Jusheng

Когда лопатка турбины авиационного двигателя стабильно работает при высоких температурах и давлениях, когда шасси нового энергетического транспортного средства при небольшом весе обеспечивает общую безопасность в целом, когда защита и внешний вид корпуса чувствительных электронных приборов совпадают — все эти проблемы упираются в одно решающее решение: как достичь идеального баланса между производительностью, точностью и стоимостью с помощью литья из алюминия?

В производственных отраслях алюминиевые отливки подвергаются различным нагрузкам в зависимости от ситуации. Некоторые изделия подвержены быстрой коррозии во влажной среде из-за неподходящей марки сплава, в то время как другие не отвечают высоким требованиям точности из-за неправильного использования процесса литья. Другие испытывают финансовые трудности из-за невнимания к факторам стоимости.

В этой статье мы рассмотрим головоломку принятия решения при литье алюминия, от выбора материала до сравнения процессов, чтобы раскрыть секреты поиска наилучшего процесса для вашего проекта.

Краткое изложение основных ответов

Зачем использовать это руководство по литью алюминия? Основано на практическом опыте JS

За более чем десятилетнюю практику в области литья алюминия компания JS накопила богатый практический опыт. Мы специализируемся на четырёх основных процессах: литье под давлением, литье в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям и литье под низким давлением.

Мы можем подобрать оптимальное решение под конкретные задачи. Например, при литье по выплавляемым моделям деталей, изготовленных по индивидуальному заказу для клиентов аэрокосмической отрасли, мы можем обеспечить допуски до 0,05 мм . Наш ассортимент продукции включает в себя ряд металлических литых деталей, таких как авиационные турбинные лопатки, корпуса автомобильных трансмиссий и кронштейны для электронных устройств.

Эта книга – результат коллективного технического опыта и знаний JS, накопленных в ходе более тысячи реальных проектов. Книга подкреплена реальными примерами – от оптимизации затрат до разработки технологических процессов – и предлагает вам успешные, проверенные временем решения для литья алюминия.

Компания JS обладает богатым опытом в области литья алюминия и владеет всеми четырьмя основными процессами. Наши онлайн-сервисы по литью металла предоставят вам быстрые расчёты в течение часа. Просто укажите свои технические характеристики, получите индивидуальное предложение и оформите заказ. Мы предложим вам надёжное решение.

Как выбрать марку литейного алюминиевого сплава?

Выбор правильной марки алюминиевого сплава для литья имеет основополагающее значение для обеспечения качества алюминиевого литья. Различные марки значительно различаются по составу, механическим свойствам и другим характеристикам, что напрямую влияет на эксплуатационные характеристики отливок .

Основные критерии отбора

1. Технические характеристики:

• Для структурно ответственных применений (например, деталей конструкций) выбирайте марку стали с высоким пределом прочности на растяжение и пределом текучести.
• Для применений с низкой нагрузкой (например, косметические детали) используйте марку стали с низкой прочностью, но легко поддающуюся обработке.

2. Условия окружающей среды:

• Воздействие воды или химикатов (например, использование в морских условиях) требует использования типа с высокой стойкостью к коррозии.
• При использовании в условиях высоких температур (например, в деталях двигателей) требуется термостойкий тип, чтобы избежать сбоев в работе.

3.Характеристики обработки и литья:

• Алюминиевые сплавы с высокой текучестью (например, ADC12) лучше всего подходят для сложных тонкостенных деталей.
• Алюминиевые сплавы с малой усадкой уменьшают деформацию и лучше всего подходят для высокоточных деталей.

Распространенные марки литейных алюминиевых сплавов и области их применения

Не знаете, какой сплав выбрать? Опытные специалисты JS по литью металлов помогут вам принять правильное решение. Предоставьте спецификации вашей детали, мы дадим вам экспертные рекомендации и изготовим для вас высококачественные литые изделия.

Какие процессы применяются для литья алюминия?

Определив марку сплава, решающее значение для достижения оптимального результата литья алюминия имеет выбор подходящего процесса литья.

Ниже приведено сравнение пяти параметров процесса литья:

Ключевые технологии производства форм для литья алюминия

Форма является «скелетом» алюминиевого литья, и ее качество напрямую влияет на точность и стабильность отлитых из металла деталей.

Выбор материала пресс-формы

• Формы для литья под давлением: горячедеформируемая штамповая сталь H13, термостойкая (>650 °C) и высокая твердость (HRC42-48), подходит для крупносерийного производства (>100 000 циклов).
• Песчаные формы: изготавливаются из кварцевого песка со смолой (прочность на сжатие ≥2 МПа, подходят для высокоточных деталей) или жидкого стекла (недорогие, подходят для крупногабаритных деталей низкой точности ).
• Формы для литья по выплавляемым моделям: используйте алюминиевый сплав 6061 или сталь P20, чтобы гарантировать точность восковой модели.

Контроль точности пресс-формы

• Оборудование для обработки: используется высокоточный обрабатывающий центр с ЧПУ с точностью позиционирования ≤ 0,005 мм. Сложные полости обрабатываются электроэрозионным методом с допуском на форму 0,01–0,03 мм.
• Компенсация размеров: обработайте полость с усадкой алюминиевого сплава (1,2–2,5%). Например, для отливки диаметром 100 мм потребуется полость диаметром 102 мм (усадка 2%).
• Точность сборки: зазор поверхности разъема ≤ 0,02 мм для предотвращения утечек, допуск соосности направляющего штифта и втулки ≤ 0,01 мм для предотвращения несоосности.

Проектирование системы охлаждения пресс-формы

• Расположение каналов: близко к полости (15–25 мм) и периодическое, с особым акцентом на охлаждение толстостенных участков для предотвращения образования усадочных раковин.
• Охлаждающая среда: вода для литья под давлением и литья под низким давлением (20-40 ℃), естественное охлаждение или воздушное охлаждение для литья в песчаные формы.
• Контроль температуры: стратегически расположенные датчики контролируют температуру литейной формы на уровне 200–300 °C.

Компания JS использует самые передовые технологии производства алюминиевых литейных форм для обеспечения точности и долговечности. Свяжитесь с нами, и мы упростим ваше литьё.

Почему литьё алюминия так успешно? Сравнение с другими методами литья

В отрасли литья металлов алюминиевое литье является конкурентом литью из деформируемого алюминия и чугуна, и в этом сравнении его преимущества очевидны.

Кованый алюминий и литой алюминий

Литье алюминия и чугуна

Алюминиевое литьё обладает особой прочностью, и компания JS предлагает превосходные услуги по литью алюминия. Запросите сравнение процессов, и мы предоставим вам системный анализ. После обсуждения условий сотрудничества закажите литьё металла, отвечающее вашим требованиям.

Пять методов обработки поверхности алюминиевых отливок

После литья алюминия поверхность отливки следует обработать для улучшения эксплуатационных характеристик и эстетики. Ниже приведено сравнение пяти параметров обработки поверхности:

Анализ затрат и выгод: как выбрать наиболее экономичный процесс?

При выборе процесса литья алюминия необходимо тщательно взвесить затраты и спрос. Ниже представлен базовый анализ:

Структура затрат

Стоимость литья под давлением: 10–50%, при этом литье под давлением — самое дорогое (7000–70 000 долларов США), а литье в песчаные формы — самое дешевое (14–700 долларов США). Себестоимость единицы продукции снижается с увеличением размера партии.

Расходы на материалы: 30–60 %, из которых материал из алюминиевого сплава стоит 3 000–4 000 долл. США за тонну, материал для литья в песчаные формы — 0,07–0,15 долл. США за кг расплавленного алюминия и материал для литья по выплавляемым моделям — 0,7–1,5 долл. США за кг расплавленного алюминия.

Затраты на рабочую силу и оборудование: 10–30 %, при этом литье под давлением отличается высокой степенью автоматизации (затраты на рабочую силу 5–10 %), тогда как затраты на литье по выплавляемым моделям составляют большую часть (30–40 %).

Последующие затраты на обработку: 5–20 %, при этом самая низкая цена — у литья по выплавляемым моделям (0,15–0,7 долл. США за единицу), а самая высокая — у литья в песчаные формы (1,5–4 долл. США за единицу).

Соотношение партии и стоимости (литье алюминия средней сложности весом 1 кг)

Выбор экономического процесса для различных сценариев

• Мелкосерийное производство сложных деталей: литье в песчаные формы (простые детали) или литье по выплавляемым моделям (высокоточные детали),
• Детали средней точности средней партии: выбирайте литье под давлением (тонкостенные детали) или литье под низким давлением (толстостенные, высококачественные детали).
• Стандартные детали большого объема: выбирайте литье под давлением, которое имеет низкую цену за единицу (1–3 долл. США за штуку).

Доступное литьё алюминия? JS может упростить для вас процесс. Вы предоставляете нам информацию о партии и деталях, и мы высылаем вам смету. После утверждения чертежа и размещения заказа мы поможем вам выбрать качественный вариант с учётом цены на литьё металла.

Пример: Почему 95% деталей самолётов отлиты из литья? Пример JS объясняет, почему

История клиента и основные потребности

Ведущему отечественному производителю авиационных двигателей требовалось изготовить новую серию направляющих лопаток турбин (деталей, критически важных для рассеивания тепла), и у него были очень строгие требования к точности и производительности литья алюминия.

Лопатки были полыми, с каналами прецизионного охлаждения диаметром менее 0,8 мм . Допуск толщины стенок составлял ±0,05 мм, а на поверхности не наблюдалось видимых пор и трещин.

Ранее применявшиеся методы литья из-за проблем с изготовлением литников и превышения допусков обеспечивали процент годности с первого прохода всего 65% , что соответствовало качеству, сопоставимому с авиационными стандартами. Срочно требовалось оптимизированное решение для литья металла .

Техническое решение JS Precision Manufacturing

На основе спецификаций заказчика и особенностей процесса литья по выплавляемым моделям компания JS Precision Manufacturing разработала комплексный план усовершенствования процесса:

1. Изготовление восковой модели:

Традиционное изготовление форм было исключено, а восковые модели были созданы с помощью технологии SLM-3D-печати по металлу с точностью ±0,03 мм. Это обеспечивает точное формирование охлаждающих каналов и предотвращает засорение или деформацию, характерные для традиционных форм.

2. Оптимизация процессов Shell:

Для создания литейной корки однородной толщины (контролируемой в пределах 5–8 мм) был выбран только высокочистый огнеупорный материал на основе глинозема, а также применена технология « многослойного покрытия + высокотемпературной закалки ». Это обеспечивает устойчивость формы в процессе литья, а также предотвращает деформацию полости формы вследствие вымывания расплавленного алюминия.

3. Контроль заполнения форм и заливки:

Плавка литейного алюминиевого сплава марки А356 в вакууме предотвращала образование окислительных примесей вследствие реакции расплавленного алюминия с воздухом. Также использовались медленная заливка и низкое давление, что обеспечивало свободное течение расплавленного алюминия в микроканалы и предотвращало образование пор.

4. Вторая термообработка:

После охлаждения отливки она проходит процесс термообработки Т6 с целью повышения предела прочности алюминиевого сплава на растяжение до ≥260 МПа для обеспечения механических характеристик деталей самолета.

Конечные результаты и стоимость

После внедрения этого решения в производстве направляющих лопаток турбин произошло три выдающихся прорыва:

1. Уровень квалификации был значительно повышен:

Процент пригодности изделий с первого раза был повышен с 65% до 98,5% , что значительно сократило затраты на повторную обработку и косвенно снизило себестоимость единицы отливки металла на 22%.

2. Соответствие эксплуатационным характеристикам и малому весу:

Вес лопаточных узлов снижен на 30% по сравнению с базовым решением (в соответствии с целью снижения веса в авиационной промышленности), все каналы охлаждения не перекрыты, а допуск по толщине стенок полностью сохраняется в пределах ±0,05 мм.

3. Равномерная массовая подача:

Меч выдержал испытания на высокую температуру и усталость в аэрокосмической отрасли и с тех пор использовался в серии авиационных двигателей, общая поставка которых превысила 5000 единиц , что свидетельствует о надежности литья по выплавляемым моделям в сложном процессе литья алюминия.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какова минимально возможная толщина стенки алюминиевого литья?

Минимальная толщина алюминиевых отливок зависит от процесса . Литье под давлением может составлять 0,5 мм, тогда как литье в песчаные формы — максимум 3 мм и даже больше. Литье по выплавляемым моделям достаточно точно и легко допускает толщину 1 мм, что, в свою очередь, достаточно для большинства тонкостенных деталей.

В2: Каковы типичные дефекты алюминиевого литья? Как их избежать?

К периодическим дефектам алюминиевых отливок относятся холодные зазоры, усадочные и воздушные поры. Для снижения вероятности возникновения дефектов на различных этапах необходимо обеспечить максимальную литниковую и вентиляционную способность формы, контроль состава и дегазацию расплавленного металла, а также надлежащий контроль температуры, давления и охлаждения литья.

В3: Какова прочность алюминиевых отливок?

Прочность алюминиевого литья определяется термической обработкой. Прочность на разрыв после обработки, например, до Т6, составляет 300–400 МПа , что повышает твёрдость и устойчивость к деформации. Этот метод используется в большинстве промышленных применений, обеспечивая лёгкость и механическую прочность.

В4: Каким должен быть профессиональный уровень литейного цеха?

Профессионализм литейного завода определяется его оборудованием, персоналом, сертификатами качества и практическими примерами. JS может похвастаться современным оборудованием, квалифицированным персоналом, полным набором сертификатов и убедительными практическими примерами. Мы превосходим всех во всех аспектах и демонстрируем неизменно высокий уровень профессионализма.

Краткое содержание

Лучший метод литья алюминия — это не однозначный ответ, а точное соответствие спроса и решения. При условии, что мы будем придерживаться подхода, ориентированного на спрос, литье алюминия может стать фактором повышения конкурентоспособности продукции.

JS — ваш надежный партнер в поиске «лучшего решения для литья алюминия». Мы предлагаем услуги по изготовлению литья металла на заказ , опираясь на более чем тысячу реальных примеров, что гарантирует качество. Позвоните нам прямо сейчас, чтобы ваши литые металлические детали получили идеальное сочетание точности, производительности и стоимости !