Простое литье под давлением – это упрощенный процесс., low-barrier metal-forming technology that bridges the gap between industrial-grade die casting and traditional gravity casting. Unlike high-pressure die casting (which requires million-dollar machines), это полагается на gravity-assisted filling + manual/light pressurization to produce functional parts—making it ideal for small workshops, разработка прототипа, educational projects, or emergency maintenance. While it can’t match industrial processes in precision or speed, its low cost, Гибкость, and quick setup (так же быстро, как 2 hours from mold prep to first part) make it irreplaceable for specific scenarios. This article systematically breaks down its core principles, step-by-step implementation, problem-solving strategies, and practical applications to help you master this accessible technology.
1. Основное определение & Key Characteristics of Simple Die Casting
Чтобы не путать с промышленным литьем под давлением, очень важно разъяснить, что такое простое литье под давлением, а что нет.. В этом разделе используется Общая структура баллов ключевые термины выделены для ясности.
1.1 Фундаментальное определение
Простое литье под давлением — это недорогой процесс обработки металлов давлением, в котором используется gravity to fill mold cavities with molten metal и manual/light mechanical pressure (НАПРИМЕР., modified screw jacks, lever systems) to reduce porosity and ensure dimensional stability. It eliminates the need for industrial-grade hydraulic systems, complex cooling circuits, or automated feeding—relying instead on basic tools (small furnaces, hand-operated presses) and simplified molds.
Its core goal is not mass production, но rapid validation: creating functional parts to test designs, repair equipment, or demonstrate casting principles—all at a fraction of the cost of industrial processes.
1.2 Ключевые характеристики (против. Industrial Die Casting)
The table below highlights the critical differences between simple and industrial die casting to set realistic expectations:
| Характеристика | Simple Die Casting | Industrial Die Casting |
| Pressure Source | Manual/light mechanical (5-50 кН; 0.5-5 МПА) | Hydraulic/pneumatic (100-50,000 кН; 10-175 МПА) |
| Стоимость оборудования | \(500-\)5,000 (small furnace, modified press, basic molds) | \(500,000-\)5М (high-pressure machines, Точность умирает, автоматизация) |
| Время настройки | 1-2 часы (mold prep + Материал таяния) | 1-3 месяцы (die machining + калибровка машины) |
| Tolerance Grade | IT12-IT14 (±0.5-1.0 mm for small parts) | IT8-IT11 (±0.05-0.2 mm) |
| Шероховатость поверхности | Раствор 6.3-12.5 мкм (requires sanding for smoothness) | Раствор 1.6-3.2 мкм (near-finish quality) |
| Пригодность партии | 1-100 parts/run (маленькая партия, on-demand) | 10,000+ parts/run (массовое производство) |
2. Step-by-Step Implementation: From Preparation to Post-Processing
Simple die casting’s strength lies in its simplicity—but success still requires following a structured workflow. В этом разделе используется линейная структура повествования with specific parameters and tool recommendations.
2.1 Фаза 1: Материал & Подготовка инструмента (Критическое для успеха)
The right materials and tools prevent 80% of common defects (НАПРИМЕР., sticking, пористость). Ниже приведен checklist of essentials with practical tips:
| Категория | Items | Спецификации & Советы |
| Металлические сплавы | – Zinc-based alloys (Нагрузки 3, melting point 380-385°C)- Aluminum-silicon alloys (ADC12, melting point 570-620°C)- Wood’s metal (низкий расплав, 70°C—for educational demos) | – Avoid high-melt metals (чугун, сталь): Require industrial furnaces.- Recycle waste aluminum (НАПРИМЕР., банки с газировкой) для практики — экономично, но тщательно очищает (удалить краску/пластик). |
| Материалы плесени | – Стальные пластины (толщина ≥20 мм, А36 или 45# сталь)- Чугун (лучшее удержание тепла, чем сталь, меньшее тепловое расширение) | – Используйте проволочную резку для обработки полостей (обеспечивает Ra ≤6,3 мкм для легкого извлечения из формы).- Просверлите выпускные отверстия диаметром 2–3 мм в самой высокой точке полости — это важно для уменьшения пористости.. |
| Инструменты | – Таяние: Маленькая электрическая печь (500-1000W.) или коксовый тигель- Pressurization: Модифицированный винтовой домкрат (5-10 nk емкость) или нажмите рычаг- Безопасность: Термостойкие перчатки, защитная маска для лица, порошковый огнетушитель | – Избегайте пропановых горелок для плавления: Нагреть неравномерно, increasing oxide formation.- Wrap the crucible in asbestos tape to retain heat (reduces re-melting time). |
| Auxiliaries | – Release agent: Graphite powder + machine oil (1:3 соотношение) or zinc oxide solution- Уборка: Wire brushes (for mold oxide removal), ацетон (for degreasing) | – Test release agent on a scrap mold first: Too thick causes surface defects; too thin leads to sticking. |
2.2 Фаза 2: Mold Pretreatment (Avoids Sticking & Усадка)
Mold preparation is the most overlooked step—skimping here causes 60% of simple die casting failures. Следуйте этим трем шагам:
- Thorough Cleaning: Use a wire brush to remove oxide scales from the cavity, then wipe with acetone to eliminate oil stains. Even a small amount of oil burns during casting, creating porosity.
- Предварительно нагреть: Heat the mold to 150-200°C (use a propane torch with a temperature gun for monitoring). Cold molds cause molten metal to solidify too fast, leading to shrinkage and underfilling.
- Release Agent Application: Spray or brush a thin layer of release agent (0.1-0.2мм толщиной) on the cavity surface. Пусть это высохнет для 2-3 minutes—this forms a barrier between the metal and mold, предотвращение адгезии.
2.3 Фаза 3: Таяние & Залив (Температура управления & Скорость)
The goal here is to get molten metal into the mold smoothly, with minimal oxidation:
- Контроль температуры плавления:
- Цинковые сплавы (Нагрузки 3): 400-420° C. (ищите яркий, прозрачная жидкость – без темных оксидов).
- Алюминиевые сплавы (ADC12): 720-760° C. (жидкость становится ярко-серебристой; перемешать стальным стержнем, чтобы удалить плавающие примеси).
- Используйте цифровой термометр для контроля температуры — перегрев (НАПРИМЕР., >800°C for aluminum) увеличивает образование оксидов; недогрев приводит к плохой текучести.
- Техника заливки:
- Наклоните тигель и вылейте металл медленно вдоль боковой стенки формы (не прямо в полость). Это позволяет избежать разбрызгивания (который создает пузырьки воздуха) и защищает сердцевину формы (Если используется).
- Stop pouring when the metal level reaches the overflow groove (leave 1-2mm space for shrinkage). Overfilling causes flash (избыточный материал) that’s hard to trim.
2.4 Фаза 4: Pressurization & Охлаждение (Reduces Porosity)
Simple die casting’s light pressure is key to improving part quality—follow these rules:
- Время: Apply pressure immediately after pouring (в пределах 5-10 секунды). Delays let the metal start solidifying, making pressure ineffective.
- Применение давления: Use a screw jack to apply 5-10 kN of force (adjust based on part size: 5 кН для мелких деталей <100глин, 10 kN for larger parts <500глин). Maintain pressure for 5-10 минут — это сжимает воздушные зазоры и обеспечивает заполнение металлом всех деталей полости..
- Охлаждение: Дайте детали остыть под давлением, пока температура поверхности формы не упадет до <100° C. (осязаемый в перчатках). Внезапный сброс давления приводит к расширению детали., создание внутренних трещин.
2.5 Фаза 5: Демольд & Пост-обработка (Finishes the Part)
Бережное извлечение из формы и базовая обработка превращают необработанные отливки в функциональные детали.:
- Демольд: Постучите по задней стороне формы мягким молотком. (латунь или резина) ослабить часть. Если он придерживается, вставьте пластиковый клин (не металл — предотвращает повреждение плесенью) в линию пробора и осторожно подденьте.
- Обрезка: Use a hacksaw or angle grinder to cut off the gate (the metal channel connecting the part to the overflow). File sharp edges with 120# наждачная бумага.
- Сглаживание: Sand the part with 120# → 240# → 400# sandpaper to reduce roughness from Ra 12.5 мкм до РА 6.3 мкм. Для декоративных деталей, apply a metal polish (НАПРИМЕР., Brasso) for a shine.
- Снятие стресса (Необязательный): Heat small aluminum parts to 200-250°C for 30 минуты, then let them cool naturally. This eliminates internal stress caused by uneven cooling.
3. Common Problems & Proven Solutions (Troubleshooting Guide)
Even with careful preparation, могут возникнуть дефекты. The table below uses a problem-cause-solution structure to help you fix issues quickly:
| Тип дефекта | Основные причины | Step-by-Step Solutions |
| Пористость (Honeycomb Holes) | 1. Плохой выхлоп (blocked 2-3mm holes)2. Fast pouring (traps air)3. Mold too cold (causes rapid solidification) | 1. Ream exhaust holes with a 2.5mm drill bit to remove blockages.2. Slow pouring speed to 0.1-0.2 L/мин (use a small ladle to control flow).3. Increase mold preheating temperature by 30-50°C (НАПРИМЕР., from 150°C to 180°C). |
| Занижение (Неполное заполнение) | 1. Metal temperature too low (low fluidity)2. No overflow groove (no room for shrinkage)3. Narrow gate (restricts flow) | 1. Raise melting temperature by 20-30°C (НАПРИМЕР., ADC12 from 720°C to 750°C).2. Add a 5mm-wide overflow groove to the mold’s highest point.3. Widen the gate from 3mm to 5mm (use a file for small adjustments). |
| Mold Sticking | 1. Insufficient release agent2. Mold not cleaned (residual oxide scales)3. Demolded too early (metal still soft) | 1. Apply a second thin layer of release agent (графит + масло) and let dry.2. Scrub the cavity with a wire brush and acetone to remove residues.3. Extend cooling time by 2-3 минуты (wait until mold surface is <80° C.). |
| Dimensional Deviation (Too Big/Small) | 1. Mold thermal expansion (steel expands when hot)2. No shrinkage allowance (metal shrinks when cooling)3. Uneven pressure (distorts the part) | 1. Switch to cast iron mold (меньшее тепловое расширение: 10.8×10⁻⁶/°C vs. сталь 13×10⁻⁶/°C).2. Добавлять 1.5-2% припуск на усадку конструкции формы (НАПРИМЕР., 100деталь мм → полость 102 мм).3. Используйте динамометрический ключ, чтобы обеспечить равномерное давление. (НАПРИМЕР., 20 Н·м для винтовых домкратов). |
4. Практические приложения: Где сияет простое литье под давлением
Простое литье под давлением не подходит для массового производства, но оно бесценно для четырех ключевых сценариев.. В этом разделе используются Примеры случая чтобы проиллюстрировать его реальную ценность:
4.1 Разработка прототипа (Быстрая проверка проекта)
Небольшим продуктовым командам часто нужны функциональные прототипы для проверки соответствия., чувствовать, и сборка — простое литье под давлением позволяет выполнить это за несколько часов., не недели.
Пример: Стартапу, разрабатывающему небольшой электроинструмент, требовался прототип алюминиевого корпуса двигателя.. Использование простого литья под давлением:
- Форма: 20mm steel plate, wire-cut cavity (расходы: $300).
- Материал: Recycled ADC12 aluminum (расходы: $20).
- Результат: First prototype ready in 3 часы; tested assembly with other parts, identified a 2mm misalignment in the mounting hole—fixed the mold and made a revised prototype the same day.
Экономия стоимости: против. 3D Печать (SLS aluminum: \(500/прототип) or industrial die casting (die cost: \)10,000)—saved 90%+ по прототипам затрат.
4.2 Образовательные демонстрации (Практическое обучение)
Schools and training centers use simple die casting to teach metal solidification principles—students see casting in action, not just read about it.
Настраивать: Use Wood’s metal (melts in hot water, 70° C.) and a plastic mold (safe for beginners). Students pour the molten metal, применить легкое давление, и наблюдайте, как он затвердевает, узнайте об усадке, выхлоп, и релиз-агенты из первых рук.
Выгода: 80% студентов сообщают о лучшем понимании кастинга по сравнению с. обучение по учебнику (для 2023 инженерное образование).
4.3 Аварийное обслуживание (Ремонт на месте)
В отдаленных районах или при поломках оборудования, простое литье под давлением позволяет быстро отремонтировать изношенные детали, избегая дорогостоящих простоев..
Пример: Редуктор трактора на ферме имел изношенный латунный корпус подшипника.. Использование простого литья под давлением:
- Форма: Песчаная форма (сделано на месте из песка + вода + глина, расходы: $5).
- Материал: Расплавленная старая латунная фурнитура (расходы: $15).
- Результат: Установлен отремонтированный корпус 4 часов — трактор снова в работе в тот же день. Промышленный ремонт занял бы 3 дни и стоимость $1,000+.
4.4 Художественный кастинг (Изготовленное на заказ металлическое искусство)
Художники используют простое литье под давлением. (в сочетании с техникой выплавляемого воска) создавать уникальные металлические скульптуры, сохраняя детали ручной работы, которые промышленные процессы невозможно воспроизвести.
Процесс: 1. Вырезать скульптуру из воска. 2. Сделайте вокруг него форму из песка.. 3. Расплавить бронзу или медь (использование небольшой печи). 4. Вылить в форму, применить легкое давление. 5. Разбейте форму, чтобы увидеть скульптуру..
Пример: Художник по металлу создал 5 медные чаши, выпущенные ограниченным тиражом с использованием этого метода, каждая продается за \(500, с общей стоимостью материалов <\)100.
5. Расходы & Анализ эффективности (Стоит ли оно того?)
Simple die casting’s biggest appeal is its low cost—but it’s important to understand its efficiency limits. Ниже приведен real-world cost breakdown for a 100-part run of small aluminum brackets (50г каждый):
| Категория затрат | Подробности | Общая стоимость (100 Части) | Стоимость за часть |
| Материалы | Recycled ADC12 aluminum: \(2/kg × 5kg (100 parts × 50g) = \)10 | $10 | $0.10 |
| Форма | Steel plate (20mm × 100mm × 100mm): \(50; wire cutting: \)150 | $200 | $2.00 |
| Инструменты | Маленькая электрическая печь (rented: $20/день), screw jack (already owned) | $20 | $0.20 |
| Труд | 8 Часы всего (prep, таяние, залив, отделка): $25/час | $200 | $2.00 |
| Общий | – | $430 | $4.30 |
Ключевые выводы по эффективности:
- Скорость: 100 parts take 1-2 дни (против. industrial die casting’s 1-2 hours—but industrial setup takes months).
- Масштабируемость: Not for runs >500 parts—mold wear and manual labor make it inefficient.
- Стоимость против. Альтернативы: Cheaper than 3D printing (\(10-20/часть) or industrial die casting (die cost alone \)50,000+), but more expensive than mass-produced parts ($0.50-1/часть).
6. Взгляд Yigu Technology на простое литье под давлением
В Yigu Technology, we see simple die casting as a “gateway technology”—it makes casting accessible to small teams, студенты, and enthusiasts who can’t afford industrial equipment. Слишком часто, people dismiss it as “amateur,” but its value lies in speed and flexibility, not precision.
We recommend simple die casting for: 1. Ранний стадий прототипы (validate designs before investing in industrial dies). 2. Low-volume custom parts (1-100 единицы). 3. Educational or emergency scenarios. For clients transitioning to mass production, мы помогаем им использовать простые прототипы, отлитые под давлением, для усовершенствования конструкции, сокращая затраты на доработку промышленных штампов за счет 40%.
Также советуем обратить внимание на выбор материала.: Начните с цинковых сплавов (легко плавится, низкий уровень брака) прежде чем перейти на алюминий. И всегда уделяйте приоритетное внимание безопасности — даже простая отливка требует горячего металла., так правильно