Co to jest odlewanie ciśnieniowe
Odlewanie ciśnieniowe to proces produkcyjny stosowany do wytwarzania części metalowych o dużej dokładności wymiarowej i wykończeniu powierzchni.Polega na wtłaczaniu roztopionego metalu do gniazda formy pod wysokim ciśnieniem.Wnękę formy tworzą dwie matryce ze stali hartowanej, które są obrabiane maszynowo do pożądanego kształtu.
Proces rozpoczyna się od stopienia metalu, zazwyczaj aluminium, cynku lub magnezu, w piecu.Roztopiony metal jest następnie wtryskiwany do formy pod wysokim ciśnieniem za pomocą prasy hydraulicznej.Metal szybko twardnieje wewnątrz formy, a dwie połówki formy otwierają się, aby uwolnić gotową część.
Odlewanie ciśnieniowe jest szeroko stosowane do produkcji części o skomplikowanych kształtach i cienkich ściankach, takich jak bloki silnika, obudowy skrzyń biegów oraz różne komponenty samochodowe i lotnicze.Proces ten jest również popularny w produkcji towarów konsumpcyjnych, takich jak zabawki, przybory kuchenne i elektronika.
Odlewanie ciśnieniowe
Odlewanie ciśnieniowe jest dość wyspecjalizowanym procesem, który rozwinął się głównie w XX wieku.Podstawowy proces obejmuje: roztopiony metal jest wlewany/wtryskiwany do stalowej formy i poprzez dużą prędkość, stałe i rosnące ciśnienie (w odlewaniu ciśnieniowym) oraz chłodzenie, roztopiony metal krzepnie, tworząc stały odlew.Zazwyczaj sam proces trwa tylko kilka sekund i jest szybkim sposobem na formowanie produktu metalowego z surowca.Odlewanie ciśnieniowe nadaje się do materiałów takich jak cyna, ołów, cynk, aluminium, stopy magnezu i miedzi, a nawet stopy żelaza, takie jak stal nierdzewna.Głównymi stopami stosowanymi obecnie w odlewaniu ciśnieniowym są aluminium, cynk i magnez.Od wczesnych maszyn odlewniczych, które ustawiały narzędzia matrycowe w orientacji pionowej, po obecnie powszechny standard poziomej orientacji i działania, cztery napinacze kolumn i w pełni sterowane komputerowo etapy procesu, proces rozwijał się przez lata.
Przemysł ten stał się ogólnoświatową maszyną produkcyjną, wytwarzającą komponenty do różnorodnych zastosowań, z których wiele będzie w zasięgu ręki, ponieważ zastosowanie odlewów ciśnieniowych jest tak różnorodne.
Zalety odlewania ciśnieniowego
Niektóre zalety odlewania pod wysokim ciśnieniem:
• Proces jest odpowiedni do produkcji wielkoseryjnej.
• Szybkie wytwarzanie dość skomplikowanych odlewów w porównaniu z innymi procesami formowania metali (np. obróbka skrawaniem).
• Komponenty o wysokiej wytrzymałości produkowane w stanie odlanym (w zależności od projektu komponentu).
• Powtarzalność wymiarowa.
• Możliwe cienkie przekroje ścianek (np. 1-2,5mm).
• Dobra tolerancja liniowa (np. 2mm/m).
• Dobre wykończenie powierzchni (np. 0,5-3 µm).
Proces odlewania ciśnieniowego w gorącej komorze obejmuje topienie wlewka metalu w piecu, który jest umieszczony blisko/integralnie z nieruchomą półpłytą maszyny odlewniczej i wtryskiwanie stopionego metalu za pomocą zanurzonego tłoka bezpośrednio przez gęsią szyję i dyszę do narzędzie do matryc.Gęsia szyja i dysza wymagają podgrzania, aby zapobiec zamarznięciu metalu, zanim dotrze on do wnęki matrycy, cały element grzejny i roztopiony metal w tym procesie pochodzi od określenia gorąca komora.Ciężar odlewu jest podyktowany skokiem, długością i średnicą tłoka, a także rozmiarem tulei/komory, a dysza również odgrywa rolę, którą należy uwzględnić przy projektowaniu matrycy.Gdy metal stwardnieje we wnęce matrycy (zajmuje to tylko kilka sekund), ruchoma półpłyta maszyny, do której przymocowana jest ruchoma połowa matrycy, otwiera się, a odlew jest wyrzucany z czoła matrycy i usuwany z narzędzia.Następnie powierzchnie matrycy są smarowane za pomocą systemu natryskowego, matryca zamyka się i proces powtarza się.
Dzięki temu „zamkniętemu” systemowi topienia/wtrysku metalu i minimalnemu ruchowi mechanicznemu odlewanie ciśnieniowe w gorącej komorze może zapewnić większe oszczędności w produkcji.Stop cynku stosowany jest głównie w ciśnieniowym odlewaniu w gorącej komorze, który ma dość niską temperaturę topnienia, co zapewnia dalsze korzyści w postaci niskiego zużycia maszyn (garnek, gęsia szyja, tuleja, tłok, dysza), a także niskiego zużycia narzędzi matrycowych (więc dłuższe narzędzie trwałość w porównaniu do narzędzi do odlewania ciśnieniowego aluminium – pod warunkiem akceptacji jakości odlewu).
Nazwa komory zimnej pochodzi od procesu wlewania stopionego metalu do komory zimnej/tulejki śrutowej, która jest przymocowana poprzez nieruchomą płytę dociskową do tylnej części nieruchomego narzędzia do połowy matrycy.Piece do przetrzymywania/topienia stopionego metalu są zwykle umieszczane możliwie blisko końca śrutu maszyny do odlewania ciśnieniowego, tak aby operator ręczny lub automatyczna kadź wylewowa mogła wydobyć za pomocą kadzi stopiony metal wymagany dla każdego wtrysku/cyklu i wlać stopiony metal do otworu wlewowego w tulei/komorze strzałowej.Końcówka tłoka (będąca częścią zużywalną i wymienną, precyzyjnie obrobioną do średnicy wewnętrznej tulei śrutowej z uwzględnieniem rozszerzalności cieplnej) połączona z tłokiem maszyny przepycha stopiony metal przez komorę śrutową do wnęki matrycy.Po wyświetleniu monitu maszyna odlewnicza przeprowadzi pierwszy etap, aby przepchnąć stopiony metal przez otwór wlewowy w tulei.Dalsze etapy odbywają się pod zwiększonym ciśnieniem hydraulicznym z tłoka w celu wtryskiwania stopionego metalu do wnęki matrycy.Cały proces trwa sekundy, szybki i nasilający się nacisk oraz spadek temperatury metalu powodują jego zestalenie we wnęce matrycy.Ruchoma półpłyta maszyny odlewniczej otwiera się (do której przymocowana jest ruchoma połowa narzędzia matrycowego) i wyrzuca zestalony odlew z powierzchni czołowej narzędzia.Odlew zdejmuje się, czoło matrycy smaruje się systemem natryskowym i cykl się powtarza.
Maszyny zimnokomorowe nadają się do odlewania ciśnieniowego aluminium, części maszyny (tuleja śrutowa, końcówka tłoka) można z czasem wymienić, tuleje można poddać obróbce metalicznej w celu zwiększenia ich trwałości.Stop aluminium topi się w tyglu ceramicznym ze względu na stosunkowo wysoką temperaturę topnienia aluminium i potrzebę zmniejszenia ryzyka wchłonięcia żelaza, które występuje w tyglach żelaznych.Ponieważ aluminium jest stosunkowo lekkim stopem metalu, umożliwia odlewanie dużych i ciężkich odlewów ciśnieniowych lub tam, gdzie wymagana jest zwiększona wytrzymałość i lekkość odlewów ciśnieniowych.
