Анализ состояния развития процесса литья под давлением алюминиевых сплавов и технологии формования

После 1990-х годов индустрия литья под давлением в Китае достигла удивительного развития и превратилась в развивающуюся отрасль. В настоящее время процесс литья под давлением алюминиевых сплавов стал одним из наиболее широко используемых процессов в процессах формования автомобильных алюминиевых сплавов, на него приходится 49% различных методов обработки автомобильных форм.
В Китае около 3000 компаний по литью под давлением. Производство деталей для литья под давлением увеличилось с 266 000 тонн в 1995 году до 870 000 тонн в 2005 году. Ежегодный темп роста остается выше 20%. Среди них на детали, отлитые под давлением из алюминиевых сплавов, приходится 3/3 всего выпуска деталей, отлитых под давлением. 4 и более. Типы продукции для литья под давлением в Китае разнообразны, включая автомобили, мотоциклы, средства связи, бытовую технику, метизы, электроинструменты, информационные технологии, освещение, ступеньки эскалатора, игрушечные фонари и т. д. С улучшением технического уровня и возможностей разработки продукции Типы и области применения продуктов литья под давлением продолжают расширяться, а оборудование для литья под давлением, формы для литья под давлением и процессы литья под давлением претерпели огромные изменения. Литой алюминиевый сплав С момента своего коммерческого производства в 1914 году литой алюминиевый сплав быстро развивался с развитием автомобильной промышленности и изобретением машины для литья под давлением с холодной камерой.

Литые алюминиевые сплавы по своим свойствам делятся на два типа: средней и низкой прочности (например, китайский Y102) и высокой прочности (например, китайский Y112). В настоящее время к литейным алюминиевым сплавам, используемым в промышленности, в основном относятся следующие серии: Al-Si, Al-Mg, Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg, Al-Zn, и т. д. Улучшение механических свойств литых под давлением алюминиевых сплавов часто сопровождается снижением производительности процесса литья. Характеристики высокого давления и быстрого затвердевания при литье под давлением делают это противоречие в некоторых аспектах более заметным. Таким образом, обычным деталям, отлитым под давлением, трудно подвергаться термообработке на раствор, что ограничивает улучшение механических свойств литых алюминиевых сплавов, хотя литье под давлением в кислородной среде и вакуумное литье под давлением являются эффективными способами улучшения механических свойств алюминиевых сплавов. Сплавы, широкое внедрение по-прежнему затруднено, поэтому разработка новых алюминиевых сплавов для литья под давлением продолжается.
Передовая технология литья под давлением Процесс литья под давлением на первых машинах для литья под давлением с горизонтальной камерой с холодной камерой имел только одну скорость для подачи расплавленного металла в форму, а скорость впрыска составляла всего 1–2 м/с. При использовании этого процесса внутри отливки было много пор, а структура была рыхлой. Вскоре этот метод был усовершенствован до двухэтапного впрыска, при котором процесс впрыска просто разбивался на два этапа: медленная скорость и высокая скорость, но высокая скорость составляла всего 3 м/с. Позже, чтобы увеличить плотность литья под давлением, после медленной и быстрой скорости добавляется этап повышения давления, превращающийся в три этапа: медленный впрыск, быстрый впрыск и нагнетание давления. Это классический трехэтапный впрыск.

По сравнению с обычным методом литья под давлением, метод вакуумного литья имеет следующие характеристики:
01 Пористость значительно уменьшена
02 Отливки, полученные методом вакуумного литья, имеют высокую твердость и мелкую микроструктуру.
03 Литье под вакуумом имеет более высокие механические свойства.

В последнее время вакуумное литье под давлением в основном фокусируется на извлечении газа из полости формы и существует две основные формы:
① Вытяжка воздуха непосредственно из формы; ② Поместите форму в вакуумную коробку для удаления воздуха. При использовании вакуумного литья под давлением решающее значение имеет проектирование положения выпускного канала и площади выпускного канала формы.
В вытяжном канале имеется «критическая зона», которая связана с количеством газа, извлекаемого из полости, временем выхлопа и временем наполнения. В процессе заливки расплавленного металла расплавленный металл следует заливать в распыленном состоянии. Размер желоба также оказывает большое влияние на эффект литья под давлением в атмосфере кислорода. Соответствующий размер желоба может не только позволить расплавленному металлу заполнять форму турбулентным потоком, но также предотвратить слишком быстрое падение температуры расплавленного металла. Высокодисперсное распределение оксидов не окажет вредного воздействия на отливку, но может повысить твердость отливки и улучшить структуру после термообработки. Кислородное литье под давлением можно использовать для сплавов Al, Mg и Zn, которые реагируют с кислородом.
В настоящее время методом литья под давлением в кислородной атмосфере можно производить различные отливки из алюминиевых сплавов, такие как: корпуса гидротрансмиссий, теплообменники подогревателей, корпуса клапанов гидротрансмиссии, кронштейны компьютеров и т. д., требующие термической обработки или монтажной сварки и требующие высокого давления воздуха. герметичность и Для литья под давлением, используемого при более высоких температурах, литье под давлением в кислородной среде имеет технические и экономические преимущества. Технология полутвердого литья под давлением Полутвердое литье под давлением — это технология, которая перемешивает жидкий металл при его затвердевании, получает суспензию с содержанием твердого компонента около 50% или даже выше при определенной скорости охлаждения, а затем использует эту суспензию для литье под давлением.
Технология полутвердого литья под давлением в настоящее время включает два процесса формования: процесс формования в потоке и процесс тиксоформования. Первый заключается в подаче жидкого металла в специально сконструированный цилиндр для литья под давлением, где с помощью спирального устройства применяется сдвиг для его охлаждения до полутвердой суспензии, которая затем отливается под давлением. Последний заключается в подаче твердых металлических частиц или стружки в машину для спирального литья под давлением и превращении металлических частиц в суспензию в условиях нагрева и сдвига перед литьем под давлением. Ключом к процессу формования полутвердого литья под давлением является эффективная подготовка суспензии полутвердого сплава, точный контроль пропорции твердых и жидких компонентов, а также исследования и разработки автоматизированного управления процессом формования полутвердого сплава.

Американские ученые считают, что для реализации автоматизированного производства полутвердой формовки необходимо активно развивать следующие технологии:
01 Адаптивная и гибкая транспортировка прутков
02 Смазка и техническое обслуживание для прецизионного литья под давлением
03 Управляемая система охлаждения отливки
04 Плазменная дегазация и очистка

Литье под низким давлением с помощью электромагнитного насоса — это недавно появившийся процесс литья под низким давлением. По сравнению с технологией литья под низким давлением на основе газа, она полностью отличается с точки зрения методов герметизации. Он использует бесконтактную электромагнитную силу для непосредственного воздействия на жидкий металл, что значительно снижает проблемы окисления и аспирации, вызванные загрязнением сжатого воздуха и чрезмерным парциальным давлением кислорода в сжатом воздухе, а также обеспечивает плавную транспортировку жидкого алюминия. А наполнение может предотвратить вторичное загрязнение, вызванное турбулентностью. Кроме того, система электромагнитного насоса полностью контролируется компьютерным числовым программным управлением, а выполнение процесса очень точное и повторяемое, что дает отливкам из алюминиевых сплавов очевидные преимущества с точки зрения производительности, механических свойств, качества поверхности и использования металла. Поскольку исследования этой технологии продолжают углубляться, этот процесс становится все более зрелым.
Развитие оборудования для литья под давлением Благодаря развитию в последние годы уровень конструкции, технические параметры, показатели производительности, механическая конструкция и качество изготовления китайских машин для литья под давлением были в различной степени улучшены. В частности, машины для литья под давлением с холодной камерой произошли от первоначальных полностью гидравлических машин. Типовой механизм был заменен на закрывающий механизм коленно-рычажного типа, а также были добавлены автоматическая загрузка, автоматическое распыление, автоматический захват, автоматическая обрезка кромок и т. д. Электроприборы также были заменены обычным управлением электропитанием на компьютерное управление, и уровень управления был значительно улучшен. Некоторые из них достигли международного уровня или близки к нему и движутся в сторону крупномасштабности, автоматизации и унификации.

В этот период одна за другой появлялись новые отечественные компании по производству машин для литья под давлением, типичным представителем которых является гонконгская компания Lijin. Компания разработала ряд ведущих отечественных моделей машин для литья под давлением. Например, машина для литья под давлением с горизонтальной камерой с холодной камерой имеет максимальную скорость впрыска под давлением воздуха 6 м/с (1997 г.) и 8 м/с (начало 2000 г.), машина для литья под давлением с горячей камерой из магниевого сплава (начало 2000 г.), равномерно ускоренный впрыск система (2002 г.), максимальная скорость впрыска воздуха 10 м/с и многоступенчатая система литья под давлением (июнь 2004 г.), управление системой впрыска в реальном времени (август 2004 г.) и большая машина для литья под давлением с усилием смыкания 30 000 кН (июль 2004 г.) и др.
На малых и средних машинах для литья под давлением по-прежнему преобладает отечественное оборудование. Разрыв между отечественными машинами для литья под давлением и передовым зарубежным оборудованием для литья под давлением в основном отражается в следующих аспектах:
01 Общий конструктивный дизайн отстает
02 Серьезная утечка масла
03 Низкая надежность – самый заметный недостаток отечественных машин для литья под давлением.
04 Неполные разновидности и спецификации, плохие вспомогательные возможности

Производство пресс-форм в Китае быстро развивалось. С 1996 по 2004 год среднегодовой темп роста производства пресс-форм составлял 14%. В 2003 году объем производства форм для литья под давлением составил 3,8 миллиарда юаней. В настоящее время уровень удовлетворенности внутреннего рынка пресс-форм в Китае составляет всего около 80%, из которых основными являются пресс-формы среднего и низкого уровня. Большие и сложные прецизионные формы не могут удовлетворить потребности национального экономического развития с точки зрения технологии производства, качества и срока службы форм, а также производственных мощностей. нуждаться. Направление исследований и разработок. Потребление автомобилей, мотоциклов и автомобильных аксессуаров, а также спрос на вспомогательную продукцию создают широкий рынок для производства деталей для литья под давлением. Применение литья под давлением алюминиевых сплавов в автомобилях также будет расширяться.
В будущих исследованиях и разработках технологии литья под давлением углубление литья под давлением алюминиевых сплавов по-прежнему будет основным направлением развития технологии литья под давлением. Для адаптации к рыночному спросу в будущем необходимо решить следующие вопросы:
01 Содействовать применению новых высокопрочных, износостойких сплавов для литья под давлением, исследования цветных сплавов для литья под давлением и новых сплавов для литья под давлением для отливок с особыми требованиями безопасности.
02 Разработка литых под давлением алюминиевых сплавов со стабильными характеристиками и простым в управлении составом.
03 Упростить состав сплавов и уменьшить количество марок сплавов, чтобы обеспечить основу для экологически чистого производства
04 Дальнейшее совершенствование новых процессов литья под давлением (литье под давлением, литье под давлением, литье под давлением, литье в полутвердом состоянии, литье под давлением и т. д.)
05 Повышение способности быстро реагировать на потребности рынка и внедрение технологий одновременного проектирования (CE) и быстрого прототипирования (RPM).
06 Проведение исследований и разработок систем CAD/CAM/CAE.
07 Разработка и применение большего количества автомобильных деталей из литых под давлением алюминиевых сплавов.

Алюминиевый сплав для литья под давлением является основной частью литья под давлением сплавов цветных металлов, а сплавы серии AI-Si являются основной частью литья под давлением алюминиевого сплава. Развитие отрасли литья под давлением имеет долгий путь. Он включает в себя исследование и разработку высокопроизводительных сплавов, а также разработку технологических методов. Практика показала, что объединение предприятий с соответствующими университетами и исследовательскими подразделениями является разумным выбором, и соответствующие результаты, которых мы достигли, подтвердились.
Для оживления всей отрасли литья под давлением также очень важно улучшить производительность машин для литья под давлением и, соответственно, улучшить конструкцию и уровень производства форм для литья под давлением. В частности, внедрено и применяется много зарубежного технического программного обеспечения. Какой метод используется для их проверки? Это стоит дальнейшего исследования.