Odlévání hliníku je jednoduchý proces odlévání kovů, který se používá k výrobě kovových děl odléváním hliníkové slitiny do forem. Používá se několik postupů odlévání, ale běžně používané postupy odlévání jsou lití hliníku do písku a lití hliníku pod tlakem. Odlévání do písku je flexibilní a je použitelné při výrobě velkých dílů na zakázku i při výrobě malého až středního množství výrobků. Tlakové lití je naproti tomu spojeno s vysokou přesností a rychlostí výroby a mohlo by být spolehlivě použito při hromadné výrobě malých až středně velkých dílů. S vývojem v průmyslových odvětvích stále dochází k vývoji, pokud jde o oba způsoby odlévání, vyrábějí se nové materiály, zlepšuje se povrchová úprava a více se přizpůsobují mechanické vlastnosti. Inovace v oblasti ekologického odlévání a automatizace, udržitelnosti a pokročilých slitin budou určovat budoucnost odlévání hliníku a pomohou zefektivnit tento proces, učinit jej šetrnějším k životnímu prostředí a zajistit lepší vlastnosti dílů. 

V tomto článku budou obě metody porovnány a budou zkoumány postupy, výhody, nevýhody a nejvhodnější použití každé z nich.

Odlévání hliníku do písku

Odlévání do písku lze vysvětlit jako starou a pružnou formu odlévání, která využívá lití roztaveného hliníku do pískové formy. Ta pohltí formu, která se skládá z jemného písku smíchaného s hlínou a vodou, který byl zhutněn kolem vzoru, aby vytvořil požadovaný tvar dílu. Poté se umístí do formy a zahřeje se, aby se zvýšila pevnost formy a kov se při lití nevkrádal do mezer.

Proces lití hliníku do písku

• Tvorba vzorů: Díl se zhotoví ve formě kovového nebo voskového vzoru, který se následně pokryje jemným pískem.
•  Písek a pojivo: Jeho vzor se vkládá do pískové formy a zhutňuje se pomocí písku a pojiva.
• Nalévání: V tomto bodě se hliník vlévá ve formě tekutého materiálu do formy (dutiny). Písková forma přijímá teplo a je naplněna hliníkem.
• Chlazení: Poté následuje ochlazení a ztuhnutí hliníkového dílu, po kterém se písková forma rozbije, čímž se odhalí hliníkový odlitek.

Odstranění odpadu nebo přebytečných (nepotřebných) látek (Flash): Při tomto úkonu se zajistí, aby se odlitek zbavil vzniklého odpadu nebo zbytečného materiálu.

Výhody lití hliníku do písku

• Flexibilita: Odlévání do písku je velmi flexibilní proces, který dokáže vytvořit složitý, komplikovaný díl, velký díl nebo cokoli, co je tvarováno na míru.
• Vhodné pro malé až střední objemy: Formy lze do jisté míry použít opakovaně a při menších výrobních sériích je tento proces levný.
• Rozmanitost slitiny: Vlastnosti materiálu jsou flexibilní, protože lze použít širokou škálu hliníkových slitin.
• Minimální nástrojové vybavení: Při odlévání do písku je zapotřebí minimální množství nástrojů, což výrazně snižuje počáteční náklady.

Hliníkové pískové odlitky mají širokou škálu použití, včetně výroby automobilových karoserií a plechů, vysokotlakých plavidel, dopravních bójí a bloků motorů.

Použití lití hliníku do písku

Ve většině případů se odlévání hliníku do písku používá v:

• Letecké a kosmické díly: Dílů, které jsou malé, a dílů s vlastním designem, které vyžadují složitý design.
• Budova větších rozměrů: Používá se při větších výkonech a pevnosti součástí.
• Další produkt: většinu výroby a toku zboží.

Aplikace lití hliníku do písku

Nejvhodnějším postupem je lití hliníku do písku:

• Je třeba mít k dispozici série malých a středních velikostí.
• Potřebuje větší nebo dokonce průmyslové díly nebo součásti
• Částečně do toho vstupuje složitost a přizpůsobení podnikání.
• Úřední tolerance nejsou vyžadovány a jakékoli vady na povrchu jsou přijatelné.
• U malých šarží jde o nákladovou efektivitu.

Tlakové lití hliníku

Vybírání hliníkových zápustek. Tlakové lití hliníku je technologicky velmi vyspělý proces tlakového lití, který zahrnuje nanášení roztaveného hliníku pod vysokým tlakem do kovové formy (známé také jako kokila). Je rychlý, velmi automatizovaný a dokonale se hodí pro velkosériovou výrobu složitých dílů s jemnými detaily.

Proces tlakového lití hliníku

Vytvoření: z kusu oceli nebo jiného kovu se vyrobí forma (matrice), která je navržena tak, aby vydržela vysoký tlak. Konstrukce známá jako zápustka je vytvořena pomocí dvou součástí, které jsou sevřeny tak, aby vytvořily dutinu.

• Injekce: Vstřikování horkého roztaveného hliníku do matrice prostřednictvím trysek s velmi vysokým tlakem se provádí za velmi vysokého tlaku, takže matrice se plní velmi rychle, protože dutina matrice se plní roztaveným hliníkem.
• Chlazení: V tomto okamžiku přichází na řadu recyklace hliníku, při níž se roztavený hliník rychle ochlazuje, protože tuhne v matrici.
• Vyhazování: Chlazením se zápustka otevře a hliníkový odlitek vyjde otvorem zápustky ven.
• Dokončovací práce: Odlitek se vyčistí a odstraní se z něj všechny druhy materiálu (včetně otřepů).

Výhody tlakového lití hliníku

1. Vysoká přesnost: Tlakové lití zajišťuje vysokou přesnost dílů s hladkou povrchovou úpravou a také těsné tolerance.
2. Velkoobjemová výroba: Proces je velmi automatizovaný, a proto je velmi vhodný pro použití v hromadné výrobě, kde jsou náklady na pracovní sílu minimální.
3. Tvary: Pomocí tlakového lití lze také snadno odlévat tenké stěny a složité tvary.
4. Síla: Díly vyrobené tímto procesem mají vysokou strukturální integritu, a tím i vysokou nosnost.
5. Kontinuita: Výroba dílů probíhá ve velkých objemech díky automatizovanému charakteru, a proto je zachována kontinuita.

Použití hliníkového tlakového lití

Hliníkový odlitek lze použít v:

• Části těla:  Skříně motorů a převodovek a volanty.
• Electra: Krytí zařízení, jako je počítač, notebook, chytrý telefon a žárovka.
• Spotřební zboží: Spotřebiče a součásti takových výrobků, jako jsou elektrická zařízení.
• Průmyslové komponenty: Velmi detailní a velmi silné součásti strojů a zařízení.

Situace pro použití hliníkového tlakového lití

Použití hliníku při tlakovém lití je určeno pro většinu případů.

• Je zapotřebí spousta speciálně vyrobených dílů ve velkém množství a s vysokou přesností.
• Potřebné díly jsou malé až středně velké, se složitými prvky a hladkým povrchem.
• Součástí balení jsou úzké tolerance a opakovatelné díly.
• Počet sérií, které lze spustit, je tak velký, že obrovské počáteční náklady na nástroje byly opodstatněné.
• Je třeba dodržet krátké dodací lhůty

Typy metod lití hliníku

Odlévání hliníku je proces zahrnující různé metody, které se používají k výrobě kovových součástí litím roztaveného hliníku do forem. Několik metod odlévání se volí v závislosti na tom, co je požadováno z hlediska kvality, objemu vyráběné součásti a také složitosti. Níže jsou popsány významné typy postupů odlévání hliníku.

1. Hliníkové pískové odlitky

Jedním z nejběžnějších způsobů je odlévání do písku, při kterém se roztavený hliník nalije do pískových forem. Jedná se rovněž o přizpůsobivý a cenově dostupný způsob výroby, zejména v případech, kdy se jedná o výrobu malých až středních objemů.

Odlévání do zeleného písku

Forma na odlévání do zeleného písku se připravuje z písku, vody a hlíny. Tato směs se stlačí kolem vzoru a vytvoří dutinu formy. Jedná se o nákladově efektivní proces, který je vhodný v případě, že je třeba provést rozsáhlou nebo složitou práci. Nejčastěji se používají při výrobě bloků automobilových motorů a těžkých strojů.

Odlévání do skořepinové formy - známé také jako metoda ztraceného vosku

Při odlévání do skořepinové formy se používá voskový vzor uzavřený ve skořepině. Tato skořápka se pak zahřívá, dokud roztavený vosk nevytéká. Tento proces je přesný a poskytuje hladký povrch, což je výhodné u choulostivých dílů, jako jsou díly pro letecký průmysl a lékařské vybavení.

Odlévání do písku bez pečení 

Při odlévání bez pečení se do pískové směsi přidává chemické pojivo, které tvoří formu. Tím se odstraní nutnost pečení, a formy se tak vyrobí rychle. Obvykle se používá pro velké zakázkové díly a součásti strojů.

Odlévání CO2 do písku

Při odlévání do písku O 2 se do pískové směsi používá křemičitan sodný, který se vytvrzuje pomocí plynného oxidu uhličitého. Tímto způsobem se vytvářejí trvanlivé formy a povrchové úpravy lépe než při lití do zeleného písku, a proto by se hodil pro střední a velké odlitky, zejména v oblasti automobilový průmysl.

2. Typy tlakového lití hliníku

Má vysokou přesnost a kov odlitku se vkládá do kovové formy pod vysokým tlakem. Nejčastěji se na něj spoléhá při hromadné výrobě menších dílů, které mají velké tolerance.

Odlévání pod tlakem Horká komora 

Tlakové lití, tzv. tlakové lití za tepla, je účinné u kovů s nízkou teplotou tání, jako je například hliník. Forma se nepřetržitě zahřívá, aby se do ní vstříkl roztavený kov. Je rychlé a přesné, a proto velmi vhodné pro díly, jako jsou skříně pro automobilový průmysl a elektroniku.

Tlakové lití za studena

Proces tlakového lití ve studené komoře zahrnuje vlévání roztaveného hliníku do komory a jeho vstřikování do formy pod tlakem. Tento postup je vhodný pro materiály, které mají vysoký bod tání a často se používají při odlévání dílů, například v automobilových motorech a v leteckém průmyslu. Vysoký tlake tlakové lití.

Při tomto procesu tlakového lití se roztavený hliník vstřikuje pod velmi vysokým tlakem.Je rychlý z hlediska plnění formy a díly mají vysokou přesnost a dobrou povrchovou úpravu. Používá se například v automobilovém průmyslu a spotřební elektronice.

Nízkotlaké tlakové lití. 

Nízkotlaké tlakové lití je proces, při kterém se roztavený hliník vstřikuje do dutiny pod nízkým tlakem. Použití je ideální, pokud je třeba vyrobit větší duté díly s menším obsahem pórovitosti, což se většinou používá v automobilovém a leteckém průmyslu.

Squeezee Casting

Odlévání lisováním je něco mezi odlitkem a výkovkem. Kovový roztavený hliník se pod vysokým tlakem vtlačí do formy a materiál získá větší pevnost. Používá se při výrobě dílů s vysokou pevností, zejména v leteckém a automobilovém průmyslu.

3. Další související techniky odlévání hliníku

Kromě lití do písku a lití pod tlakem lze použít i jiné postupy, které mají jedinečné výhody a lze je použít na základě potřeb dílů.

Odlévání do trvalých forem 

Odlitky z hliníku se vyrábějí odléváním do trvalých forem, při kterém lze kovové formy opakovaně používat. Je to ideální postup, pokud je třeba vytvořit díly s dobrou povrchovou úpravou a vysokou přesností rozměrů. Jedná se o hojně využívaný materiál v automobilovém průmyslu a v průmyslových oblastech, kde nachází uplatnění ve výrobcích, jako jsou písty a součásti motorů.

Investiční lití (odlitky ze ztraceného vosku)

Investiční lití je proces, při kterém se model pokryje keramickým pláštěm a zničí se, čímž vznikne vzor. Tato technika je kompatibilní s těmi díly, které mají složité detaily a vyžadovaly by vysokou přesnost. Hojně se uplatňuje také při výrobě leteckých dílů, lékařských implantátů a jemných šperků.

Odstředivé lití

Při odstředivém lití se roztavený hliník působením dostředivých sil vytlačuje do formy a vytváří se tak válcové odlitky. Tato technika je ideální v případě, že je třeba vyrobit/vyrábí se trubky a kruhové výrobky, a zároveň se minimalizuje riziko vzniku pórovitosti. Intenzivně se používá v odvětvích, jako je instalatérství a automobilový průmysl.

Inovace a budoucnost trendů v odlévání hliníku

S vývojem průmyslových odvětví se plánuje, že i průmysl hliníkových odlitků projde velkými inovacemi. Odlévání se změní ve zcela nový proces se zapojením nových technologií a udržitelných procesů, které by byly přínosné jak z hlediska efektivity, tak i kvality a vlivu na životní prostředí. Níže jsou uvedeny některé z hlavních trendů, které předurčují budoucnost odlévání hliníku.

1. Informatizace a automatizace procesů odlévání

Odlévání hliníku se změní díky automatizaci a digitalizaci. Simulace s umělou inteligencí a 3D tisk budou zkombinovány do té míry, že se konstrukční a další výrobní procesy stanou mnohem jednoduššími, zkrátí se doba realizace a sníží se možnost jejich chybovosti. Umělá inteligence bude zajišťovat kontrolu podmínek odlévání v reálném čase a úpravy budou prováděny v reálném čase, což zajistí optimalizaci kvality dílů. Členové výrobního průmyslu budou mít nižší režijní náklady na pracovní sílu a méně času stráveného výrobním procesem, protože automatizace nahradí více funkcí.

2. Udržitelné technologie ekologického odlévání

V oblasti hliníkových odlitků se stále více prosazuje udržitelnost. Procesy, jako je odlévání do zeleného písku, které zohledňují přírodní písek, minimalizují dopady na životní prostředí. Odvětví se dále přiklání k energeticky úsporné výrobě odlitků a rozšiřování množství recyklovaného hliníku. Tím se snižuje závislost na spotřebě surovin a energie, což je celé šetrnější k životnímu prostředí a levnější.

3. Vědecké materiály a slitiny

Vývoj slitin s vyšší pevností a odolností proti korozi je cestou vpřed u hliníkových odlitků. Tyto slitiny budou sloužit například v automobilovém a leteckém průmyslu, které potřebují vysoce výkonné díly. Lehké a pevné slitiny budou znamenat účinnější vozidla s vyšší spotřebou paliva a lepší výkon v náročných podmínkách, což dále tlačí na outsourcing procesů přesného lití, jako je tlakové lití.

4. Kombinace umělé inteligence a strojového učení

Proces odlévání hliníku se mění s využitím umělé inteligence a strojového učení (ML). Umělá inteligence dokáže analyzovat data poskytovaná během lití a předvídat případné budoucí vady, optimalizovat teploty a úrovně tlaku, což vede k lepší kvalitě dílů. Také prediktivní údržba s podporou AI minimalizuje prostoje zařízení a zlepší optimalizaci procesu, takže výrobce může předejít problému dříve, než se objeví.

5. Odlévání a použití aditivní výroby a 3D tisku

Proces 3D tisku se stále více kombinuje se standardním odléváním hliníku. 3D tisk urychluje dobu uvedení na trh a náklady na nástroje tím, že umožňuje rychlou tvorbu prototypů spolu s výrobou složitých forem. Díky tomu mohou výrobci vyrábět složitější díly nákladově efektivněji a účinněji, což jim umožňuje větší flexibilitu, pokud jde o design a schopnost přizpůsobit se s ohledem na požadavky trhu.

6. Chytré slévárny a internet věcí (IoT)

Dalším faktorem, který významně mění svět hliníkových odlitků, je vzestup chytrých sléváren. Instalací senzorů s podporou internetu věcí do strojů a forem se budou neustále zaznamenávat data v reálném čase, aby bylo možné kontrolovat podmínky odlévání. Takové informace umožní přímou změnu zpracování, což povede ke snížení kvality a odpadu. Další výhodou systémů IoT je, že výrobci mohou sledovat výkonnost odlitků v průběhu jejich životního cyklu a dozvědět se, jak odlitky vylepšit.

GC Precision Mould: Váš spolehlivý partner

Společnost GC Precision Mould je vaším spolehlivým spojencem, který vám poskytne dokonalé řešení v oblasti přesného lisování. Jako odborník na navrhování a lisování forem ve vlastní režii uspokojujeme potřeby různých průmyslových odvětví, například automobilového, elektronického a průmyslového trhu. Za nejdůležitější aspekty považujeme kvalitu, inovace a přesnost, což zajišťuje výrobu vysoce výkonných výrobků podle vašich potřeb. Naším cílem je poskytovat vynikající služby zákazníkům, které vám umožní dokončit vaši výrobní agendu bez jakýchkoli obav a neefektivity ve společnosti GC Precision Mould.

Závěr

Jak lití hliníku do písku, tak lití hliníku pod tlakem hrají ve světě výroby svou roli a každý z těchto dvou výrobních postupů má své výhody, díky nimž může být vhodný pro specifické použití. V případě zakázkových a velkých dílů, kdy jsou výhodou menší objemy, je vhodnějším procesem lití do písku. Naopak tedy tlakové lití je rychlé, účinné a efektivní při zpracování velkých výrobních sérií, a nabízí tak velkou přesnost a povrchovou úpravu malých dílů.

Volba mezi těmito dvěma možnostmi závisí na faktorech, mezi které patří objem výroby výrobku, složitost některých dílů, potřeba materiálu a rozpočet. Při znalosti schopností a slabých stránek obou procesů budou výrobci schopni vybrat nejvhodnější proces odlévání, který bude odpovídat jejich potřebám a splní zadání s nejlepšími možnými výsledky.

Nejčastější dotazy

1. V jakých odvětvích se GC Precision Mould uplatňuje?

Společnost GC Precision Mould má v nabídce mnoho dalších odvětví, jako je automobilový průmysl, elektronika, průmyslová výroba atd. Specializujeme se na přesné lisování s řešením, které se vztahuje na specifické požadavky každého odvětví.

2. Jaké formy vyrábí společnost GC Precision Mould?

Naše návrhy a výroba zahrnují široký sortiment forem, jako jsou vstřikovací formy, formy pro tlakové lití a formy na míru složitých dílů. Naše formy vyrábíme přesně a z kvalitního materiálu, aby byly odolné a velmi konkurenceschopné.

3. Co mám udělat, abych získal cenu za svůj projekt?

Pro získání cenové nabídky je nutné nás pouze kontaktovat a poskytnout informace o projektu. Vyhodnotíme požadavky a poskytneme vám konkurenceschopnou a transparentní nabídku s ohledem na vaše potřeby, jako je design, materiál a množství výroby.