Prehľad procesov tlakového liatia
Čo je to odlievanie?
Odlievanie je nalievanie tekutého materiálu, zvyčajne kovu, do formy tvarovanej podľa požadovaného dielu. Kvapalina ochladne a stvrdne, čím nadobudne tvar formy.
Existuje mnoho typov odlievania, ako napríklad liatie do pieskových foriem, tlakové liatie a vytaviteľné liatie. Každý typ používa iný spôsob tvarovania a schnutia materiálu. Tieto metódy môžu fungovať s kovmi ako hliník, železo, oceľ a dokonca aj s niektorými plastmi.
Odlievanie je dôležité, pretože umožňuje vyrábať malé alebo veľké diely s tvarmi, ktoré by bolo ťažké dosiahnuť inými metódami.
Aplikácie odlievania
Odliatky nájdete v autách, budovách, strojoch a nástrojoch. Motory automobilov, potrubia, sochy a ťažké stroje majú často súčiastky vyrobené odlievaním.
Výrobcovia volia odlievanie, keď potrebujú pevné diely, ktoré zvládnu náročné úlohy. Napríklad bloky motorov a telesá čerpadiel sa často odlievajú, pretože musia byť pevné a mať detailné tvary.
Odlievanie tiež pomáha pri výrobe umeleckých predmetov, ako sú kovové sochy a zákazkové návrhy na bytové dekorácie. Tento proces podporuje veľkoobjemovú výrobu, takže je skvelý na výrobu viacerých dielov naraz.
Kľúčové výhody odlievania
Odlievanie je cenené pre svoju schopnosť vytvárať zložité a veľké tvary v jednom kroku. Môžete tvarovať materiály, s ktorými sa inými metódami ťažko pracuje. To znamená, že získate diely, ktoré presne zodpovedajú vášmu návrhu.
Medzi dôležité výhody patrí:
- Úspory nákladov pre veľké výrobné série
- Znížené obrábanie keďže konečný tvar získate z formy
- Flexibilita materiálu, pretože sa dá odliať veľa kovov a dokonca aj plastov
Môžete tiež vyrobiť tenké, detailné a duté diely, ktoré by bolo nákladné alebo nemožné vyrobiť inými technikami. Odlievanie je dobrým riešením, keď potrebujete efektívne vyrobiť zákazkový alebo detailný kovový diel.
Metódy odlievania do piesku
Pri odlievaní do piesku sa na vytvorenie foriem na tvarovanie kovových dielov používajú rôzne druhy piesku a spojív. Výber metódy odlievania do piesku ovplyvňuje povrchovú úpravu, pevnosť a náklady.
Odlievanie do zeleného piesku
Odlievanie do zeleného piesku je najbežnejšou metódou odlievania do piesku. Používa sa pri nej zmes kremičitého piesku, ílu (často bentonitu), vody a niekedy aj iných prísad. Pojem „zelený“ znamená, že piesok nie je vysušený; zostáva mierne vlhký.
Táto metóda je obľúbená, pretože je flexibilná, rýchla a cenovo dostupná. Môžete ju použiť pre malé aj veľké kovové diely. Väčšina železných, oceľových a hliníkových dielov sa vyrába týmto spôsobom.
Výhody:
- Nízke náklady
- Opakovane použiteľný piesok
- Jednoduché tvarovanie
Nevýhody:
- Nižšia kvalita povrchovej úpravy
- Menej presné tolerancie
Zelené pieskové formy nie sú veľmi pevné, takže sú najlepšie na jednoduchšie diely.
Odlievanie živicových pieskov
Pri odlievaní do živicového piesku sa používa piesok zmiešaný s chemickými spojivami, ako je živica. Tieto spojivá pomáhajú časticiam piesku zlepiť sa a stvrdnúť viac ako pri odlievaní čerstvého piesku. Forma sa vytvrdí, čím sa vytvorí pevná a tuhá forma.
Tento proces vám poskytuje lepšiu povrchovú úpravu a presnejšie tvary. Často sa používa pre zložité diely alebo požiadavky na vyššiu kvalitu. Živicové pieskové formy dokážu spracovať detailnejšie návrhy ako formy zo zeleného piesku.
Výhody:
- Dobrá rozmerová presnosť
- Lepšia povrchová úprava
- Môže vytvárať zložité tvary
Nevýhody:
- Vyššie náklady ako zelený piesok
- Formovací piesok sa zvyčajne nedá znovu použiť
Odlievanie do živicového piesku by ste mali zvážiť, keď je kvalita a detail dôležitejšia ako cena.
Suché odlievanie do piesku
Odlievanie do suchého piesku je podobné odlievaniu do zeleného piesku, ale piesková forma sa pred odlievaním kovu suší v peci. Sušenie formy zvyšuje jej pevnosť a zabraňuje vzniku defektov, ako sú plynové bubliny. Vďaka tomu je vhodnejšia pre väčšie alebo ťažšie odliatky.
Proces trvá dlhšie kvôli kroku sušenia, ale forma je pevnejšia a odolnejšia voči praskaniu. Suché odlievanie do pieskových foriem sa zvyčajne volí pre veľmi veľké diely, ako sú ťažké stroje alebo veľké priemyselné komponenty.
Výhody:
- Silnejšie formy
- Vhodné pre veľké odliatky
- Menej chýb odlievania
Nevýhody:
- Dlhší čas výroby
- Drahšie ako zelený piesok
Táto metóda je najlepšia, keď potrebujete pevné a stabilné formy pre rozsiahle projekty.
Procesy odlievania do permanentných foriem
Pri odlievaní do permanentných foriem sa namiesto jednorazových pieskových foriem používajú odolné kovové formy. Tieto procesy vám pomôžu vyrobiť veľa dielov s rovnakým tvarom, hladkými povrchmi a dobrou pevnosťou.
Gravitačné odlievanie
Pri gravitačnom tlakovom liatí sa roztavený kov nalieva do kovovej formy ručne alebo pomocou naberačky. Gravitácia pomáha kovu vyplniť všetky priestory vo vnútri formy. Tento proces nevyužíva dodatočný tlak ani vákuum.
Túto metódu môžete použiť na výrobu stredného až veľkého množstva kovových dielov. Gravitačné liatie pod tlakom je veľmi bežné na výrobu výrobkov zo zliatin hliníka, horčíka alebo medi. Získate pevné diely s lepšou povrchovou úpravou ako pri liatí do pieskovej formy.
Kľúčové výhody:
- Dobrá rozmerová presnosť
- Opakovane použiteľné formy
- Menej odpadu v porovnaní s liatím do piesku
Bežné produkty:
- Automobilové diely
- Komponenty strojov
- Potrubné armatúry
Nízkotlakové liatie
Pri nízkotlakovom liatí sa pod formou nachádza špeciálna komora naplnená roztaveným kovom. Roztavený kov sa do formy vtláča pomocou nízkeho tlaku vzduchu, zvyčajne pod 1 bar.
Tento dodatočný tlak pomáha lepšie vyplniť tenké oblasti formy ako pri gravitačnom odlievaní. Proces je pomalší, ale získate pevnejšie a detailnejšie diely. Tento proces funguje obzvlášť dobre so zliatinami hliníka a horčíka.
Hlavné výhody:
- Presná kontrola plnenia
- Menšia pórovitosť
- Vhodné pre tenkostenné diely
Túto metódu často vidíte používať pri výrobe kolies, častí motora a krytov v automobilovom priemysle.
Vákuové odlievanie
Pri vákuovom tlakovom liatí vákuové čerpadlo odstraňuje vzduch z dutiny formy. To pomáha vtiahnuť roztavený kov do každého rohu formy.
Získate diely s veľmi malým množstvom zachyteného plynu alebo pórovitosti, vďaka čomu sú pevné aj vzduchotesné. Tento proces je skvelý, keď potrebujete vysokú presnosť pre tenké alebo detailné diely. Je to špičková voľba v odvetviach ako letecký a kozmický priemysel a elektronika.
Kľúčové body:
- Veľmi hladké povrchy
- Vysoká hustota, nízka miera chybovosti
- Skvelé pre ľahké zliatiny a malé až stredné diely
Vákuové tlakové liatie sa často používa na výrobu elektrických krytov, ozubených kolies a vysoko presných súčiastok.
Investičné a odlievanie peny metódou vylúhovania
Pri odlievaní investičných metód a odlievaní metódou stratenej peny sa na výrobu foriem používajú rôzne vzory, ale rôzne materiály a kroky. Každý proces je užitočný na výrobu dielov so špecifickými tvarmi, veľkosťami alebo detailmi.
Investičný casting
Pri odlievaní investičných metód sa na výrobu formy používa voskový alebo plastový model. Model sa najprv potiahne špeciálnou keramickou suspenziou a potom sa prekryje jemným pieskom. Keď keramická škrupina stvrdne, vosk sa roztaví a zanechá dutý priestor.
Do tohto priestoru nalejete roztavený kov, čím vytvoríte finálny diel. Táto metóda vám pomôže vytvoriť zložité tvary s hladkými povrchmi a prísnymi toleranciami.
Kľúčové použitia:
- Malé alebo detailné kovové časti
- Vysoko presné komponenty
- Šperky, lekárske nástroje a letecké súčiastky
Výhody:
- Dobré pre jemné detaily
- Funguje s mnohými kovmi
Nevýhody:
- Viac krokov a času ako iné metódy
- Drahé pre veľké diely
Odlievanie peny metódou straty
Odlievanie metódou stratenej peny je podobné, ale vzor je z polystyrénovej peny namiesto vosku. Penový vzor sa umiestni do krabice naplnenej pieskom. Keď nalejete roztavený kov, pena sa odparí a kov vyplní presný priestor, ktorý pena zanechala.
Vďaka tomu je ľahké vytvárať tvary, ktoré je ťažké vyrobiť inými typmi odliatkov. Odlievanie metódou stratenej peny funguje dobre pre veľké alebo zložité diely bez použitia jadier.
| Funkcia | Investičný casting | Odlievanie peny metódou straty |
|---|---|---|
| Vzor | Vosk/Plast | Pena |
| Odstránenie vzoru | Roztavený | Odparené |
Získate menej spojov formy, takže strávite menej času čistením hotových dielov. Tento proces je užitočný, keď chcete vyrobiť prototypy alebo jedinečné kusy bez drahého náradia.
Špeciálne a moderné techniky odlievania
Niektoré metódy odlievania používajú špeciálne techniky na vytvorenie pevných, presných alebo jedinečných kovových dielov. Tieto procesy pomáhajú vyrábať predmety ako rúry, ozubené kolesá a dlhé kovové tyče.
Odstredivé odlievanie
Odstredivé odlievanie sa používa na výrobu dutých, okrúhlych predmetov, ako sú rúry a krúžky. Pri tomto procese sa tekutý kov naleje do rotujúcej formy. Rotačné odlievanie tlačí kov smerom von proti stenám formy, čím sa odstraňujú vzduchové bubliny a nečistoty.
Táto metóda vám poskytuje husté, pevné a jednotné diely bez spojov. Vnútorný povrch je zvyčajne hladší, zatiaľ čo všetky nečistoty sa pohybujú smerom do stredu, kde ich možno odstrániť. Funguje dobre pre kovy ako železo a oceľ, ako aj pre bronz a hliník.
Typické produkty:
- Vodovodné potrubia
- Puzdrá
- Zotrvačníky
Vďaka svojim spoľahlivým výsledkom je odstredivé odlievanie bežné pri výrobe dielov, ktoré musia odolávať vysokému zaobchádzaniu alebo tlaku.
Odlievanie do škrupinových foriem
Odlievanie do škrupinovej formy je proces, pri ktorom sa ako forma používa tenká škrupina z piesku a špeciálnej živice. Začne sa zahriatím kovového modelu a jeho pokrytím zmesou piesku a živice. Teplo spôsobí, že škrupina vytvrdne, čím sa vytvorí pevná, tenká vrstva formy.
Keď škrupina vychladne, oddelí sa od vzoru a spojí sa s ďalšou polovicou škrupiny. Potom sa naleje roztavený kov, čím sa vytvorí finálny diel. Táto metóda vám poskytne hladké povrchy a ostré hrany, čo je výhodné, ak chcete detailné alebo zložité tvary.
Kľúčové vlastnosti odlievania škrupinových foriem:
- Dobrá povrchová úprava
- Vysoká presnosť a opakovateľnosť
- Vhodné pre malé až stredne veľké diely
Medzi bežné produkty patria telesá ventilov, prevodové skrine a hlavy valcov.
Kontinuálne odlievanie
Kontinuálne odlievanie sa používa na výrobu dlhých tvarov, ako sú tyče, prúty a plechy. Pri tomto procese sa roztavený kov naleje do formy, ktorá je na oboch koncoch otvorená. Ako kov chladne, pomaly sa pohybuje z formy v súvislom kuse.
Hlavnou výhodou je, že môžete vyrábať výrobky takmer akejkoľvek dĺžky s minimálnym odpadom. Tento proces je vysoko automatizovaný, takže sa často používa vo veľkých továrňach. Funguje dobre pre kovy ako oceľ, meď a hliník.
Výhody kontinuálneho odlievania:
- Konzistentná kvalita
- Vysoká účinnosť
- Nižšie výrobné náklady
Túto metódu často vidíte pri výrobe koľajníc, nosníkov a iných kovových konštrukčných výrobkov, ktoré musia byť jednotné a pevné.
Procesy tlakového liatia
Tlakové liatie využíva vysoký tlak na vtláčanie roztaveného kovu do oceľových foriem, nazývaných aj matrice. Je to rýchly a presný proces, vďaka čomu je obľúbený na výrobu kovových dielov s hladkými povrchmi a malými rozmermi.
Existujú dva hlavné typy: horúca komora a studená komora. Každá metóda vyhovuje určitým kovom a výrobným potrebám.
Tlakové liatie v horúcej komore
Tlakové liatie v horúcej komore je najlepšie pre kovy s nízkymi bodmi topenia, ako je zinok, horčík a niektoré zliatiny olova. Pri tomto procese je vstrekovací systém neustále v kontakte s roztaveným kovom. Kov prúdi do formy priamo z komory stroja.
Táto metóda je rýchla s krátkymi cyklami, ktoré vám pomôžu vyrobiť veľké množstvo dielov za kratší čas. Automatická prevádzka tiež znižuje nároky na pracovnú silu. Odlievanie v horúcej komore však nemôžete použiť na hliník alebo kovy s vysokými bodmi topenia, pretože by to poškodilo stroj.
Tlakové liatie v horúcej komore je bežné na výrobu malých až stredne veľkých dielov. Často sa používa pri výrobe automobilových súčiastok, hračkárskych dielov a železiarskych výrobkov. Tento proces poskytuje presné tvary a hladké povrchy s malou potrebou dodatočných dokončovacích prác.
| Kľúčové výhody | Hlavné obmedzenia |
|---|---|
| Rýchla rýchlosť výroby | Nie je vhodné pre hliník |
| Vysoká presnosť | Obmedzené na kovy s nízkou teplotou topenia |
Tlakové liatie v studenej komore
Tlakové liatie v studenej komore sa používa pre kovy s vyššími bodmi topenia, ako je hliník, meď a mosadz. Tu sa kov roztaví v samostatnej peci a potom sa naleje do vstrekovacieho systému. Kov sa vtláča do formy pomocou piestu.
Táto metóda pomáha chrániť časti stroja pred tepelným poškodením, čo je dôležité pri práci s horúcejšími kovmi. Doby cyklov sú však o niečo dlhšie v porovnaní s odlievaním v horúcej komore.
Tlakové liatie v studenej komore je dobrou voľbou pre väčšie alebo ťažšie diely, ako sú bloky motorov alebo kryty. Tento proces vám poskytne pevné a detailné diely, ale môže vyžadovať viac údržby pohyblivých častí vystavených roztavenému kovu.