Подробности процесса литья алюминиевых сплавов: гравитационное литье, литье под давлением, преимущества и недостатки литья по выплавляемым моделям
2025-04-28
Алюминиевый сплав, как вид легкого и высокопрочного материала, широко используется в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, бытовой электронике и других областях. Процесс литья, как важная часть обработки алюминиевого сплава, напрямую определяет производительность и качество продукта. В этой статье мы подробно рассмотрим три распространенных процесса литья алюминиевых сплавов - гравитационное литье, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям, проанализируем их преимущества и недостатки, а также объединим их с практическими примерами и данными, чтобы помочь читателям полностью понять характеристики и сценарии применения этих процессов.
1.Гравитационное литье: стабильность и ограничения традиционного процесса
1.1Принципы процесса
Гравитационное литье - это использование силы тяжести для заливки жидкого алюминиевого сплава в литейную форму, а затем формирование отливки после ее застывания. Этот процесс имеет долгую историю и отработанную технологию, и широко используется в малом и среднем массовом производстве.
1.2 Процессы
Процесс гравитационного литья включает в себя подготовку формы, плавление алюминиевого сплава, заливку, застывание и очистку. Формы обычно изготавливаются из песка или металла, причем песчаные формы недороги, но менее точны, а металлические - высокоточны, но более дороги.
1.3 Преимущества
Оборудование простое: оборудование для гравитационного литья имеет низкую стоимость, простое в эксплуатации, подходит для малых и средних предприятий.
Широкий диапазон применения: может производить отливки сложной формы и больших размеров, особенно подходит для мелкосерийного производства.
Высокая степень использования материала: меньше брака, подходит для обработки дорогостоящих материалов.
1.4 Hедостатки
Низкая эффективность производства: каждый продукт необходимо разливать отдельно, что требует длительного времени цикла.
Некачественная поверхность: Из-за низкой скорости заливки на поверхности отливки могут появиться такие дефекты, как пористость и включения.
Ограниченная точность размеров: песчаные формы имеют низкую точность и с трудом удовлетворяют высоким требованиям к точности.
1.5 Реальные случаи
Производитель автомобильных деталей использует гравитационное литье для изготовления блоков цилиндров. Из-за сложной формы и большого размера блока цилиндров гравитационное литье стало идеальным выбором. Однако из-за низкого качества поверхности предприятию пришлось увеличить количество последующих процедур обработки, что привело к росту производственных затрат.
1.6 Поддержка данных
По данным China Foundry Industry Yearbook, в 2024 году доля гравитационного литья в отливках из алюминиевых сплавов составит около 30 %, которые в основном используются в автомобилестроении и машиностроении. Несмотря на низкую эффективность производства, оно остается конкурентоспособным при изготовлении небольших партий и изделий высокой сложности.
2.Литье под давлением: инструмент для эффективного производства
2.1 Принципы процесса
Литье под давлением - это использование высокого давления для быстрого впрыска жидкого алюминиевого сплава в форму и формирования отливок путем затвердевания под высоким давлением. Этот процесс подходит для массового производства и широко используется в автомобильной промышленности, производстве бытовой техники и бытовой электроники.
2.2 Процессы
Процесс литья под давлением включает в себя подготовку формы, плавление алюминиевого сплава, нагнетание давления, выдержку под давлением, открытие формы и извлечение отливки. Машина для литья под давлением впрыскивает жидкий металл в форму на высокой скорости и под высоким давлением, а время застывания обычно составляет от нескольких секунд до десятков секунд.
2.3 Преимущества
Высокая эффективность производства: сотни отливок в час, подходит для массового производства.
Высокая точность размеров: точность размеров литья под давлением может достигать IT7-IT8 при низкой шероховатости поверхности.
Высокая степень использования материала: меньше брака, подходит для обработки дорогостоящих материалов.
2.4 Hедостатки
Высокая стоимость формы: Формы для литья под давлением обычно изготавливаются из высокопрочной стали, которая стоит дорого.
Требования к оборудованию высоки: машины для литья под давлением требуют высокого давления и высокой точности, а инвестиции в оборудование велики.
Риск дефектов литья: Из-за заливки под высоким давлением в отливке могут появиться такие дефекты, как пористость и усадочные отверстия.
2.5 Реальные случаи
Компания по производству бытовой электроники использует процесс литья под давлением для изготовления корпусов ноутбуков. Благодаря гладкой поверхности и высокой точности размеров литых деталей качество внешнего вида продукции превосходно, но первоначальная стоимость пресс-формы высока, и предприятие снизило затраты за счет массового производства.
2.6 Поддержка данных
Согласно отчету Global Die Casting Market Report, объем мирового рынка литья под давлением достиг примерно $25 млрд в 2024 году, при этом литье алюминиевых сплавов доминирует на рынке. Применение литья под давлением в автомобильной промышленности составляет более 60 %, в основном оно используется для изготовления деталей двигателя, кузовных деталей и т.д.
3. Инвестиционное литье: первый выбор для высокой точности и сложных форм
3.1 Принципы процесса
При литье по выплавляемым моделям в качестве прототипа используется восковая или пластиковая форма, формируется оболочка путем многократного покрытия огнеупорным материалом, прототип расплавляется и заливается жидким алюминиевым сплавом для получения отливки. Этот процесс подходит для производства высокоточных отливок сложной формы.
3.2 Процессы
Процесс литья по выплавляемым моделям включает в себя изготовление прототипа, подготовку оболочки, депарафинизацию, запекание, заливку и очистку. Оболочка формируется путем нанесения нескольких слоев и сушки, а после заливки прототип расплавляется и выгружается для формирования отливки.
3.3 Преимущества
Высокая точность: точность размеров до IT6-IT7, низкая шероховатость поверхности.
Сложные формы: возможно изготовление отливок сложной формы с равномерной толщиной стенки.
Адаптивность к материалам: подходит для широкого спектра алюминиевых сплавов.
3.4 Hедостатки
Сложный процесс: длительный процесс, включающий множество этапов и требующий длительного времени на производство.
Высокая стоимость: высокая стоимость форм и оболочек, подходит для мелкосерийного производства.
Низкая эффективность производства: каждый продукт должен быть отлит индивидуально, что затрудняет массовое производство.
3.5 Реальные случаи
Аэрокосмическая компания использует литье по выплавляемым моделям для производства лопаток авиационных двигателей. Из-за сложной формы лопастей и требуемой высокой точности литье по выплавляемым моделям стало единственным приемлемым способом. Несмотря на высокую стоимость, оно не может заменить высокую точность и реализацию сложных форм.
3.6 Поддержка данных
Согласно докладу China Investment Die Casting Industry Development Report, доля литья под давлением в литье алюминиевых сплавов составит около 15% в 2024 году, которое в основном используется в высокоточных областях, таких как аэрокосмическая промышленность и медицинское оборудование. Несмотря на небольшую долю рынка, оно занимает незаменимое место в высокотехнологичных областях применения.
4. Сравнение и выбор трех процессов
4.1 Сравнение процессов
| Тип Процесса | Vantage | Недостатки | Применимые Сценарии |
| Гравитационное Литьё | Простое Оборудование, Широкий Спектр Применения, Высокий Коэффициент Использования Материала | Низкая Производительность, Плохое Качество Поверхности, Ограниченная Точность Размеров | Небольшие Объемы, Сложные Формы, Дорогостоящие Материалы |
| Литьё Под Давлением | Высокая Эффективность Производства, Высокая Точность Размеров, Высокая Степень Использования Материала | Высокая Стоимость Пресс-Формы, Высокие Требования к Оборудованию, Риск Дефектов Литья | Большие Объемы, Высокая Точность, Высокие Требования к Качеству Поверхности |
4.2 Выбор рекомендаций
Малые партии, сложные формы: выбирайте гравитационное литье или литье по выплавляемым моделям.
Высокий объем, высокая точность: выбирайте литье под давлением.
Дорогостоящие материалы: гравитационное литье и литье по выплавляемым моделям являются более выгодными.
Высокотехнологичные применения: литье по выплавляемым моделям - это первый выбор для сложных форм и высокой точности.
5.Тенденции и перспективы развития
В связи с быстрым развитием новых энергетических транспортных средств, аэрокосмической промышленности и других областей, спрос на процесс литья алюминиевых сплавов будет продолжать расти. В будущем гравитационное литье повысит эффективность за счет усовершенствования и автоматизации форм, литье под давлением будет развиваться в направлении повышения давления и точности, а литье по выплавляемым моделям совершит прорыв в области инноваций материалов и оптимизации процессов. В то же время применение цифровых и интеллектуальных технологий будет способствовать дальнейшему повышению эффективности и качества процесса литья.
6.Резюме
Гравитационное литье, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям имеют свои преимущества и недостатки и подходят для различных сценариев применения. При выборе процесса предприятиям следует учитывать такие факторы, как размер производственной партии, требования к точности, бюджет затрат и свойства материалов. Благодаря разумному выбору и оптимизации процесса, индустрия литья алюминиевых сплавов достигнет более эффективного и качественного развития в будущем.
Мы надеемся, что эта статья поможет вам полностью понять характеристики и применение процесса литья алюминиевых сплавов, а также послужит справочным материалом для вашего технического выбора и понимания отрасли.
