Графитовая форма для литья под давлением для лаборатории

Почему графит можно рассматривать как материал для изготовления форм для литья под давлением в лабораторных условиях

Устойчивость к высоким температурам: графит может выдерживать очень высокие температуры (значительно выше точки плавления большинства распространенных сплавов для литья под давлением, таких как алюминий, цинк и магний). Это его основное преимущество. Это делает его пригодным для экспериментального литья под давлением с материалами с более высокой температурой плавления или для процессов, где ожидается высокая температура.

Хорошая теплопроводность: графит хорошо проводит тепло, что может способствовать равномерному охлаждению отливки, потенциально уменьшая пористость и улучшая механические свойства. Это не так важно во многих лабораторных условиях, где скорость производства не является основной целью.

Смазывающая способность: графит обладает естественной смазывающей способностью. Это может способствовать легкому извлечению отливки из формы. Это также может снизить потребность во внешних разделительных смазках для форм, которые могут быть проблемой загрязнения в исследованиях.

Обрабатываемость: графит относительно легко поддается обработке, особенно по сравнению с закаленными инструментальными сталями. Это делает его привлекательным для создания сложных геометрий форм в лабораторных условиях, где вы можете итерировать проекты.

Химическая инертность: Графит, как правило, инертен по отношению ко многим расплавленным металлам, что снижает риск реакции и загрязнения.

Почему графит может не подойти для форм для литья под давлением (особенно в производстве):

Низкая прочность и хрупкость: графит намного слабее стали. Он склонен к растрескиванию и сколам под давлением, особенно при высоких усилиях зажима при литье под давлением. Это существенное ограничение.

Пористость: графит может быть пористым, что может привести к захвату газа в отливке или проникновению расплавленного металла в материал формы. Специальные сорта графита могут смягчить это.

Окисление: при высоких температурах на воздухе графит окисляется до CO и CO2. Это может привести к эрозии формы и потенциальному загрязнению отливки. Часто требуется защитная атмосфера (например, инертный газ).

Износостойкость: графит изнашивается быстрее, чем закаленная сталь, особенно в абразивных условиях. Это приводит к сокращению срока службы формы, особенно при крупносерийном производстве.

Стоимость: хотя стоимость сырья для некоторых сортов графита может быть ниже, чем для инструментальной стали, стоимость специализированных, высокочистых и высокоплотных графитов, подходящих для сложных применений, может быть значительной.

Отделка поверхности: получение очень гладкой поверхности графита может быть сложной задачей по сравнению с полированными стальными формами. Это может повлиять на качество поверхности литой детали.

Стабильность размеров: коэффициент теплового расширения графита отличается от большинства литейных сплавов. Это может привести к напряжениям во время охлаждения и потенциальным неточностям при литье.

Соображения по использованию графитовых форм для литья под давлением в лабораторных условиях:

Выбор сплава: сосредоточьтесь на сплавах с более низкими температурами плавления и более низкими зажимными давлениями. Алюминиевые и цинковые сплавы подходят больше, чем медные сплавы. Следует избегать сплавов, которые особенно агрессивны к графиту.

Конструкция пресс-формы:

Простота: проектируйте простую геометрию пресс-формы, чтобы минимизировать концентрацию напряжений. Избегайте острых углов.

Усиление: рассмотрите возможность усиления графитовой пресс-формы стальной рамой или опорной конструкцией для обеспечения дополнительной прочности и предотвращения растрескивания.

Углы наклона: используйте большие углы наклона, чтобы облегчить выталкивание и снизить нагрузку на пресс-форму.

Вентиляция: обеспечьте достаточную вентиляцию для удаления газов и предотвращения пористости в отливке. Пористость графита, хотя и является в некотором роде негативным фактором, на самом деле может помочь с вентиляцией, если ею правильно управлять.

Толщина пресс-формы: используйте более толстые секции пресс-формы для повышения прочности и жесткости.

Машина для литья под давлением:

Низкое усилие зажима: используйте машину для литья под давлением с регулируемым усилием зажима и установите его как можно ниже, не допуская при этом заусенцев.

Точный контроль температуры: точный контроль температуры имеет решающее значение для минимизации термических напряжений и окисления.

Система выталкивания: хорошо спроектированная система выталкивания имеет важное значение для извлечения отливки без повреждения графитовой формы.

Окружающая среда:

Защитная атмосфера: используйте атмосферу инертного газа (например, аргона или азота), чтобы минимизировать окисление графитовой формы при высоких температурах. Это особенно важно для длительных циклов.

Вакуумное литье под давлением: если возможно, рассмотрите вакуумное литье под давлением, чтобы уменьшить пористость и улучшить качество литья.

Марка графита:

Высокая плотность: выберите высокоплотный мелкозернистый сорт графита с низкой пористостью. Часто предпочтительным является изостатически спрессованный графит. Попросите поставщиков графита дать рекомендации на основе вашего конкретного сплава и параметров литья.

Пропитка: рассмотрите возможность использования сорта графита, пропитанного смолой или металлом, для снижения пористости и повышения прочности. Это увеличит стоимость.

Обработка поверхности:

Покрытие: нанесение тонкого слоя защитного материала (например, карбида кремния, нитрида бора) может помочь снизить окисление, улучшить износостойкость и предотвратить проникновение металла. Убедитесь, что покрытие не реагирует с расплавленным металлом.

Полировка: хотя это и сложно, полировка поверхности формы насколько это возможно улучшит качество поверхности отливки.

Разделение форм: используйте разделительное средство экономно. Выберите то, которое совместимо как с графитовой формой, так и с литейным сплавом.

Безопасность: графитовая пыль является проводящей и может представлять опасность возгорания. Используйте соответствующие меры по борьбе с пылью. Используйте соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая респиратор, перчатки и защиту для глаз.