Gravitační lití hliníku

Komplexní přehled gravitačního lití hliníku

Na stránkách gravitační lití hliníku je velmi výhodný pro svou univerzálnost použití v různých průmyslových odvětvích. Tato univerzálnost vychází z nízké hmotnosti hliníku, který má mnoho vlastností. Díky nim je tedy žádoucí používat jej pro mnoho průmyslových aplikací. Kromě toho je gravitační tlakové lití hliníku užitečné pro výrobu různých součástí vozidel. Mezi tato vozidla mohou patřit osobní a nákladní automobily, ventily, kompresory, turbiny, obráběcí stroje atd.

Tento článek tedy vysvětluje proces gravitačního lití hliníku se zaměřením na výhody, nevýhody, omezení a hlavní aplikace v průmyslu.

Jak můžete definovat gravitační lití hliníku?

Výrobci provádějí trvalé odlévání na zápustce. Tato matrice je obvykle vyrobena z oceli nebo litiny. Při gravitačním lití hliníku je hnací silou pro naplnění formy tekutou hliníkovou slitinou gravitace. Technika gravitačního lití hliníku se prosadila v moderní době. Hlavní výhodou této techniky je, že snižuje pórovitost. Kromě toho nedovoluje, aby se ve formě během lití zachytil vzduch. V důsledku toho budou vyrobené součásti nebo výrobky bez vad.

Různé slitiny hliníku používané při gravitačním lití hliníku

Zde je seznam základních hliníkových slitin, které se hojně používají při gravitačním lití hliníku. Pojďme si tedy probrat jejich složení a široké využití v různých oblastech života.

Slitina	Složení	Klíčové vlastnosti	Typické aplikace
A356	Al-Si	Dobrá pevnost, tažnost a obrobitelnost; střední odolnost proti korozi.	Bloky motorů, skříně, držáky
A380	Al-Si	Vynikající tekutost, těsnost při tlaku, střední pevnost	Bloky motorů, skříně, součásti převodovek
A413	Al-Si	Těsnost při vysokém tlaku, dobrá obrobitelnost, střední pevnost	Hydraulické válce, ventily, čerpadla
B390	Al-Cu	Velmi vysoká pevnost a tvrdost, střední tažnost	Písty, hlavy válců
C355	Al-Cu	Dobrá pevnost, odolnost proti korozi, tažnost	Konstrukční prvky, kola, držáky
AM508	Al-Mg	Vysoká pevnost, houževnatost, svařitelnost	Letecké komponenty, konstrukční díly
AM6061	Al-Mg	Dobrá pevnost, tažnost, odolnost proti korozi	Stavební materiály, výlisky, konstrukční díly
ZA8	Al-Zn	Vysoká pevnost, rozměrová stabilita, mírná tažnost	Komponenty lité pod tlakem s přísnými tolerancemi
K-Alloy	Al-Si-Cu-Mg	Výjimečná odolnost proti korozi, vysoká pevnost	Námořní aplikace, drsné prostředí
Hypereutektický Al-Si	Al-Si	Vysoká odolnost proti opotřebení a tvrdost, střední pevnost	Písty motoru, vložky

Kroky při gravitačním lití hliníku pod tlakem

This process is fully automated. It helps reduce labor costs and increase product efficiency. So the CNC machines (computer numerical control machines) shape the die, and gravity pours melted aluminum into it. Besides this, the mold cavities are filled with melted aluminum, shaping it into the mold. Special algorithms on automated machines help in the creation of various innovative designs. So, they drive the demand for the aluminum gravity die-casting process. Additionally, aluminum gravity die casting doesn’t solely utilize aluminum metal. It uses aluminum alloys in its applications.

Zde je krok za krokem vysvětlen každý krok při gravitačním lití hliníku.

1. Návrh a příprava

Gravitační lití hliníku začíná návrhem vzorů. Potřebujeme vyrobit prototyp nebo repliku jakéhokoli výrobku. Tyto předlohy jsou tedy obvykle vyrobeny z kovu nebo dřeva. Kromě toho se tyto vzory skládají z přesných rozměrů a konstrukčních specifikací. Pomáhají tak zajistit vysokou přesnost formy. Kromě toho se části formy většinou skládají ze dvou polovin. Ty jsou obvykle vyrobeny z oceli nebo litiny. Jedna je známá jako stacionární forma a druhá jako vyhazovací forma. Tyto poloviny do sebe mohou dokonale zapadat. Vznikne tak dutina, která kopíruje tvary vzoru.

2. Nastavení matrice

Po vytvoření vzorů je dalším krokem nastavení matrice. Je velmi užitečné vyrobit formy nebo zápustky pro proces odlévání. Proto je důležité, aby nejprve prošly důkladným čištěním. Pomůže odstranit veškeré nečistoty nebo zbytky z předchozích odlitků. Kromě toho musí zaručit, že roztavený hliník bude uvnitř stroje hladce proudit. Poté se zápustka předehřeje na určitou teplotu. Toto předehřátí je užitečné také pro tepelný šok. Zvýší se tak průtok kovu. V důsledku toho se zvýší životnost matrice.

3. Příprava roztaveného hliníku

Hliník se nechá roztavit uvnitř pece. Tento proces vyžaduje teplotu přibližně 700 °C (1292 °F). Pec má tedy dostatek tepla k roztavení hliníku. Kromě toho se přidává také několik slitin, které zvyšují pevnost a odolnost hliníkových kovových dílů. Kromě toho se provádí také odplyňování, aby se z roztaveného hliníku odstranil vodík a další nečistoty. Všechny tyto operace tedy zajišťují odolnost hliníku a také pomáhají zabránit vzniku pórů. Tím se zvyšuje pevnost hotových výrobků.

4. Proces odlévání

Poté se zahájí proces nasycení. Roztavený hliník se nalije do gravitační dutiny matrice. Obvykle se provádí pomocí pečlivě navržené licí pánve a systému kanálů. Poté gravitace zaručí rovnoměrné rozložení, pokud se kov zpomalí ve všech částech dutiny zápustky. Když tedy roztavený hliník vychladne, ztuhne a dosáhne tvaru dutiny zápustky.

5. Vysunutí a následné zpracování

Dalším krokem je vyhození. Hliníková gravitační forma se otevře a pevný hliníkový díl z ní vyjede pomocí vyhazovacích kolíků. Tento proces navíc vyžaduje zvýšenou opatrnost, aby nedošlo k poškození kovového dílu.

Besides this, the post-processing comprises removing the excessive material and giving a smooth finish to the aluminum parts. So, it involves trimming and fettling. It helps remove the excessive materials, i.e., the gating system, runners, and risers. It is usually done using different machining methods. They may include sawing, grinding, or machining. Moreover, the finishing of the material part also uses heat treatments. So, it can increase the part’s mechanical properties.

6. Povrchová úprava a lakování

Závěrečnou fází je konečná úprava a lakování hliníkového dílu. Obvykle se provádí pro zvýšení estetického vzhledu odlitků. Kromě toho povrchová úprava a potahování zvyšují trvanlivost kovového dílu. vzhled a trvanlivost. K vytvoření proaktivní vrstvy oxidu na povrchu hliníkového dílu se používá několikanásobná úprava. Tyto úpravy zvyšují odolnost proti korozi. Mohou tedy zahrnovat lakování nebo práškové lakování. Tyto povrchové úpravy dodávají kovovým dílům příjemný a hladký vzhled. Zároveň však zvyšují pevnost.

Možnosti povrchové úpravy hliníkových gravitačních odlitků

Povrchová úprava může být různého typu. Pojďme si je podrobněji probrat.

Typ povrchové úpravy	Popis procesu	Výhody
Tryskaná povrchová úprava	Vhánění vysokorychlostních ocelových broků na povrch za účelem odstranění nedokonalostí a zlepšení kvality povrchu.	– High rate of material removal
		– Uniform surface finish
		– Prepares surface for further finishing or painting
Povrchová úprava práškovým lakem	Nanesení suchého prášku elektrostaticky na povrch a jeho následné vytvrzení za tepla, čímž se vytvoří tvrdý a odolný povlak.	– Environmentally friendly
		– Durable and long-lasting finish
		– Wide range of colors and textures available
eloxovaná povrchová úprava	Elektrochemická přeměna kovového povrchu na dekorativní, odolnou a korozivzdornou vrstvu oxidu.	– Enhanced corrosion resistance
		– Improved aesthetic appearance
Povrchová úprava jako u obráběného stroje	Použití strojů s číslicovým řízením (CNC) k odebírání materiálu z tlakově litého dílu za účelem dosažení požadovaného tvaru a povrchové úpravy.	– High precision and repeatability
		– Suitable for complex geometries
		– Can achieve tight tolerances

  Jaké jsou výhody gravitačního lití hliníku

Gravitační lití hliníku je žádané. Nabízí řadu výhod. Pojďme si je podrobněji probrat.

1. Vysoká přesnost a konzistence: Používá se k vytváření dílů se složitou geometrií. Kromě toho poskytuje gravitačně litým hliníkovým dílům vysokou rozměrovou přesnost. Vykazuje konzistenci v průběhu velkých výrobních sérií.
2. Zlepšené mechanické vlastnosti: Gravitační lití hliníku pomáhá vytvářet hustší a pevnější kovové struktury. Kromě toho zlepšuje mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu a tvrdost hliníkových gravitačních odlitků.
3. Dobrá povrchová úprava: Hliníkový gravitační odlitek poskytuje hladkou povrchovou úpravu. Kromě toho snižuje potřebu dalších operací následného zpracování a obrábění.
4. Všestrannost designu: Poskytuje flexibilitu konstrukce kovových dílů. Navíc si poradí i se složitými geometriemi. Zatímco jiné metody jich nedokážou dosáhnout.
5. Snížená pórovitost: Udržuje pomalejší a kontrolovanější proces nalévání. Může tak snížit zachycování plynů a pórovitost finálních dílů. Navíc zvyšuje strukturální integritu kovových dílů.
6. Úsporné pro velké výrobní série: Náklady jsou obvykle spojeny s plísní. Jakmile je tedy forma navržena, náklady na jednotku se snižují. Jedná se tedy o poměrně nákladově efektivní řešení pro střední až velké objemy výroby.
7. Recyklovatelnost: Hliník má dobrou tepelnou vodivost. Kromě toho se v peci taví. Použitý hliník tak lze roztavit a recyklovat pro mnoho dalších účelů.

Jaká jsou omezení gravitačního lití hliníku?

Kromě výhod má gravitační lití hliníku také některá omezení. Pojďme si je zde podrobně rozebrat.

1. Vysoké počáteční náklady na nástroje: Pokud jde o počáteční fáze, je důležité si uvědomit, že do nástrojů je třeba dostatečně investovat. Pro malé objemy výroby to není ekonomicky výhodné.
2. Omezeno na méně složitostí: Tento proces si poradí i se složitými díly. Nabízí však určitá omezení, pokud jde o složitost dílů odlévaných pod tlakem.
3. Nižší výrobní sazby: Gravitační lití hliníku je výrazně pomalejší než jiné metody tlakového lití. Proto je méně vhodné pro extrémně vysoké objemy výroby.
4. Hmotnostní omezení: Tato technika je vhodná pro malé nebo středně velké kovové díly. Velké díly jsou těžší. Jejich hmotnost tak představuje problém při manipulaci s kvalitou hliníkových dílů pro gravitační lití.

Gravitační lití hliníku vs. lití hliníku do písku

Zde je srovnání tlakového lití hliníku a lití do písku.

Funkce	Gravitační lití hliníku	Odlévání hliníku do písku
Materiál formy	Trvalá forma vyrobená z kovu (obvykle z oceli nebo litiny).	Dočasná forma z písku a pojiva
Počáteční náklady na nástroje	Vysoká (díky odolné kovové formě)	Nízká až střední (výroba pískových forem je levnější)
Doba realizace	Delší (kvůli času potřebnému k vytvoření kovové formy).	kratší (příprava pískových forem je rychlejší)
Objem výroby	Úsporné pro střední a velké výrobní série	Vhodné pro nízké až vysoké objemy výroby
Rozměrová přesnost	Vyšší (přísné tolerance a konzistentnější rozměry)	Nižší (větší variabilita a menší přesnost)
Povrchová úprava	Lepší (hladší povrch, méně nutného následného zpracování)	Hrubší (může vyžadovat více obrábění a dokončovacích prací)
Mechanické vlastnosti	Lepší (hustší a pevnější díky řízenému chlazení)	Nižší (poréznější struktura a možnost slabších vlastností)
Složitost designu	Středně těžká (lze vytvářet složité tvary, ale s určitými omezeními)	Vysoká (lze použít velmi složité a komplexní vzory)
Rychlost výroby	Pomalejší (kvůli ručnímu nalévání a chlazení)	Rychlejší (pro velké objemy lze použít automatizované procesy)
Vady	Nižší (menší pórovitost a méně defektů díky řízenému procesu)	vyšší (větší náchylnost k vadám, jako je pórovitost a inkluze)
Rozsah materiálu	Omezené (používá se především pro hliník a některé další slitiny)	široký (lze použít širokou škálu kovů a slitin)
Recyklovatelnost	Vysoká (hliníkové a kovové formy jsou recyklovatelné)	Vysoká (písek lze znovu použít a hliník je recyklovatelný)

Aplikace gravitačního tlakového lití hliníku

Gravitační lití hliníku má díky svým vlastnostem mnohostranné využití v různých průmyslových odvětvích. Pojďme si je tedy všechny podrobně probrat.

1. Automobilový průmysl: V automobilovém průmyslu má široké uplatnění při výrobě součástí motorů (např. hlav válců, bloků motorů). Kromě toho pomáhá vyrábět převodovky, skříně převodovek, díly zavěšení a brzdové komponenty.
2. Letecký a kosmický průmysl: Podobně se používá v leteckém a kosmickém průmyslu k výrobě konstrukčních dílů. Kromě toho pomáhá vyrábět součásti motorů, pouzdra elektronických systémů a držáky a kování.
3. Spotřební elektronika: Používá se k výrobě krytů na notebooky a chytré telefony. Kromě toho se používá také k výrobě chladičů a součástí chladicích systémů.
4. Průmyslové stroje: Podobně se gravitační lití hliníku používá také při výrobě skříní čerpadel, těles ventilů a převodovek. Kromě toho se z něj vyrábějí i skříně motorů.
5. Elektrická instalace a osvětlení: Hliníkové gravitační odlitky se hojně používají k výrobě elektrických spotřebičů a osvětlení. Mohou zahrnovat svítidla, elektrické skříně, chladiče pro LED světla a konektory a kování.

Závěr

Gravitační lití hliníku se široce používá při výrobě kovových dílů. Podporuje složité konstrukce a komplikované geometrie. Má tedy mnoho aplikací v různých oborech. Obecně mezi ně patří vysoká přesnost, dobrá povrchová úprava, lepší mechanické vlastnosti a nákladová efektivita pro střední až velké výrobní série. Kromě toho slouží v různých oborech, tj. v automobilovém a leteckém průmyslu, spotřební elektronice a průmyslových strojích. Je tedy oblíbenou volbou pro výrobu vysoce kvalitních hliníkových součástí. Má však některá omezení, tj. vysoké počáteční náklady na nástroje a pomalejší výrobní rychlost. I přes tyto nevýhody má však gravitační tlakové lití hliníku mnoho výhod a poskytuje kvalitní kovové díly.

Často kladené otázky

Q1. Jaké typy hliníkových slitin se obvykle používají při gravitačním tlakovém lití?

Běžně používané hliníkové slitiny jsou A356, A380, A413, B390, C355, AM508, AM6061, ZA8, K-Alloy a hypereutektické Al-Si. Všechny mají různé vlastnosti. Jsou tedy vhodné pro různé aplikace.

Q2. Lze gravitační lití hliníku automatizovat?

Ano, může. Gravitační lití hliníku lze plně automatizovat pomocí strojů CNC a speciálních algoritmů. Ty pomáhají tvarovat formu a nalévat roztavený hliník. V konečném důsledku tedy automatizuje proces a snižuje náklady na pracovní sílu. Tím se zvyšuje celková efektivita procesu.

Q3. Proč je u gravitačního lití hliníku důležitá snížená pórovitost?

Snížená pórovitost je poměrně důležitá. Zajišťuje totiž strukturální integritu a pevnost konečného výrobku. Proto gravitační tlakové lití hliníku zajišťuje nepoškozený a vhodný povrch. kov díly.