Сравнение литья под давлением с водяной и газовой поддержкой

Сравнивая технологию литья под давлением с водяной поддержкой и технологию литья с газовой поддержкой, основное различие заключается в природе используемых вспомогательных формовочных сред. Одна — жидкость, а другая — газообразный азот; вода несжимаема, а газ сжимаем. Вязкость воды выше, чем у газа, а теплопроводность воды в 40 раз выше, чем у газа, теплоемкость воды в 4 раза больше, чем у газа. Хотя теория литья с водяной и газовой поддержкой одинакова, большинство техников считают, что литье с водяной поддержкой не заменит литье с газовой поддержкой, это зависит от применения и формы.

Преимущества литья с водяной и газовой поддержкой следующие:

1. Значительное сокращение времени охлаждения детали. Литье с водяной поддержкой заключается в впрыскивании воды высокого давления (30 МПа) при определенной температуре (10–80°C) в полость и сердечник, так что вода может непосредственно охлаждать изделие изнутри полости и сердечника толщины стенки изделия. Этот вид охлаждения является достаточным и действует равномерно от внутренней части к внешней части формы изделия, эффект хороший, поэтому цикл формования изделия может быть значительно сокращен. Исследования показали, что время цикла охлаждения при литье с водяной поддержкой составляет всего 25% или даже меньше, чем при литье с газовой поддержкой. Для изделия с диаметром формования 10 мм и толщиной стенки 1,0–1,5 мм время литья с газовой поддержкой составляет 60 секунд, а с водяной — 15 секунд; для изделия с диаметром формования 30 мм и толщиной стенки 2,5–3,0 мм время литья с газовой поддержкой занимает 180 секунд, а с водяной — всего 40 секунд;

2. Возможность создания большего полого сечения. Поскольку литье с водяной поддержкой может производиться двумя процессами — методом снаряда и методом водяного впрыска, метод снаряда требует только увеличения диаметра снаряда для производства полых трубных изделий большого диаметра.

3. Внутренняя стенка гладкая, а равномерное охлаждение уменьшает деформацию детали. Поскольку температура воды, используемой при литье с водяной поддержкой, значительно ниже температуры расплава, граница между водой, впрыскиваемой в полость формы с сердечником, и высокотемпературным расплавом сразу образует гладкую высоковязкую затвердевшую пленку из-за быстрого снижения температуры расплава. Вода внутри пленки равномерно давит наружу под действием давления, а толщина стенки изделия, еще не затвердевшая, сжимается и утончается, но вода не проникает через затвердевшую пленку в толщину стенки. Расплав на передней стороне потока воды под действием давления воды движется вперед, что позволяет получить изделие с более толстой стенкой и гладкой внутренней поверхностью;

4. Сечение стенки более равномерное. Во время литья с газовой поддержкой из-за плохой теплопередачи и низкой скорости охлаждения внутри полости и сердечника изделия образуется более грубая кристаллическая структура внутри. Напротив, при литье с водяной поддержкой благодаря хорошему охлаждающему эффекту воды внутри внутренняя структура изделия схожа с обычным литьем под давлением, то есть структура материала в сечении изделия более симметрична, и изделие имеет меньшую кристаллическую фазу.

5. Стоимость воды низкая и ее легко достать при использовании литья с водяной поддержкой.

Потенциальные недостатки литья с водяной поддержкой:

(1) Утечка воды вызывает ржавчину формы, а электронные компоненты подвержены короткому замыканию. Поскольку электронные компоненты, такие как горячий канал и датчик давления на форме, могут закоротить и сгореть при контакте с водой, литье с водяной поддержкой сложно контролировать из-за невозможности управления давлением и объемом воды в начале настройки, что приведет к попаданию воды на форму и электронные компоненты и вызовет их повреждение. Если полость и сторона сердечника формы часто подвергаются воздействию воды, они будут ржаветь и потребуют частой полировки и обслуживания формы;

(2) Машина для водяного впрыска имеет большие размеры. Оборудование для литья с водяной поддержкой значительно больше, чем оборудование для газовой поддержки, и в настоящее время в Китае нет зрелых производителей оборудования для литья с водяной поддержкой. Более зрелые и успешные коммерческие производители оборудования находятся в Германии, и все оборудование необходимо импортировать;

(3) Процесс литья с водяной поддержкой имеет большие ограничения по сравнению с процессом литья с газовой поддержкой и не подходит для всех деталей;

(4) Материалов для литья с водяной поддержкой меньше, и новые материалы нужно специально разрабатывать для литья с водяной поддержкой. Многие материалы требуют многократных испытаний и улучшений перед использованием. Самый ранний пластик для литья с водяной поддержкой был разработан BASF. PA66+GF30 используется для формирования охлаждающего коллектора двигателя EA888 Volkswagen.