Металл құю дегеніміз не?

Металл құю, сұйық металды және пішінді қамтитын металл өңдеу процесі мыңдаған жылдар бойы бар.

Өзінің тарихында металды құю қылыштан бастап жел қондырғыларына дейін барлығын жасау үшін қолданылған және бүгінгі күні ол жоғары сапалы металл бөлшектерді жасаудың ең құнды және әмбебап әдістерінің бірі болып табылады.

Бұл нұсқаулық металды құю негіздерін, соның ішінде оның көптеген нұсқаларын — қалыпта құю, инвестициялық құю және т.б. — және ең көп таралған құю металдарын қарастырады.

Металл құю дегеніміз не?

Металл құю бір түрі болып табылады құю процесі бұл балқытылған сұйық металды қалыпқа құюды қамтиды.

Қалыптың ішкі жағы жасалып жатқан бөлікке теріс әсер ететіндей етіп жасалған, сондықтан балқытылған металл қалып ішінде салқындаған және қатқан кезде ол соңғы бөліктің пішінін алады. Содан кейін дайын бөлікті қалыптан шығаруға болады.

Жасалатын бөлшектерге және қолданылатын металдарға байланысты металды құюдың әртүрлі сорттары бар, олардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары бар. Үлгілер, қалыптар және толтыру әдістері осы сорттар арасында айтарлықтай өзгеруі мүмкін.

Металлды құю әмбебап процесс болғанымен, құйылған бөлшектер белгілі бір конструкциялық шектеулерге ұшырайды және инженерлер салқындату кезеңінде металдың шөгуін есепке алуы керек.

Металл құю туралы түсінік

Орталық металл құю процесс металды қыздыруды, оны қалыпқа құюды, оның салқындағанын және қатаюын күтуді, содан кейін дайын бөлікті қалыптан алуды қамтиды. Шындығында, процестің көптеген кезеңдері болуы мүмкін және металды құюдың әртүрлі процестері әртүрлі жолдармен жұмыс істейді.

Төменде металды құю процесінің жеңілдетілген шолуы берілген. Кейбір қадамдар әр түрлі құю нұсқалары үшін өзгеретінін, ал кейбіреулері мүлдем қабылданбағанын ескеріңіз.

1. Үлгіні жасау: Басынан бастап көптеген металды құю процестері үлгіні дайындауды талап етеді, қалып жасау үшін қолданылатын соңғы бөліктің көшірмесі. Үлгілер тұрақты немесе жұмсалатын болуы мүмкін және балауыз, ағаш және пластик сияқты материалдардан жасалуы мүмкін.

2. Өзек жасау: Қуыс бөлшектерді құю үшін құйылған бөліктің ішкі геометриясын қалыптастыратын қалып қуысының ішіне орналастырылған қатты материалдың өзегін жобалау қажет болуы мүмкін. (Мысалы, үлкенірек цилиндрлік қалыптағы цилиндрлік өзек түтік тәрізді құйма бөлікті жасайды.)

3. Қалып жасау: Қалыптар процеске байланысты әртүрлі тәсілдермен жасалады. Мысалы, тұрақты металл қалыптарды CNC машинасының көмегімен жасауға болады, ал құм қалыптары үлгінің сыртына құм қоспасын қолдану арқылы жасалады. Қалыптарды жасау тәжірибесі қалыптау ретінде белгілі және арнайы пән болып табылады.

4. Қалыпты толтыру: Металл ерігенше қызады, содан кейін құйылады немесе қалыпқа күшпен құйылады. Гравитациялық құюда, мысалы, балқытылған материал қуысқа төмен қарай құйылады; жоғары қысымды құюда ол жоғары қысымда қуысқа итеріледі, матрицаны қауіпсіз ұстау үшін жоғары қысқыш күштер қажет.

5. Бөлшекті алу: Құйылған бөлік салқындағаннан кейін және қатайғаннан кейін ол қалыптан алынады. Құмды құю сияқты процестер үшін бұл пішіннің ішіндегі бөлікке жету үшін жойылуы керек дегенді білдіреді; тұрақты қалыптар үшін металл қалыптың екі жартысы бөлініп, қайтадан пайдалануға дайын болады.

6. Кейінгі өңдеу: Құйылған металл бөлшектері тазалауды қажет етуі мүмкін — мысалы, қалып қалдықтарын жою үшін — немесе олар пайдалануға дайын болғанға дейін өңдеуден кейінгі басқа қадамдар.

Металл құюдың артықшылықтары

Соғу немесе CNC өңдеу сияқты басқа металл өңдеу нұсқаларына қарағанда металл құюды таңдаудың көптеген себептері бар. Металл құюдың кейбір негізгі артықшылықтары:

• Жаппай өндіріске жарамды
• Үлкен және ауыр бөлшектерді шығара алады
• Қабырғалары өте қалың бөлшектерді шығара алады
• Үлкен бір бөліктен тұратын бөлшектерге қолайлы (жинақталған құрамдас бөліктерге қарағанда)
• Тамаша көтеру қасиеттері
• Кейбір жеңіл қорытпалар үшін өте қолайлы
• Материалдың әмбебаптығы

Металл құюдың шектеулеріне сөзсіз ақаулар, шектеулі өлшемдік дәлдік (мысалы, CNC өңдеумен салыстырғанда), еңбек сыйымдылығы және әдетте жоғары ең төменгі тапсырыс мөлшерлері жатады.

Металл құюдың негізгі түрлері

Қалып құю

Күрделі және егжей-тегжейлі бөлшектерге арналған металды құюдың маңызды түрлерінің бірі, құю аспап ретінде қайта пайдалануға болатын екі аспаптық болат штамптарды пайдаланады. Процесс пластикалық инъекцияға ұқсас: балқытылған материал жоғары қысымда қуысқа күшпен түседі, бұл инженерлерге ұсақ бөлшектері бар бөлшектерді жасауға мүмкіндік береді.

Тапсырыс беретін штамптарды жасау құны жоғары, бұл процесті жаппай өндірісте жиірек етеді. Алайда, бұл матрицаларды шығарғаннан кейін бірнеше рет қолдануға болады. Қалыптан жасалған құймалар, әдетте, тамаша бетті өңдеуге ие.

Алюминий құю және магний құю екеуі де жоғары сапалы бөлшектер үшін кеңінен қолданылады.

Гравитациялық құю

Қалып құю сияқты, гравитациялық құю - қайта пайдалануға болатын металл қалып арқылы металды құю тәсілі. Дегенмен, гравитациялық құю сұйық металды қысымға емес, қалып арқылы жоғарыдан төменге жылжыту үшін гравитациялық күштерге сүйенеді. Қалыптарды бірінші құйма алдында алдын ала қыздыру керек және термиялық шаршағыштығы төмен болғандықтан көбінесе шойыннан жасалады.

Гравитациялық құю барлық басқа металды құю әдістерінен бұрын пайда болды, гравитациялық құйма бөліктері мыңдаған жылдар бойы бар. Бұл қалыпты құюдың тұрақты түрі; гравитациялық құю процесіне баламаларға газ қысымы мен вакуум кіреді.

Инвестициялық құю (жоғалған балауыз құю)

Инвестициялық құю немесе жоғалған балауызды құю - жұмсалатын үлгі мен қалып арқылы металды құю тәсілі: екі элемент те құю процесінде жойылады (бірақ балқытылған балауызды жиі қайта пайдалануға болады).

Гравитациялық құю сияқты, инвестициялық құю мыңдаған жылдар болды. Жоғалған балауызды құю процесі кезінде қалып жасау үшін үлгінің айналасына отқа төзімді материал құймас бұрын, кейде қолмен, кейде шайырлы 3D принтерді пайдаланып, балауыздан немесе оған тең материалдан үлгі жасалады.

Инвестиция - бұл өрнектің айналасында қолданылатын керамикалық қабат, содан кейін балқытылған металл үшін қалып ретінде қызмет етеді. Бұл керамикалық қабат жою деп аталатын процесте жойылады.

Құм құю

Құм құю - металды құюдың қарапайым, ғасырлар бойы қолданылған әдісі және балама әдістерге қарағанда қол жетімді. Ол қалып материалы ретінде құмды (саз сияқты байланыстырушы материалмен араласқан) пайдаланады, ал қалыптар жоғары ыстыққа төтеп бере алады.

Құм құю процесінде өрнек колба деп аталатын арнайы қораптағы құмға батырылады. Үлгінің айналасына құмды тығыздау арқылы балқытылған металды құюға болатын қалып жасауға болады.

Металл құю процесінде қолданылатын құм жасыл құм (ылғалды саз) немесе ауаға арналған құм (желімделген құрғақ құм) болуы мүмкін.

Басқа құю процестері

Өндірісте металды құюдың тағы ондаған процестері бар, соның ішінде саздақ қалыптау және қабықпен қалыптау - жұмсалатын қалыптау процестері - және орталықтан тепкіш құю және үздіксіз құю сияқты тұрақты қалыптау процестері.

Құю қысымы: жоғары немесе төмен?

Металл құю бағалы металл өңдеу процесі болып табылады және оны келесі екі санатқа бөлуге болады: жоғары қысымды құю және төмен қысымды құю. Дұрыс қысымды таңдау материал, қабырға қалыңдығы және бөлік өлшемі сияқты факторларға байланысты.

Жоғары қысымды құю төмен қысымды құюға қарағанда кең таралған әдіс болып табылады және екі есе жиі қолданылады.

Алюминий және мырыш сияқты жұмсақ қорытпалар үшін өте қолайлы, жоғары қысымды құю сұйық металды қалыпқа жоғары қысыммен және жоғары жылдамдықпен мәжбүрлеуді қамтиды, қалыпты жабық ұстау үшін күшті престі қажет етеді. Сондықтан процесс төмен қысымды құюға қарағанда қымбатырақ.

Жоғары қысымды құюдың артықшылықтары:

• Жылдам өндіріс
• Жұқа қабырғалар болуы мүмкін
• Тегіс бетті өңдеу
• Минималды шөгу

Төмен қысымды құю - балқытылған металды қалыпқа жұмсақ түрде итеретін құюдың баяу түрі. Ол төмен балқу температурасы бар қорытпаларға жарамды. Жоғары қысымды құюға қарағанда баяуырақ болса да, төмен қысымда металды құю процесі күрделі геометриялар үшін қолайлы және өте берік бөлшектерді жасай алады.

Төмен қысымды құюдың артықшылықтары:

• Күшті бөліктер
• Күрделі геометриялар

Құйылатын металдар

Құю процесіне әртүрлі металдар қолайлы. Дегенмен, Kbear Metal қабылдаған ең көп таралған үш құю материалы - алюминий, мырыш және магний.

Алюминий құю

Алюминийді құю - алюминийді қалыптастырудың ең кең таралған құралы. Ол A380 және A383 сияқты қорытпалардан трансмиссиялар мен қозғалтқыштар сияқты өнеркәсіптік және автомобиль бөлшектері сияқты заттарды өндіру үшін қолданылады.

Алюминий құюды орындаудың бірнеше жолы бар. Алюминий құю жылдамдығы мен тамаша бетінің әрлеуіне байланысты жоғары көлемді өндіріс үшін тамаша; тұрақты қалып құюы аса берік алюминий бөлшектеріне жарамды; ал құм құю шағын мөлшердегі және күрделі геометриялық алюминийді құюға сәйкес келеді.

Құю процесіне қарамастан, алюминий құю күшті және жеңіл бөлшектерді жасайды және сондықтан өте жан-жақты.

Мырыш құю

Мырыш қорытпалары құюға жарамды танымал, қол жетімді және кең таралған металдар болып табылады. Мырыш құю әдетте жоғары қысымды құюды қамтиды, бұл жоғары өндіріс жылдамдығына және өңдеуден кейінгі минималды талаптарға мүмкіндік береді.

Мырыш құюдың жоғары өтімділігіне байланысты мырыш құюы қабырғалары өте жұқа және ұсақ бөлшектері бар бөлшектерге әкелуі мүмкін. Мырышты жақсы біріктіру үшін суық күйде де жасауға болады.

Өндірушілер ZAMAK мырыш қорытпаларын немесе мырыш-алюминий (ZA) қорытпаларын таңдай алады. Құйылған мырыш бөлшектеріне автомобиль компоненттері, ауа баптау бөлшектері және электрондық компоненттер кіреді.

Магний құю

Құю, атап айтқанда, жоғары қысымды құю - магний бөлшектерін жасау үшін ең көп таралған металл өңдеу процесі, магний бөлшектері өндірісінің шамамен 98% құрайды.

Магний барлық құрылымдық металдардың ішіндегі ең жеңілі болғандықтан, жеңіл салмақты қолдану үшін өте қолайлы. Магний құюының басқа артықшылықтары өте жұқа қабырғаларды, тамаша бөлшектерді және жақсы қаттылық пен салмақ қатынасын қамтиды.

Аз мөлшерде магний бөлшектерін гипс құю арқылы жасауға болады, дегенмен магнийді құю кәсіби қолданбалар үшін жақсы.

Қорытынды

Қорытындысында, металл құю күрделі машина құрамдас бөліктерінен ірі өнеркәсіптік құрылымдарға дейінгі көптеген өнімдерді өндіруге мүмкіндік беретін ғасырлар бойы айтарлықтай дамып келе жатқан уақытты талап ететін өндіріс процесі. Оның әмбебаптығы мен тиімділігі оны автомобиль, аэроғарыш және тұтыну тауарларын қоса алғанда, көптеген салаларда таңдаулы таңдау жасайды.

Құюдың әртүрлі әдістері - құюдан құмды құюға дейін - әртүрлі қолданбаларға бейімделген ерекше артықшылықтарды ұсынады, бұл инженерлерге нақты конструкцияларға, төзімділіктерге және материал қасиеттеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Ықтимал ақаулар және жоғары еңбек талаптары сияқты кейбір тән шектеулерге қарамастан, металды құюдың артықшылықтары, соның ішінде жаппай өндірістің үнемділігі мен материалдың әмбебаптығы оның заманауи өндірістегі маңызды рөлін нығайтуды жалғастыруда.

Өндірушілер күрделі геометриялар мен жеңіл құрамдас бөліктерге сұраныстың артуына байланысты, металл құю процестеріндегі инновациялар дәлдік пен тиімділікті үздіксіз жақсартуға жол ашады. Металл құюдың негіздері мен қыр-сырын түсіне отырып, сала мамандары осы құнды өндіріс техникасын жақсырақ пайдалана отырып, бүгінгі күннің қатаң өнімділік стандарттарына сай келетін жоғары сапалы металл бөлшектерін жасай алады.

Анықтамалар

• Британ энциклопедиясы. “Металл құю.” Британника
• ASM International. “Құю процестері.” ASM.org
• Шмид, Х. (2019). Инженерлік материалдардың өндірістік процестері. Pearson Education.
• Д.Ф.Причетт. (2012). Құю технологиясы. Woodhead Publishing.
• Каллистер, В.Д., & Rethwisch, D. G. (2018). Материалтану және инженерия: Кіріспе. Уайли.