет стоить.
Это связано с тем, что «долгоживущая» пресс-форма должна работать в невероятно жестких условиях. Раз за разом она подвергается воздействию высоких температур и давления.
Эти две разрушительные силы работают на износ пресс-формы, пока в какой-то момент не появляются первые дефекты отливки.
Для создания стойких литьевых форм используются твердые металлы. Твердость металла зависит от того, сколько отливок нужно изготовить с использованием данной конкретной формы. Оснастку для изготовления 10 тыс. деталей, можно произвести из более мягкого металла, по сравнению с той, что рассчитана на 1 млн деталей.
Например, для производства малых серий (до 10 тыс. шт.) широко используется алюминий. Для более крупных объемов производства переключаются на более твердый металл, например, сталь.
Однако чем тверже металл, тем сложнее сделать саму пресс-форму, и тем выше ее стоимость. Кроме того, для получения стальной оснастки потребуется намного больше времени. Это связано с тем, что литьевые формы создаются путем фрезерования, т.е. для твердой пресс-формы потребуется еще более твердый фрезерный инструмент.
Если компания или стартап без внешнего финансирования реализует проект с небольшим бюджетом, ей стоит попробовать найти производителя, который согласится амортизировать затраты на изготовление пресс-форм.
Например, если пресс-формы стоят 25.000 долларов, можно предложить заводу-изготовителю рассчитаться по следующей схеме: вы платите по доллару за каждую произведенную единицу из первых 25.000 изделий.
Конечно, такая схема сокращает прибыль на единицу продукции, но все же это весьма разумный метод финансирования, особенно по сравнению с банковским кредитом.
Дизайн для производства (Design for manufcturing, DFM)
Высокая стоимость пресс-форм — это лишь один из недостатков литья под давлением. Второй недостаток — это сложности и ограничения на этапе разработки дизайна и конструкции пластиковых деталей.
Получив идеальный рабочий прототип, изготовленный на 3D-принтере, приходится уделить значительно больше времени и средств, чтобы адаптировать его для литья под давлением.
Ограничения серийного производства стоит учитывать уже на первых этапах разработки. Одни требования к форме отливок, такие как литейные уклоны, можно отложить по крайней мере до создания второго прототипа.
Другие требования, такие как равномерная толщина стенок и поднутрения, нужно реализовать с самого начала.
Литьевой уклон
Главная задача в работе с деталями, изготовленными за счет литья под давлением — правильно изъять их из формы. Как только пластик остынет, две половинки формы открываются, и мы получаем новую отлитую пластиковую деталь.
Любой 3D-дизайн для литья под давлением должен включать литьевой или технологический уклон для заполнения пресс-формы и беспрепятственного извлечения готового изделия. Литьевой уклон — это по сути небольшой угол наклона, который добавляется к любым вертикальным поверхностям, совпадающих с направлением извлечения изделия из пресс-формы. В большинстве случаев достаточно 1–2 градусов.
Примеры верной реализации поднутрения. Изображение предоставлено ICO Mold.
Некоторые эксперты считают, что поднутрения нужно реализовать в 3D-модели с самого начала.
И хотя учет поднутрений на раннем этапе разработки важен, он создает ненужные осложнения при создании первых прототипов. Поэтому лучше добавлять их в проект, когда вы будете полностью уверены в своем прототипе. Т.е. в большинстве случаев поднутрения стоит добавлять после первой или второй версии прототипа.
Выталкивающие штифты
Выталкивающие штифты или толкатели используются для удаления пластиковых деталей из пресс-формы. Как следует из названия, это небольшие цилиндрические штифты, которые выталкивают деталь из формы.
У толкателей нет стандартного положения, поэтому придется продумать, где они будут располагаться. В идеале они должны располагаться в самой прочной части отливки, чтобы предотвратить ее деформацию при извлечении из пресс-формы.
Стоит учитывать, что выталкивающие штифты, как правило, оставляют небольшие отметки на изделии. Если вы внимательно посмотрите на большинство пластиковых деталей, то сможете увидеть эти крошечные круглые метки, которые появляются в процессе выталкивания отлитой формы.
Это стоит учитывать при разработке продукта. Постарайтесь сделать так, чтобы толкатели соприкасались с отливкой в местах, которые не критичны для внешнего вида продукта. Можно даже попытаться скрыть метки толкателя под этикеткой или логотипом.
Двойной ход толкания
Некоторые пластиковые детали невозможно извлечь из простой двухкомпонентной формы в один прием, в таких случаях используют наклонные толкатели и механизм двойного выталкивания.
Наклонный толкатель — это составная часть пресс-формы, которая вставляется до начала отливки, а затем извлекается до раскрытия основных частей формы. Наклонный толкатель двигается перпендикулярно к направлению движения двух полуформ.
Стоит приложить все усилия, чтобы не использовать механизм двойного выталкивания, поскольку он значительно увеличивает сложность и стоимость пресс-формы.
Один из основных приемов, который позволяет отказаться от двойного выталкивания — отказ от использования поднутрений. Поднутрение — это выступ или углубление на поверхности отливки, препятствует выталкиванию изделия из пресс-формы за один ход толкания.
В конструкции 1 из-за поднутрения потребуется двойной ход толкания. Паз в конструкции 2 позволяет отказаться от двойного выталкивания и снять деталь с пресс-формы за один ход. Изображение предоставлено Proto Labs.
Равномерная толщина стенки
Одна из важных особенностей литья под давлением, которая оказывает огромное влияние на дизайн устройства — это требование к равномерной толщине стенок отливки. Оно связано с тем, что залитый в форму пластик должен остывать с одинаковой скоростью по всей поверхности детали. При неравномерном охлаждении деталь может деформироваться.
Поэтому при разработке корпуса для литья под давлением вместо более толстых секций используются ребра. Корректное проектирование детали с равномерной толщиной стенок определенно требует опыта.
Использование двойного хода толкания и неравномерной толщины стенок отливки — это две самые распространенные ошибки 3D-дизайнеров, которые не знакомы с техническими ограничениями литья под давлением.
Стоит удостовериться в том, что 3D-моделирование вашего устройства выполняет специалист, который знаком с этой технологией.
Примеры конструкций с одинаковой толщиной стенки. Изображение предоставлено ICO Mold.
Радиус / закругление углов
Идеальные углы и края деталей непрактичны для литья под давлением. Расплавленный полимер не сможет равномерно и полностью заполнить всю форму с острыми краями даже в условиях высокого давления. По крайней мере, не стоит на это надеяться при больших объемах производства.
Пример правильной конструкции угла. Изображение предоставлено ICO Mold.
Все края и углы должны быть закруглены или скошены, чтобы полимер заполнил их равномерно и полностью.
Холодные каналы против горячих каналов
Холодноканальная / горячеканальная подача пластика — это варианты литниковой системы, которая направляет расплавленный полимер в полости пресс-формы.
Широкий литниковый канал позволяет полимеру свободно течь при более низких давлениях. Однако широкие каналы требуют больше времени на охлаждение пластика и создают больше отходов производства, оба эти параметра влияют на себестоимость детали.
С другой стороны, узкий литниковый канал сокращает время охлаждения и уменьшает перерасход материала, и, в конечном счете, минимизируют стоимость отливки. Однако у него есть недостаток: для узкого канала требуется более высокое давление, чтобы протолкнуть расплавленный полимер в форму.
Существует решение, которое позволяет использовать узкие каналы при невысоком давлении — горячеканальная литниковая система.
Прямо в пресс-форму вдоль каналов устанавливают нагревательные элементы, которые поддерживают полимер в более жидком состоянии, благодаря им пластик заполняет пресс-форму при более низком давлении.
К сожалению, за все приходится платить, и у горячих каналов тоже есть свои недостатки: дополнительная сложность при изготовлении оснастки, которая всегда выливается в дополнительные затраты.
В большинстве случаев, по крайней мере, изначально, лучше использовать каналы без нагревательных элементов, т.е. холодноканальную литниковую систему. Всегда стоит начинать с самого простого и недорогого решения.
Линия разъема формы
Если вы внимательно рассмотрите любую пластиковую деталь, то увидите так называемую линию разъема. Она будет расположена в месте соединения двух частей пресс-формы.
Это место сопряжения двух полуформ никогда не бывает идеальным, по контуру всегда вытекает немного полимера. По мере старения и износа пресс-формы эта утечка становится все более заметной.
Очень важно выбрать оптимальное место для линии разъема. В идеале она должна размещаться на невидимой части устройства.
Одноместная и многоместная пресс-формы
На определенном этапе производства появляется возможность сокращения времени отливки за счет многоместных пресс-форм (их еще называют многогнездными). Они используются для увеличения скорости производства и снижения себестоимости заготовок.
Многоместные пресс-формы, как понятно из названия, позволяют создавать несколько копий одной детали за счет одной заливки полимера. Только не стоит использовать эти формы на старте, пока процесс не отлажен и еще не созданы идеальные отливки из одноместных форм. Целесообразно выпустить как минимум несколько тысяч единиц изделий до перехода на многоместные формы.
Как правило, предприниматели с ограниченным бюджетом по-максимуму используют свои одноместные формы, если только сам производитель не финансирует изготовление их пресс-форм.
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.
Выбор материалов
Сегодня в нашем распоряжении оказалось невероятное разнообразие полимеров в различными характеристиками. Два самых распространенных полимера в производстве электроники — поликарбонат (ПК / PC) и АБС-пластик (ABS /акрилонитрилбутадиенстирол).
Поликарбонат обладает гораздо более высокой устойчивостью к ударам и на вид кажется более качественным по сравнению с АБС. Однако ПК, конечно, дороже АБС.
Поликарбонат — самый популярный пластик в изделиях более высокого класса, его любят за прочность и эстетичный внешний вид.
Если качество поверхности имеет решающее значение для нового продукта, то лучше остановить свой выбор на ПК. Если же продукт рассчитан на низкую ценовую категорию, то лучше выбрать АБС.
Где работать с пресс-формами?
Где лучше производить пластиковые детали для своего устройства: на родине или в Китае? В большинстве случаев лучше начать работу с местным производителем в своей стране (если только вы не живете в стране, где промышленность развита очень слабо).
Затем, когда объемы превысят 10 тыс. штук, для снижения затрат можно переходить к китайскому производителю.
Китай — это просто идеальный выбор для крупносерийного производства. Только не стоит там затевать первичную разработку и отладку процесса. С местными производителями любые вопросы можно будет решить гораздо проще и быстрее.
Первый запуск и первые ошибки делать на местном уровне, а затем перемещать производство в Китай.
Примечание переводчика: важно учитывать, что перевозка пресс-формы из одной страны в другую (а тем более в Китай из Европы) — это сложная и дорогая затея. Поэтому мы выбираем для своих клиентов местных производителей прототипов, а серию — если она в сумме будет крупная — сразу размещаем в Китае с расчетом на амортизацию формы за несколько итераций производства. Ведь если запустить серийное производство у местных производителей, то и пресс-форма будет местная, а ее перевозка в Китай или создание второй формы в Китае себя не оправдает.
Заключение
Эта статья рассчитана на первое знакомство с особенностями литья под давлением. Но даже эти базовые знания помогут вам осознанно выбрать 3D-дизайнера для своего нового продукта.
Для неспециалиста не так уж важно понимать все нюансы этой технологии, достаточно получить общее представление о возможностях и сложностях серийного производства корпуса для электроники.
Теперь вы сможете задавать правильные вопросы при встрече со специалистами, которые займутся разработкой и производством корпуса вашего нового продукта.
Машины для литья под давлением
Машины литья под давлением служат для получения отливок из цветных сплавов на основе алюминия, меди, цинка и магния в условиях массового и крупносерийного производства, а также там где необходима высокая прочность и надёжность изготавливаемых деталей.
Для подбора оптимальной машины ЛПД для ваших задач рекомендуем получить консультацию у наших технических специалистов.
- Пресс-форма от 240х240 мм
- Толщина формы от 120 мм
- Емкость до 160 кг
- Мощность до 50 кВт
- Запуск и наладка Есть
- Гарантия Есть
Машины литья под давлением с горячей камерой прессования с поставкой по России и СНГ | Компания "СибЛитКом"
Машины литья под давлением с горячей камерой прессования предназначены для литья отливок из цветных сплавов с высокими требованиями к качеству поверхности, к герметичности, к прочности при воздействии внешних нагрузок, и отсутствию раковин при…
Машины для литья под давлением с холодной камерой
Данное оборудование позволяет получать отливки из сплавов металлов на основе меди, алюминия, цинка, магния, используемых в серийном и массовом производстве. Мы производим полную поставку "под ключ" машины ЛПД с запуском и наладкой, а…
Лучшие условия работы
Скидки и бонусы для новых и действующих клиентов
При 100% оплате запуск - бесплатно
Гарантия на оборудование до 24 месяцев
Лизинг в ведущих компаниях
Авансовый платёж от 15%
Документация для строительной части от 5 до 20 дней с момента заключения Договора
Доставка включена в стоимость
Получите коммерческое предложение сейчас
Подробное технико-коммерческое предложение придет к вам на почту!
Литье под давлением — это производственный процесс, используемый для изготовления разноплановых изделий – от игрушек и чехлов для мобильных телефонов до автомобильных деталей. При помощи специальных машин для литья под давлением можно создавать большое количество одинаковых изделий со строгими геометрическими параметрами. Гибкость формы и размера, достижимая при использовании данной технологии, постоянно расширяет границы в производстве сложных и высокоточных, ответственных деталей и компонентов оборудования, двигателей, автомобилей и других агрегатов. Компания «Сиблитком» предлагает вашему вниманию современные машины для литья под давлением вместе с установкой механизации.
Принцип работы
Литье под давлением металлов — это технология изготовления изделий на основе смеси металла и полимера. В процессе литья данная смесь расплавляется под воздействием температуры и впрыскивается в форму, где затем охлаждается и затвердевает до нужной формы. Последующие процессы нагревания удаляют нежелательный полимер и производят металлическую деталь высокой точности. Современные машины для литья под давлением позволяют работать практически со всеми видами черных и цветных металлов:
- Нержавеющая сталь
- Быстрорежущие стали
- Железо
- Кобальтовые сплавы
- Медь и ее сплавы
- Никель-вольфрамовые сплавы
- Титановые сплавы
Металлические детали, изготовленные по данной, используются во многих отраслях промышленности, включая автомобилестроение, медицину, стоматологию и другие сферы. Компоненты, отлитые под давлением, можно найти в мобильных телефонах, спортивных товарах, электроинструментах, хирургических инструментах и различных электронных и оптических товарах.
Технология литья под давлением
Процесс литья металла состоит из следующих этапов:
- Подготовка сырья – образование смеси металла и полимера (обычно в технологии используются порошковые металлы до 20 микрон). Порошковый металл смешивается с горячим термопластичным связующим, охлаждается, а затем гранулируется. Полученное сырье обычно состоит из 60% металла и 40% полимера по объему.
- Литье под давлением – полученное сырье в цикле литья под давлением плавится и впрыскивается в полость пресс-формы, где оно охлаждается и затвердевает. Полученное изделие извлекается, а затем очищается.
- Удаление связующих — этот шаг удаляет полимерное связующее с изделия. В некоторых случаях необходимо использование растворителя, в который помещают в водяную или химическую ванну для растворения связующего. Иногда вместо растворения выполняется термическое удаление или предварительное спекание, при котором полимерная часть нагревается в низкотемпературной печи, что позволяет удалить связующее путем испарения. В результате оставшаяся металлическая часть будет содержать примерно 40% пустого пространства по объему.
- Спекание — последний этап ЛПД — спекание металлической детали в высокотемпературной печи с использованием инертных газов. Этот процесс удаляет поры из материала, заставляя деталь сжиматься до 75-85% от ее формованного размера. Полученное изделие сохраняет исходную формованную форму с высокими допусками, но получает гораздо большую плотность.
После процесса спекания не требуется никаких дополнительных операций для улучшения допусков или чистоты поверхности детали. Однако, как и в случае с литой металлической деталью, можно выполнить ряд вторичных процессов, чтобы добавить элементы, улучшить свойства материала или собрать другие компоненты. Например, металлическая деталь может быть подвергнута механической обработке, термообработке или сварке, а также сверлению или резке на специальном лазерном оборудовании.
Конструкция оборудования для литья под давлением
Современные установки для ЛПД включают в себя:
- раздаточную печь;
- заливщик металлической смеси;
- смазчик пресс-формы;
- смазчик пресс-поршня;
- роботизированный съемщик отливки;
- пресс-обрубщик;
- термостатическая установка;
- охладители (чиллеры).
По желанию заказчика оборудование комплектуется дополнительными составляющими в зависимости от целей и задач производства.
Преимущества использования
Литье под давлением металла подходит для массового производства серийных металлических деталей. Как и в случае литья с полимерами, металлические изделия могут быть геометрически сложными и иметь тонкие стенки и мелкие отверстия, выступающие элементы. Использование порошковой метало-полимерной смеси позволяет использовать широкий спектр черных и цветных металлов и сплавов, а свойства материалов (прочность, твердость, износостойкость, коррозионная стойкость, остаются максимально близкими по свойствам к деформируемым металлам. Кроме того, такая технология не оказывает какого-либо негативного влияния на срок службы получаемых деталей и инструментов.
Наше оборудование в работе
Многолетняя и стабильная работа нашего оборудования - лучший показатель качества и надежности.
100% Гарантия
ООО «СибЛитКом» тщательно отбирает производителей литейного оборудования, предлагая Вам не только лучшее сооотношение цены и качества, но и высокий уровень гарантийного обслуживания и стабильности.
Высокая надежность
Безупречная работа плавильных печей, формовочных линий подтвержается отсутствием негативных отзывов и рекламаций по нашему оборудованию!
О компании “СибЛитКом”
ООО «СибЛитКом» имеет многолетний опыт поставки металлургического оборудования на предприятия России и стран СНГ, объединяя в своей работе передовые технологии в области металлургии, практический опыт и знания реальных потребностей рынка.
ООО «СибЛитКом» представляет интересы надежных, проверенных производителей, поэтому Вы всегда можете быть уверенными в качестве предлагаемой продукции.
Наши специалисты предложат Вам оптимальное проектное решение, помогут подобрать современный, экономически правильный вариант в сжатые сроки без потери качества.
Запуск и пусконаладочные работы
ООО «СибЛитКом» более 10 лет в краткие сроки успешно производит запуск и наладку плавильного, термического и литейного оборудования.
Сервис и обслуживание
ООО «СибЛитКом» в течение многих лет является стабильным поставщиком комплектующих и запчастей для металлургического оборудования производсвта КНР и России.
Преимущества работы с нами
Все можем взять на себя: анализ, расчет, подбор, логистику, монтаж, запуск, сервис и прочее
Стабильное качество и короткие сроки запуска
Надежный производитель литейного оборудования
Налаженная система сервиса и обслуживания
Квалифицированный персонал с опытом работы более 15 лет
География поставок и запусков
Оборудование компании “СибЛитКом” успешно работает практически во всех крупных городах России и СНГ.
Наши клиенты и партнеры
Мы построили результативные деловые отношения со многими компаниями местного и мирового уровня!
Машины для литья под давлением с холодной камерой
Данное оборудование позволяет получать отливки из сплавов металлов на основе меди, алюминия, цинка, магния, используемых в серийном и массовом производстве. Мы производим полную поставку "под ключ" машины ЛПД с запуском и наладкой, а также проектированием и производством пресс-форм и оснастки.
- Пресс-форма от 460х460 мм
- Толщина формы от 200 мм
- Масса порции до 1,3 кг
- Мощность до 50 кВт
- Гарантия Есть
| Модель | МКМ-160 | МКМ-300 | МКМ-400 | МКМ-500 | |
| Усилие запирания пресс-формы | кН | 1600 | 3000 | 4000 | 5000 |
| Усилие прессования | кН | 250 | 330 | 410 | 480 |
| Усилие гидровыталкивателя | кН | 110 | 158 | 180 | 225 |
| Ход подвижной плиты | мм | 380 | 470 | 550 | 580 |
| Размеры плиты (гор×верт) | мм | 670×720 | 900×950 | 1000×1120 | 1150×1305 |
| Расстояние между колоннами | мм | 460×460 | 560×560 | 620×620 | 760×760 |
| Толщина пресс-формы (мин.-макс.) | мм | 200-550 | 250-650 | 300-800 | 350-850 |
| Ход гидровыталкивателя | мм | 85 | 110 | 125 | 130 |
| Ход пресс-поршня | мм | 340 | 440 | 570 | 570 |
| Диаметр пресс-поршня | мм | 50, 60, 70 | 50, 60, 70 | 60, 70, 80 | 70, 80, 90 |
| Давление на сплав в пресс-камерах | МПа | 127, 88, 75 | 170, 118, 87 | 145, 106, 81 | 124, 95, 75 |
| Максимальная масса заливаемой порции алюминиевого сплава | кг | 1,3; 1,8; 2,1 | 1,5; 2,1; 2,9 | 3,0; 4,2; 5,4 | 4,2; 5,5; 6,9 |
| Максимальная площадь заливки | см2 | 400 | 750 | 1000 | 1250 |
| Позиции заливки (центр и ниже) | мм | 0, -70, -140 | 0, -125 | -125, -185 | 0, -220 |
| Рабочее давление гидравлической системы | МПа | 14 | 14 | 14 | 14 |
| Мощность двигателя гидравлических насосов | кВт | 15 | 18,5 | 22 | 30 |
| Объем гидробака | л | 520 | 750 | 950 | 1100 |
| Масса машины | тн | 7 | 11,5 | 16 | 21 |
| Габариты машины (длина × ширина × высота) | мм | 5500×1400×2650 | 6500×1700×2700 | 7300×1900×2800 | 7500×2000×3100 |
В нашей компании предлагаем заказать современные машины литья под высоким давлением в холодной камере горизонтального расположения. На этом оборудовании литейных цехов получают отливки из сплавов металлов на основе меди, алюминия, цинка, магния, используемых в серийном и массовом производстве. Специалистами компании выполняется разработка и изготовление пресс-форм под запросы заказчиков из Новосибирска, регионов РФ и стран СНГ.
Принцип действия, устройство и особенности машин ЛПД
Этот специальный метод литья предполагает следующий принцип изготовления изделий. Рабочая полость пресс-формы из металла заполняется расплавом, из которого при движении поршня в камере прессования под давлением формируется заготовка. При этом внутренняя поверхность формы не покрыта огнеупорным составом, из-за чего возникает необходимость быстрого процесса заливки и создания большого избыточного давления (в несколько сотен раз превышающего обычное).
Данная технология позволяет получать большое количество – от нескольких десятков до тысяч – изделий, обладающих
- отличными механическими свойствами;
- малой шероховатостью;
- размерами, точно отвечающими размерам детали. Толщина стенок изделий иногда менее одного миллиметра, вес – несколько граммов или до сотни килограммов.
Литье может выполняться в горячей или холодной камере прессования. В устройствах второго типа процесс происходит следующим образом.
- Камеру собирают и запирают специальным механизмом.
- Внутрь подается порция расплава.
- После под действием прессовочного узла начинает двигаться пресс-поршень, расплав через литниковые каналы поступает в пресс-форму и заполняет ее.
- Изделие твердеет и остывает до нужной температуры.
- Из формы убирают стержни и раскрывают ее, после чего отливка выталкивается специальным узлом с толкателями.
Машина готова к выполнению нового цикла прессования изделий. Литники и заливы срезают с изделия специальным устройством – чаще всего это обрезной пресс, находящийся рядом с пресс-машиной.
Использование технологии литься под давлением дает возможность автоматизировать технологический цикл, что существенно повышает производительность и безопасность труда, снижает вредные факторы воздействия производства на экологию.
Технические характеристики машин литья под давлением с холодной камерой прессования
Особенности изделий, изготовленных на машинах холодного ЛПД
Отливки, получаемые на данном виде литейного оборудования, обладают высоким качеством: точными размерами, малой шероховатостью, прочностью, плотностью и однородностью. Это связано с особенностями технологических параметров установки и литья:
- малым временем заполнения пресс-формы расплавом, высокой скоростью и давлением;
- непроницаемостью для газов материала пресс-формы;
- подпрессовкой в момент окончания заполнения формы расплавом;
- точными параметрами и малой шероховатостью внутренней поверхности пресс-формы, и другими факторами.
Эффективность и сфера применения машин для ЛПД с холодной камерой
Применение данного типа оборудования позволяет получать изделия большой площади и тонкими стенками – меньше 1 мм. Изделия почти не нуждаются в последующей обработке, кроме обрезки. Пресс-формы можно применять много раз, а сам процесс литья почти полностью автоматизирован, в нем малое число операций.
Такие машины используют для изготовления деталей для сантехники, в автомобиле- и самолетостроении, производстве элктродвигателей и большого числа других изделий.
Обзор: технологии 3D-печати для литья металлов
В этой статье мы расскажем про традиционные технологии литья и о том, как они меняются с применением 3D-принтеров. А главное — какие существующие на рынке 3D-принтеры подойдут для внедрения в подобное производство уже сегодня.
Оглавление
О литье
Конечный продукт литейного производства это отливки — будущие детали или заготовки. Их масса может составлять как несколько граммов, так и несколько сотен тонн.
Вот так это делается на станкостроительном заводе.
Можно выделить следующие особенности использования литья в производстве:
- возможность получать изделия с массой от нескольких грамм до сотен тонн, со сложной геометрией и разнообразными механическими и эксплуатационными свойствами;
- возможность получения изделий, материалы или габариты которых делают невозможным или невыгодным создание их другими методами;
- отливки максимально приближены, по размерам и форме, к готовым изделиям, в отличие от заготовок полученных объемной горячей штамповкой или ковкой.
Сравнение с традиционной технологией
В традиционном процессе литья мастер-модель можно изготовить вручную или с помощью механической обработки. Вручную некоторые формы реализовать невозможно. Для изготовления мастер-моделей используют пятиосевые обрабатывающие центры с ЧПУ, что значительно увеличивает возможное разнообразие форм, но и стоимость такой восковки или мастер-модели заметно увеличивается. Такой путь получения отливки актуален для массового производства, в малой и средней серии он, чаще всего, экономически нецелесообразен — тут применение 3D-печати более рационально.
График зависимости стоимости модели от кол-ва произведенных экземпляров показывает эффективность применения аддитивных технологий.
Алгоритм процесса литья с применением аддитивных технологий
Одна из задач, стоящих перед технологами любого литейного производства: минимизация трудоемких операций по механической обработке заготовок. Решается она тем, что отливки должны быть максимально приближены к параметрам необходимой детали, что также экономит средства и время. Здесь на помощь приходят инновации, в лице аддитивных технологий, которые позволяют ускорить техпроцесс, миновав традиционные первые шаги в технологии изготовления отливки. Производитель может за одну операцию получить необходимую литейную модель или форму.
В красной области — традиционный процесс литья, в зеленой и синей — литье с применением аддитивных технологий — сроки изготовления уменьшаются в 2-6 раз.
Прямая печать изделия, которая уже внедрена на многих современных производствах, с экономической точки зрения дороже, чем традиционное литье. Поэтому 3D-печать моделей для выплавления и выжигания, а также синтез уже готовых для литья форм и стержней, вызывает особый интерес.
Литье с применением аддитивных технологий экономически выгоднее, чем прямая печать.
Области применения
Мастер-модели и литьевые формы напечатанные на 3D-принтере используются на ювелирных предприятиях, в производстве стоматологических и ортопедических изделий, в конструкторских бюро, для проведения НИОКР, в учебных центрах и центрах прототипирования.
Геометрически сложные отливки, полученные в результате применения аддитивных технологий, находят применение в кино и на телевидении, когда требуется быстро изготовить необычный реквизит сложной формы.
Модель Aston Martin 1960 DB 5 агента 007, к фильму “Координаты: Скайфолл”, была создана с помощью аддитивных технологий, ради сохранения оригинального автомобиля в трюковых сценах.
Декорации отлитые с использованием песчаных литейных форм напечатанных на 3D-принтере.
3D-принтеры и технологии 3D-печати литейных моделей
Для получения литьевых моделей используют 3D-печать по технологиям FDM (FFF), SLS, SLA, DLP. Эти технологии позволяют напечатать необходимую модель для последующего выплавления или выжигания из образованной вокруг нее литьевой формы. Для выплавляемых моделей используется воск, для выжигаемых — ПММА, CAST-пластик и специальные фотополимеры.
Основной плюс использования такого решения — отсутствие необходимости подготовки специальной оснастки, например — пресс-формы, и низкая зольность материалов при выгорании. Подготовленная 3D-модель сразу отправляется на печать и, после небольшой постобработки, готова к использованию.
FDM (FFF): послойное наплавление
Широко известный профессионалам и любителям аддитивных технологий способ 3D-печати, не требующий дополнительного описания.
Материалом нити для FDM-печати выжигаемых моделей служит специальный пластик, либо композит с высоким содержанием воска.
Принципиальное устройство FDM (FFF) — принтера.
Процесс 3D-печати по FDM-технологии.
PICASO 3D Designer X
PICASO 3D Designer X — FDM-принтер с областью построения 200х200х210 мм, который может печатать такими материалами, как ABS, PLA, HIPS, PVA, ULTRAN 630, ULTRAN 6130, ASA, ABS/PC, PET, PC, FRICTION, CAST, RELAX,ETERNAL, FLEX, RUBBER, SEALANT, PETG, AEROTEX, CERAMO, WAX, SBS, SBS PRO, PROTOTYPERSOFT, PRO-FLEX, TOTAL PRO, NYLON и PEEK со скоростью до 100 см³/ч и с толщиной слоя от 10 мкм.
SLS – Selective Laser Sintering – селективное лазерное спекание
Применяется для изготовления мастер-моделей сложных форм, умеренной точности и относительно больших габаритов.
Как это работает: в рабочей камере, заполненной инертным газом, например азотом, ролик накатывает полистирольный порошок с размером частиц 50-150 мкм на платформу. Новый слой спекается CO2 — лазером (с температурой 100-120 °C) по сечению “тела” CAD-модели. Дальше рабочая платформа опускается на 0.1-0.3 мм, после чего печатается следующий слой.
Принципиальное устройство SLS-принтера.
Печатающаяся модель не требует поддержки, т.к опорной служит сам материал — окружающий порошок. Неизрасходованный материал используется повторно.
Получаемая на таком принтере модель заливается материалом формы, из которой затем выжигается в прокалочной печи. При выжигании выделяются горючие газы, которые необходимо нейтрализовать. Существует опасность засорения формы золой выгоревшей модели, потому материалы для ее изготовления берут с малой зольностью, в сотые доли процента.
Слева — полистирольная 3D-печатная модель, справа — отливка из алюминия
Sentrol SS600G
Sentrol SS600G — SLS 3D-принтер с областью построения 600х400х400 мм, печатающий со скоростью 26 см³/ч, точностью 300 мкм по XY и от 250 по Z.
SLA — Stereolithography Laser Apparatus — лазерная стереолитография
Процесс печати схож с SLS, только вместо порошкового материала — жидкий. УФ-лазер воздействует на материал, который избирательно и послойно отверждается.
В качестве материала используются светочувствительные смолы и фотополимеры. Рабочая платформа опускается или поднимается (зависит от расположения источника света) и жидкость полимеризуется лазером в заданных точках. Неизрасходованный жидкий материал, как и в случае с порошками, может быть повторно использован для печати последующих моделей.
Процесс 3D-печати по технологии SLA.
Полученные модели имеют высокое качество поверхности, что позволяет обойтись без дальнейшей механической обработки.
Пластиковые стереолитографические модели рабочих колес для водомётных движителей (вверху слева), изготовленные по ним восковые модели (внизу слева) и готовая металлическая отливка (справа).
Слева — SLA-модель, справа — отливка из серебра.
Zrapid iSLA1100
Лазерный 3D-принтер Zrapid iSLA1100 печатает со скоростью 100~230 грамм/час объекты размером до 600х1000х1000 мм.
DLP — Digital Light Processing
Для отверждения фотополимера используется DLP-проектор на чипах DMD. Это и является основным отличием от технологии SLA, где используется УФ-лазер. Еще одно отличие — слой проецируется целиком, все пиксели одновременно, а не рисуется лучом лазера, что ускоряет процесс.
DMD-чип с двумя микрозеркалами.
Модели, напечатанные на таком принтере, требуют удаления поддержек и обработки ультрафиолетом. То есть, постобработка для полученных по такой технологии моделей не отличается от тех, которые печатают по технологии SLA.
Процесс печати по технологии DLP.
Световое “пятно” DLP-проектора, в зависимости от печати конкретного слоя.
DLP-печать позволяет получить модель быстрее, но с менее гладкой поверхностью, чем на SLA-принтере.
SLA (слева) и DLP (справа).
Различие детализации при печати по SLA-технологии и DLP-технологии.
FlashForge Hunter DLP
FlashForge Hunter DLP — DLP-принтер с толщиной слоя в 25-50 мкм и областью печати 120х67,5х150 мм.
Напечатанная модель и готовое изделие, изготовлены с помощью принтера FlashForge Hunter DLP.
Voxeljet
Voxeljet — метод послойного склеивания пластикового порошка или песка, разработанный одноименной немецкой компанией. Его аналог — Binder Jet, работает только с песком.
Подобные 3D-принтеры появились в результате сочетания MJ- и SLS- технологий. Используя в качестве материала ПММА, можно получать выжигаемые модели. ПММА — полиметилметакрилат, если проще — измельченное оргстекло с фракцией 85 μm. Печатающая головка укладывает на рабочую платформу слой порошка толщиной от 100 до 150 микрон. Далее наносится связующее вещество, поверх которого снова укладывается слой порошка. Так процесс повторяется до полного изготовления необходимой модели. В случае с песком, мы получаем литьевую форму.
Как и в случае с SLA-технологией, Voxeljet-модель подойдёт для прецизионного литья.
Отливки по ПММА-моделям, без постобработки.
Voxeljet VX 1000
Voxeljet VX 1000 обеспечивает область печати 1060 х 600 х 500 мм, толщину слоя 100 мкм, точность в 0,3% и скорость до 36 мм/ч по вертикали.
3D-принтеры для изготовления форм
Быстро получить качественную литейную форму можно с помощью технологий Binder Jet и SLS. 3D-принтеры, работающие по данным технологиям, печатают формы из специального литейного песка.
Технология Binder Jet — нанесение связующего вещества
Данная технология позволяет напечатать сложную по геометрии песчаную форму без какой-либо дополнительной обработки. После печати можно сразу приступать к отливке. Основным преимуществом технологии Binder Jet является то, что нет необходимости в каких-то особых условия для работы подобного принтера: печать возможна при комнатной температуре.
Процесс печати по технологии Binder Jet.
Материал, в данном случае — песок, распределяется по рабочей платформе с помощью ролика. Далее, печатающая головка наносит связующий клей поверх порошка. Платформа опускается по толщине слоя модели и объект формируется там, где песок связан с жидкостью (т.е. с клеем). Не использованный материал, по аналогии с SLS-технологией, является поддержкой для будущей модели.
Принципиальное устройство принтера с технологией Binder Jet.
Формы для отливки, напечатанные по технологии Binder Jet.
Sentrol SB1000
3D-принтер Sentrol SB1000 печатает по технологии Binder Jet с толщиной слоя от 100 мкм, точностью по XY от 0,0625 мм и размером модели до 120х67,5х150 мм.
SLS-печать литейных форм
Основное отличие от указанной ранее SLS-технологии — использование в качестве материала для печати литейного песка, предварительно плакированного полимером. Материал спекается лазером, после чего очищается. Полученная форма помещается в прокалочную печь для отверждения, которое происходит при температуре 300-350 °С. Главное отличие от Binder Jet — более высокая детализация готовой литейной формы. Правда, для получения готовой формы требуется больше времени, из-за необходимости дополнительной обработки.
Солнечная 3D-печать
Кстати, есть ещё одна интересная технология печати песком — Solar Sinter. Разработал её немецкий инженер, дизайнер и художник Маркус Кайзер. Солнечная 3D-печать отлично подойдет для создания песчаных литейных форм, хоть и очень невысокой точности.
Если вы собираетесь печатать в пустыне, с собой необходимо взять офис. Маркус Кайзер предлагает пирамидальную палатку со светоотражающим покрытием — отличное укрытие от жаркого солнца.
Если ваше предприятие находится в пустыне, то это оптимальный вариант — кругом песок и солнечный свет, которые доступны в стандартную девятичасовую смену. Необходимо только привезти с собой сам принтер с компьютером. Принтер оборудован линзой Френеля, которая концентрирует солнечный свет в пучок, что дает возможность плавить песок с температурой 1400-1600°C; солнечным трекером, что отслеживает положение солнца и поворачивает линзу к нему; и фотоэлементами, для питания электроприводов установки. Главный плюс — экономия на электроэнергии, материалах и аренде помещения. Но еще важнее, пожалуй, концептуальность.
Процесс печати на солнечном 3D — принтере.
Такой принтер, и в силу специфики применения, и из-за невысокой точности получаемых моделей, вряд ли можно использовать для промышленных нужд. Но для художников и ремесленников он станет настоящей находкой. Печатать на нем литьевые формы, пожалуй, занятие сомнительное, а вот арт-объекты — самое оно.
Извлечение модели из рабочей зоны солнечного 3D-принтера производится с помощью столовой ложки. Можно использовать вилку, но скорость будет ниже.
А если серьезно — кто знает, куда зайдут технологии дальше? Порой безумные проекты открывают новые возможности.
Внедрение 3D-печати делает процесс литья дешевле и быстрее, позволяет изготавливать модели и формы для литья со сложной геометрией и разнообразными габаритами, не теряя в точности получаемой отливки.
Для получения выплавляемых и выжигаемых моделей рекомендуется использовать принтеры, работающие по технологиям FDM(FFF), SLS, SLA/DLP, Voxeljet. Используемые материалы обладают низким процентом зольности, а печатать модели быстрее, чем изготавливать вручную или с помощью станка с ЧПУ.
Пример технологической цепочки для получения отливки с применением выплавляемой модели.
Для получения литейных форм подойдут технологии печати Binder Jet и SLS с подходящим для форм материалом.
Аддитивные технологии в литье применимы в тех случаях, когда необходимо максимально дешево и быстро получить мастер-модель или форму для будущей отливки, например — в конструкторских бюро и на опытных производствах. Применимы они и в серийном производстве — если микронная точность не требуется, разница в скорости и стоимости работ делает их куда привлекательнее механообработки на фрезере с ЧПУ.
Уже сейчас можно заказать отливку из металла или пластмассы и посмотреть на результат применения 3D-печати в литье.
Подобрать 3D-принтер для интеграции в литейное производство или оборудование для литейного цеха можно в Top 3D Shop.
Читайте также: