Литье и ковка: различия и выбор

В современной промышленности и повседневной жизни металлические изделия используются в самых разных сферах, от механических деталей, трубопроводной арматуры до конструктивных элементов зданий и промышленного оборудования, неотделимых от обработки и производства металла.

Производство этих металлических деталей и изделий включает в себя различные процессы, в том числе резку, гибку, сварку, механическую обработку, штамповку, литье и ковка, и многие другие.

Однако из множества способов формования металлов только литье и ковка могут изменять форму металла изнутри, что позволяет вносить более глубокие изменения в конструкцию и оптимизировать эксплуатационные характеристики.

● Литье предполагает нагрев металла до расплавления, заливку его в форму и охлаждение для придания нужной формы;

●Ковка, напротив, предполагает изменение формы металла в твердом состоянии за счет совместного воздействия тепловой и механической энергии.

Между этими двумя методами существуют существенные различия по принципу действия, характеристикам готового изделия и областям применения. Как промышленная производственная и инжиниринговая компания, специализирующаяся на формовке и обработке металлов, мы рассмотрим в этой статье различия между литье и ковка, их соответствующие преимущества и применимые отрасли, а также предоставим вам практическое руководство по выбору подходящего процесса.

Преимущества литье и ковка

Что такое литье?

Литье — это производственный процесс, при котором металл нагревается до расплавленного состояния, затем заливается в заранее изготовленную форму, которая охлаждается и застывает, а затем снимается с формы. Он подходит для массового производства и может использоваться для изготовления деталей точно такой же формы снова и снова с использованием одной и той же формы.

Преимущества литья заключаются в следующем:

Практически не существует верхнего предела веса отливок, что позволяет изготавливать от небольших деталей до очень крупных компонентов.

Можно использовать широкий спектр материалов, причем доступны практически все металлы и сплавы.

Такие элементы, как хром, никель и молибден, могут быть добавлены в жидком состоянии металла, что облегчает получение специальных сплавов, чего труднее добиться при ковке.

Стоимость изготовления пресс-формы относительно невысока.

Подходит для средних и крупных объемов производства.

Можно легко изготовить детали со сложной структурой и точными деталями.

Что такое ковка?

Ковка — это процесс придания металлу формы в твердом состоянии путем приложения давления (с помощью молота или штампа). В процессе ковки металл подвергается пластической деформации и образует непрерывный поток зерен, что повышает общую прочность и эффективно устраняет внутренние дефекты, такие как пористость и включения.

Преимущества ковки включают:

Изготовление деталей с превосходными механическими свойствами и более высокой прочностью по сравнению с большинством других методов обработки.

Выдающаяся ударопрочность, способная выдерживать ударные нагрузки лучше, чем аналогичные литые детали.

Более стабильное качество продукции благодаря отсутствию пористости, усадки, пустот и холодной сегрегации, характерных для литья.

Плотная зернистая структура, высокая механическая прочность, а в случае удовлетворения требований к прочности сплава драгоценных металлов требуется меньше.

Плотное зерно придает хорошую износостойкость, даже при более низкой твердости поковки, ее износостойкость может быть близка к более высокой твердости отливки, но с лучшим сопротивлением удару.

Классификация процессов литье и ковка

Как профессиональный производитель оборудования для формовки и обработки металлов, я хотел бы классифицировать процессы литье и ковка, основываясь на собственном опыте, накопленном за более чем 15 лет.

Какие процессы относятся к литью?

Типы процессов литья можно разделить на три основные категории, в зависимости от способа использования формы и характеристик формовки:

Литье в постоянную форму

Литье в постоянные формы — это процесс, в котором используются многоразовые металлические формы (обычно из чугуна, стали или графита) для формирования металлических деталей, которые подходят для массового производства стабильных по размерам и постоянных металлических деталей. Основные типы включают:

Литье в гравитационные металлические формы: полагается на собственную силу тяжести металла для заполнения формы, процесс прост, недорог, подходит для алюминиевых, магниевых, медных сплавов, например, для среднего и крупносерийного производства.

Литье в эмалированные металлические формы: для изготовления легких, полых по структуре деталей, путем контроля толщины металла, затвердевшего в форме, для достижения формовки, подходит для декоративных деталей и не несущих нагрузку деталей.

Литье в металлические формы под низким давлением: использование низкого давления газа для проталкивания металла в полость формы снизу для уменьшения количества включений и пористости, подходит для сложных форм, тонкостенных деталей из высокопроизводительных алюминиевых сплавов.

Литье в металлические формы с использованием вакуума: создание вакуума в полости формы для втягивания металла, уменьшения пористости и улучшения плотности, подходит для точных, высокопрочных деталей, таких как компоненты аэрокосмического и медицинского оборудования.

Литье в расходуемые формы

Расходуемые формы разрушаются в процессе литья и подходят для гибкого производства широкого спектра фасонных деталей. Основные типы включают:

Литье в песчаные формы: наиболее распространенный процесс, недорогой, подходит для больших размеров и жаропрочных металлов, но имеет более шероховатую поверхность.

Литье в оболочку: используется песок, покрытый смолой, для формирования тонкой оболочки, с более высокой точностью и качеством поверхности, чем у песка.

Литье по выплавляемым моделям: также известно как литье по выплавляемым моделям, высокая точность, гладкая поверхность, подходит для сложных деталей из высокопроизводительных сплавов.

Литье в гипсовую форму: сильная способность к копированию поверхности, высокая точность, но не подходит для металлов с высокой температурой плавления.

Литье в исчезающую форму: модель изготавливается из пены, заливается непосредственно газификацией для формирования полости, подходит для общей сложной структуры производства деталей.

Другие способы литья

В дополнение к двум вышеперечисленным категориям, существуют некоторые специальные применения методов литья:

Литье под давлением: использование высокого давления быстрого заполнения металла, высокая эффективность производства, подходит для массового производства сложных форм, высокая точность размеров деталей из цветных металлов.

Центробежное литье: за счет центробежной силы металл равномерно распределяется по внутренней стенке формы, обычно используется в производстве труб, кольцеобразных деталей и т.д..

Непрерывное литье: используется для непрерывного производства металлических профилей, широко применяется в металлургической промышленности, например, в производстве стали и алюминия.

Услуги LVXUN по литью металла

Какие процессы включает в себя ковка?

Типы процессов ковки можно классифицировать в основном по трем аспектам: температура, метод формовки и материал.

Классификация по температуре:

Горячая ковка: осуществляется при условии, что металл выше температуры рекристаллизации, обладает хорошей пластичностью и низкой устойчивостью к деформации, подходит для изготовления крупных или сложных по форме деталей.

Теплая ковка: при температуре металла ниже температуры рекристаллизации, но выше комнатной температуры, как для уменьшения усилия формовки, так и для уменьшения окисления и деформации при закалке.

Холодная ковка: осуществляется при комнатной температуре, отличается высокой точностью размеров, хорошим качеством поверхности, но требует большего усилия формовки.

Классифицируется в зависимости от процесса:

Открытая штамповка (свободная ковка): металлические заготовки на плоской наковальне или простая формовка инструмента, подходит для производства крупных или мелких партий изделий.

Закрытая ковка (штамповка): формовка металла в полости формы, высокая точность размеров, высокая эффективность производства, подходит для массового производства.

Классифицируется по материалу:

Стальная ковка: изготавливается из углеродистой или легированной стали, широко используется в машиностроении, автомобилестроении, авиации и других областях.

Алюминиевая ковка: легкий вес, хорошая коррозионная стойкость, широко используется в аэрокосмической промышленности, автомобильных легких деталей.

Латунная ковка и бронзовая ковка: хорошая износостойкость и коррозионная стойкость, в основном используется для трубопроводной арматуры, клапанов и декоративных деталей.

Конкретная разница между литье и ковка

Всестороннее внедрение двух основных частей выше, мы можем сделать вывод, что: литье производится путем плавления, заливки и затвердевания, в то время как ковка в случае поддержания твердого состояния через физическое внешнее формование ковки. В результате этих двух процессов получаются конечные продукты с совершенно разными характеристиками.

Решая, какой процесс лучше всего подходит для вашего проекта, важно четко определить приоритеты: требуется ли сложная форма? Большие ли размеры? Требуется ли высокая прочность? Наиболее распространенные соображения при выборе между литье и ковка приведены в таблице ниже.

Факторы выбора	Ковка металла	Литье металла
Структурная целостность	Высокая прочность, стабильные свойства материала	Высокая пористость, склонность к дефектам
Геометрическая сложность	Нетрицательно подходит для сложных геометрий	Поддерживает высокую сложность и строгие допуски
Размер изделия	Ограничения по размеру и толщине; большие размеры труднее обрабатывать	Совместимо с различными размерами
Выбор материала	Ограниченный ассортимент сплавов	Подходит для практически всех металлов
Вторичная обработка	В основном для регулировки размеров и оптимизации поверхности, с небольшим объемом обработки	Помимо регулировки размеров часто требует выявления и обработки потенциальных дефектов
Стоимость	Более экономично для среднего и крупного производства	Обычно ниже, чем ковка, в зависимости от конкретного процесса

Если после прочтения таблицы вы все еще не уверены, какой процесс выбрать, не волнуйтесь, ниже также есть специальный текст.

Конкретные различия между литье и ковка в основном заключаются в следующих областях:

Метод формовки

Литье — это нагрев металла до расплавленного состояния, а затем заливка в форму, охлаждение и затвердевание для формирования; ковка — в случае, когда металл остается твердым, путем прессования, забивания или выдавливания и других механических сил для изменения формы.

Зернистая структура и прочность

Ковка в процессе формовки растягивает зерна металла, так что зерна располагаются в определенном направлении и остаются непрерывными, что повышает прочность и вязкость металла, ударопрочность, нелегко сломать; литье нарушает первоначальный поток зерен, металл затвердевает, зерна беспорядочно ориентированы, общая прочность и вязкость относительно низкая.

Ограничения по размеру и форме

Литье практически не ограничено в размерах, может производить очень крупные (даже более ста тонн) и сложной формы детали; ковка по мощности оборудования и ограничениям пластичности металла, затрудняет обработку негабаритных или сложных по геометрической форме деталей.

Выбор материала и сплава

Сырьем для ковки обычно служит стандартная заготовка или тип сплава, предоставляемый сталелитейным заводом, с ограниченным выбором; литье может быть выплавлено в самом литейном цехе, что позволяет более гибко использовать специальные сплавы и снизить производственные затраты.

Внутренняя масса и распределение прочности

Поковки имеют более высокую прочность и усталостную прочность в определенном направлении и особенно подходят для деталей, подвергающихся ударам и высоким нагрузкам; отливки имеют более равномерное распределение прочности и подходят для деталей, требующих постоянных характеристик по всей длине.

Стоимость и производительность

При производстве сложных деталей в форме коэффициент использования литья высокий, припуск на обработку небольшой, стоимость относительно низкая; при ковке потребление энергии и требования к оборудованию высокие, стоимость обычно выше, чем при литье, но готовый продукт имеет отличные характеристики.

Сценарий применения

Литье подходит для недорогих, больших размеров, сложной структуры или использования специальных сплавов, таких как насосы, корпуса, механические компоненты и т.д.; ковка подходит для требований высокопрочных, высокожестких и высоконадежных деталей, таких как коленчатые валы, шестерни и так далее.

Что лучше, литье и ковка?

В целом, литье, как правило, является более дешевым и универсальным вариантом, в то время как ковка обеспечивает более высокую прочность и износостойкость. Какой именно процесс лучше, зависит от приоритетов вашего проекта. Если приоритетом является низкая стоимость, специальные сплавы и сложная геометрия, то лучшим выбором может стать литье. Однако если во главу угла ставится прочность и структурная целостность, лучшим выбором может стать ковка.

Обсудите ваши потребности в литье и ковка с LVXUN

С компанией LVXUN вам не придется мучиться над выбором между литье и ковка. Наша техническая команда посоветует вам наиболее подходящий процесс обработки металла, который поможет вам изготовить необходимый продукт. Если ваши детали сложны и требуют крупносерийного производства, повышенной прочности или даже послепроизводственной механической обработки и обработки поверхности, наши услуги по изготовлению удовлетворят ваши потребности.

Готовы приступить к реализации своего проекта по литью или ковке? Свяжитесь с нами сегодня.