Литье под давлением: как это работает / Хабр

Литейное производство: оборудование для литейной лаборатории и контроля литья металла

Литейное производство позволяет производить заготовки и детали различной конфигурации и массы. Получению готовых изделий предшествует множество операций, некоторые их которых происходят при высокой температуре, и предполагает работу с материалами в различных агрегатных состояниях: твердом, газообразном и жидком.

В литейном цехе используется разнообразное технологическое и транспортное оборудование, а получение качественных отливок невозможно без контроля различных параметров на всех этапах производства, поэтому оснащению лаборатории уделяется особое внимание. В арсенале этого подразделения предприятия должны быть приборы для проведения требуемых исследований, в том числе экспресс-анализа химического состава металлов и сплавов.

Технологический процесс литейного производства

Представление о технологии получения отливок дает возможность понять проблемы, которые стоят перед литейщиками. Контроль качества на каждом участке литейного цеха оказывает влияние на качество готовой продукции и производительность, поэтому снижение внимания на каким-либо этапе технологического процесса — недопустимая ошибка со стороны технологов.

Отдельные производственные процессы литейного производства представляют собой целостный технологический комплекс, который можно разбить на следующие основные этапы:

• Технологическая подготовка. Определяется способ получения отливки, разрабатывается ее чертеж, проектируется оснастка и технология.
• Изготовление формы. По чертежам осуществляется изготовление модели, стержней и оснастки, которые необходимы для формовки изделия. Процесс формовки происходит параллельно с плавкой сплава заданного химического состава и определенной температурой.
• Заливка и охлаждение. Литейные формы заливают расплавленным металлом с помощью ковша или литейной машины.
• Извлечение отливок и их обработка. После охлаждения отливки до определенной температуры ее удаляют из формы, а также извлекают стержни. Затем она подвергается обработке для придания товарного вида.

Основное технологическое оборудование

При рассмотрении структуры оборудования, входящего в состав литейного цеха, можно выделить специализированное оборудование и оборудование общего назначения. К первой группе относятся агрегаты, без которых невозможен основной технологический процесс — получение из металла готового изделия.

• подъемники,
• питатели,
• крановое хозяйство,
• бункеры,
• трансформаторы,
• конвейеры и ряд других.

Основное технологическое оборудование отличается большим разнообразием, и подбирается в соответствии со спецификой производства, особенностями номенклатуры изделий и материалов, используемых для их получения. Эта группа агрегатов требует более детального рассмотрения.

Плавильные печи

Плавильная печь — основной технологический агрегат литейного цеха, который предназначен для получения сплава заданного химического состава. Это оборудование различается по способу нагрева, и может работать с использованием различных шихтовых материалов.

Печи бывают следующих типов:

• Индукционные. Принцип действия агрегата основан на индукционном расплавлении металла при прохождении через него вихревых токов. Для создания электромагнитного поля используется индуктор. Печи этого типа отличаются высокой скоростью расплавления шихты, удобством обслуживания, экономичностью и экологичностью. Кроме этого, имеется возможность быстрого перехода от одного сплава к другому.
• Электродуговые. Нагрев металла осуществляется электрической дугой постоянного или переменного тока. Агрегат позволяет вести плавку с окислением для получения конструкционных сталей или предусматривает безокислительный процесс для производства легированных марок.
• Газовые. Источником тепла служит газовоздушная смесь. Эти устройства обеспечивают точный контроль температуры, поэтому находят применение для плавки цветных и ценных металлов.

Литейные машины

В зависимости от способа прессования бывают литейные машины горячего и холодного прессования. Последние имеют довольно узкую специализацию, и предназначены для сплавов на основе меди, алюминия и магния.

Формовочное оборудование предназначено для получения литейных форм. Оно позволяет получать уплотненные формы и обеспечивает высокое качество отливок.

Ковши

Литейные ковши предназначены для транспортировки и разливки сплава в жидком состоянии. Они могут принимать различную форму, а их объем подбирается в зависимости от особенностей технологического процесса.

Система контроля качества

Получение качественной и конкурентоспособной продукции литейного производства невозможно без контроля на всех этапах различных характеристик и свойств материалов, используемых в технологическом процессе. Система контроля качества подразумевает:

• Контроль состава песка, определения технологических характеристик формовочных материалов и стержней применяются измерительные приборы разнообразных моделей.
• Контроль качества литья осуществляется различными неразрушающими методами исследования, которые позволяют определить соответствие изделий требованиям стандартов.
• Ведение плавки для получения сплава заданного химического состава — важнейшая задача, стоящая перед литейщиками. Для ее решения используются современные аналитические приборы — спектрометры, которые позволяют максимально оперативно с высокой степенью точности результатов выполнить анализ металла.

Спектральные анализаторы. Виды и требования к приборам

Особенности ведения технологического процесса в плавильных печах требует постоянного контроля химического состава на всех стадиях получения металла. Основные требования, предъявляемые к приборам, используемым для этих целей:

• экспрессность;
• высокая точность;
• возможность проведения контроля неразрушающими методами;
• простота проведения анализа;
• возможность автоматизации;
• приспособленность к эксплуатации в производственных условиях.

Оптико-эмиссионные анализаторы

На производстве находят широкое применение оптико-эмиссионные спектроскопы с искровым и дуговым возбуждением спектра (или их комбинацией), у которых рабочей средой служит аргон или воздух. Наиболее простой из них — стилоскоп, который имеет невысокую стоимость и позволяет быстро проводить визуальный анализ химического состава металлов и сплавов. Прибор не отличается высокой точностью, так как для регистрации спектра используется глаз оператора, поэтому литейщики прибегают к использованию более совершенных устройств, которые исключают недостатки стилоскопов.

К преимуществам современных оптико-эмиссионных приборов относят:

• Возможность обнаружения даже незначительных примесей в сплавах. Это имеет особенную важность в литейном производстве, так как для ведения плавки необходимо знать содержание таких элементов, как углерод, сера и фосфор.
• Высокая точность результатов исследования. Метод используется не только для экспресс-анализа, но и для проведения сертификационного анализа.
• Анализ осуществляется бесконтактным способом.
• Нет необходимости отбора массивных проб.
• Экспрессность. Фактор времени при получении в плавильной печи сплава заданного состава имеет исключительную важность.

Оптико-эмиссионные приборы требуют проведения калибровки. Потребитель получает устройство с загруженными аналитическими программами, что может привести к затруднению при работе со сплавом, имеющим неизвестный химический состав, который отличен от состава стандартного образца. Для получения точных результатов перед исследованием проба нуждается в подготовке.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы

Рентгенофлуоресцентный анализ металлов и сплавов позволяет провести количественный и качественный анализ металлов и сплавов. Приборы отличаются компактными размерами и простотой использования. Несмотря на универсальность, они не могут определять присутствие элементов с атомным номером менее 11. Таким образом, РФА не позволяют определить содержание углерода в стали и чугуне — наиболее распространенных материалов для производства отливок.

Тем не менее, метод широко используется в литейном производстве, и дополняет АЭСА, благодаря ряду преимуществ:

• Высокая точность результатов исследований.
• Анализ проводится без разрушения образца.
• Низкий предел обнаружения.
• Простая пробоподготовка.
• Возможность анализа пробы много раз.
• Высокая производительность.

Интересные предложения для литейщиков

Рынок приборов для анализа металлов и сплавов, и других материалов насыщен различными моделями анализаторов, которые могут быть использованы в системе контроля качества литейного производства. Среди них можно найти стационарные, мобильные и портативные устройства, позволяющие решать различные аналитические задачи.

Искролайн 100

Искролайн 100 — настольный спектрометр для анализа химического состава металлов и сплавов. Способен распознавать более 70 элементов, в том числе углерод, серу и фосфор. Прибор используется для входного контроля, сертификационного анализа и экспресс-анализа плавки.

Искролайн 300

Искролайн 300 — атомно-эмиссионный спектрометр, относящийся к лабораторному классу. Прибор способен выполнять экспресс-анализ металлов и сложных сплавов на любых основах в диапазоне спектров 174–930 нм. Находит применение как для решения рутинных аналитических задач, так и проведения сертификационного анализа.

SciAps серия X

Эта серия портативных рентгенофлуоресцентных анализаторов оснащена инновационным аппаратным обеспечением, что позволяет проводить исследование любых проб. Библиотека-марочник насчитывает более 1200 марок с возможностью неограниченного расширения. Параметры прибора оптимизируются в автоматическом режиме.

СПАС-01

СПАС-01 — универсальный оптический эмиссионный спектрометр, который предназначен для решения различных аналитических задач. В состав оборудования входит генератор, способный работать в различных режимах. Прибор способен распознавать спектры в диапазоне 185 – 930 нм, что делает его незаменимым в лаборатории литейного цеха.

Литье под давлением: как это работает

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.

Ситуацию с поднутрениями зачастую можно исправить так: добавляем паз (прорезь) под выступом и используем единичное выталкивание вместо двойного.

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.

Литейное оборудование

Литейное производство позволяет изготавливать различные детали и механизмы, предметы и вещи. Однако для того, чтобы превратить шихту или прутик в сплав, необходимо специализированное литейное оборудование, именно при его помощи можно изготавливать продукцию из металла.

Современные установки и машины помогают сводить к минимуму человеческий труд, практически все они поддаются автоматизации и роботизации, что значительно упрощает и ускоряет производственные процессы.

Рассмотрим более подробно, какое оборудование литейных цехов используется в наши дни и как оно помогает наладить сложные узкоспециализированные технологические процессы.

Основные виды оборудования для литейных цехов

Если рассматривать в целом оборудование для литейного производства, то можно выделить две основные категории: специализированные и общие установки и механизмы.

К специализированным относятся все агрегаты, которые участвуют в процессе превращения металла в готовое изделие. Общие выполняют функцию вспомогательных механизмов, без них специализированные механизмы не смогли бы функционировать.

Наиболее популярное общее оборудование:

• Подъемники;
• Питатели;
• Трансформаторы;
• Системы бункеров;
• Крановое хозяйство;
• Конвейеры различного типа и многое другое.

Следовательно, все эти приспособления могут использоваться в комплексе или по одному.

Количество и мощность вспомогательного оборудования зависят от объемов производства, обрабатываемых металлов, серийности продукции и других факторов.

Выбирать стоит только те единицы техники, которые нужны на определенных участках завода, лишнее оборудование технологическое для литейного производства приобретать нет смысла, так как оно не будет повышать производительность завода.

Специализированное оборудование литейного цеха включает в себя такие агрегаты:

• Печи для плавки металлов;
• Машины литейные;
• Устройства, манипуляторы и механизмы для заливки, датчики, контролирующие процесс изготовления отливок, системы управления и средства для транспортирования;
• Установки, автоматы и комплексы для литья;
• Специальные литейные ковши.

Рассмотрим более детально технологическое оборудование литейных цехов, познакомимся с его функциями и назначением. Также выясним, какие особенности оно имеет и чем отличается от своих первых прототипов.

Печи для плавки металла

Это отдельный вид оборудования, с которого начинается процесс производства металлических изделий и деталей. Современные печи позволяют работать даже с самыми тугоплавкими металлами, получать однородные и достаточно чистые сплавы, проводить процесс плавления быстро и с наименьшими энергозатратами. Существует несколько основных видов печей, которые позволяют работать с различным сырьем.

Индукционные печи для литейных цехов

Этот тип плавильных печей обеспечивает расплавление металлической шихты путем прохождения через нее вихревого тока. Индуктор, в котором расположен тигель, создает магнитное поле.

Во время индукционного плавления сплав помешивается, что придает ему высокую однородность (гомогенность).

Индукционные печи позволяют довольно быстро расплавить шихту, они потребляют мало энергии и почти не загрязняют воздух, что делает их весьма популярными. Тигель такого агрегата может быть выполнен из огнеупорного графита (в них плавится золото, серебро и бронза), из чугуна или стали (в них плавится алюминий), из керамики (в таких тиглях плавится сталь и чугун).

В зависимости от сферы применения и объемов производства выбирают тигли с вместительностью от 5 до 20 тысяч килограмм. Ювелирное литейное оборудование может иметь вместительность от 5 до 200 кг, также этот размер будет актуальным для использования в стоматологии, экспериментальном плавлении в других отраслях, где не нужно обрабатывать сразу большие объемы сырья.

Если же завод занимается переплавкой цветных металлов, актуально будет применение оборудования, которое может вместить от 100 до 1000 кг сырья.

На металлургических промышленных предприятиях используют печи, в которые вмещается от 1000 до 20 000 кг сырья, эти настоящие гиганты за один год могут изготавливать по 15 тысяч тонн сортового металла.

Электродуговые плавильные печи

В таких плитах нагрев металла создается при помощи электрической дуги постоянного или переменного тока.

Процесс может проходить без окисления, когда плавится легированная шихта, при этом сера удаляется и проводится диффузное раскисление при помощи молотого кокса или алюминия.

Такая плавка позволяет получать легированные стали. Однако возможно и окисление углеродистой шихты воздухом во время плавления. Далее смесь поддается раскислению диффузным методом и осаждением, из нее получаются конструкционные стали.

Оборудование литейных производств данного типа позволяет выпускать конструкционные, жаростойкие, высококачественные легированные и углеродистые стали.

Газовые плавильные печи

Такое литейное оборудование для зуботехнической лаборатории или ювелирной мастерской подойдет просто идеально.

Горение газовоздушной смеси нагревает жаростойкий тигель и сырье, которое в нем размещается. В качестве сырья может выступать олово, драгоценные металлы, медь, алюминий, свинец.

Как видно, обрабатывать можно только металлы, которые имеют не слишком высокую температуру плавления, но в таких печах есть одно неоспоримое преимущество – они позволяют с точностью до одного градуса контролировать температуру внутри тигля. Такое мини литейное оборудование часто используется для обустройств частных мастерских.

Еще отдельно можно выделить муфельные печи, они заслужили такое название из-за названия материала, который используется в качестве защиты.

Муфель не выдерживает температуру свыше 950 градусов по Цельсию, потому такие агрегаты используются только на узкоспециализированных предприятиях.

Литейные машины для цехов

К этой категории относятся машины с горячим прессованием и с холодным прессованием, когда температура сплава не слишком высокая и процесс проходит под очень высоким давлением.

Также есть формовочное оборудование для литейного производства, оно используется для изготовления литейных форм.

Чаще всего это встряхивающе-прессовые машины, которые позволяют создавать более уплотненные формы и отливки высокого качества. Формовочное литейное оборудование подходит для производства верхних и нижних полуформ.

Автоматы, комплексы и установки для литья

Это особая категория, в которую входит оборудование литейной лаборатории или целого производственного комплекса. Уникальность агрегатов заключается в том, что они максимально автоматизированы.

Роботизированные установки и комплексы помогают максимально увеличить производительность продукции, свести к минимуму участие человека в процессе и значительно увеличить качество изготавливаемой продукции.

Современные агрегаты данного типа оснащены специальным программным обеспечением, которым управляет диспетчер.

Следовательно, вместо целого штата работников стоит обучить лишь 2-3 специалистов задавать нужные параметры, и целые производственные комплексы будут бесперебойно функционировать круглые сутки. Именно такое оборудование на данный момент пользуется высоким спросом среди металлургических гигантов.

Специальные ковши для литья металла

Этот класс специализированного литейного оборудования используется для транспортировки и разливки горячих сплавов по цехам завода.

Ковши могут иметь самые различные формы, вместительность, способ разливки, передвижения и управления. Они предназначены для безопасного перемещения расплавленных металлов.

Особенности выбора литейного оборудования

Специализированные агрегаты для литья могут применяться в самых различных сферах, начиная от стоматологии и заканчивая масштабными металлургическими комплексами. Следовательно, для каждого типа производства нужно выбирать разные агрегаты.

Перед покупкой оборудования стоит учитывать такие его параметры:

• Вместительность тигля;
• Температуру плавления в тигле;
• Тип металлов, которые будут поддаваться плавлению;
• Возможность контролировать температурный режим плавильных печей;
• Производительность техники;
• Габариты оборудования;
• Энергопотребление;
• Возможность в дальнейшем автоматизировать агрегаты и включать в линии новые компоненты.

Также стоит учесть, где проводится изготовление литейного оборудования.

Самые простые агрегаты, которые предназначены для использования в небольших мастерских, могут стоить не слишком дорого, но если они должны выполнять большое количество функций или предназначены для бесперебойного серийного производства, то не стоит экономить на качестве.

Также стоит учесть, что ремонт литейного оборудования – это весьма затратное предприятие, потому лучше всего выбирать официальных дистрибьюторов, которые предоставляют гарантийное и постгарантийное обслуживание машин.

При сотрудничестве с ответственными поставщиками вы сможете избежать многих дополнительных растрат, например, вам могут бесплатно или за символическую плату установить все купленные агрегаты, провести их пуско-наладку, если нужно, и установить программное обеспечение.

Также в таких случаях потребитель получает гарантию на приобретенное оборудование, и в случае поломки его должны будут заменить или оперативно починить. Не нужно забывать, что для продления срока эксплуатации оборудование нуждается в своевременном и качественно обслуживании, а его могут обеспечить только квалифицированные специалисты.

Производители литейного оборудования предлагают различные агрегаты для любых сфер применения, потому сделать выбор будет довольно просто.

Однако нужно детально изучить историю поставщика и завода изготовителя продукции данного типа и убедиться, что никто из потребителей не жалуется на предоставляемые товары и услуги. Поскольку покупка такого оборудования – это очень большая статья расходов, к ней нужно подходить очень осознанно и с полной ответственностью.

Источник https://www.iskroline.ru/analysis/oborudovanie-dlja-litja-metalla/

Источник https://habr.com/ru/post/424355/

Источник https://buzzinside.ru/vidy-litejnogo-oborudovaniya/