Az állandó öntési folyamat során a formákat újra felhasználják az alkatrészek gyártásához, míg az egyszer használatos öntőformák eldobható formákat használnak. Bár a két módszer kiindulási anyaga az olvadt alumínium, az anyag alakja és átformálása, a termék szilárdsága és a költségvonzata drasztikus különbségeket mutat. 

Számos iparág használja az alumíniumot, mint az egyik legsokoldalúbb anyagot, és meg kell jegyezni, hogy ez a szilárdság-súly arányának, korróziómentességének és vezetőképességének köszönhető. Abban az esetben, ha az alumíniumot alkatrészek és komponensek formájában kívánjuk felhasználni, két fő eljárást alkalmazunk, nevezetesen az állandó öntőformát és a feláldozható öntőformát. A két eljárás során alkalmazott eljárás nem azonos, és a végterméknek saját mechanikai jellemzői, felhasználása és gyártási igényei vannak.

Ez az útmutató magában foglalja a folyamatok, a mechanikai tulajdonságok, a költségek, az alkalmazások és a környezeti hatások közötti különbségek megismerését, hogy megalapozott döntést hozhasson a következő projektről, amelyre vállalkozhat.

Összehasonlítás és szembeállítás a tartós öntőforma és a feláldozható öntőforma között

Mik azok a tartós öntvények?

Az állandó formaöntés azt a folyamatot jelenti, amikor az olvadt alumíniumot egy fémformába öntik, amelyből számos alkatrész készíthető. Jól alkalmazható olyan alkatrészek gyártására, amelyek nagy szilárdságot és méretpontosságot igényelnek. A forma anyaga általában öntöttvas vagy acél, hogy az anyagot nagyszámú cikluson keresztül ki lehessen tenni az olvadt alumínium hőjének. Az eljárás ideális a közepes és nagy darabszámú alkatrészek tömeggyártására.

Az állandó formaöntés jellemzője:

• Vannak újrafelhasználható formák: A fémformák újrafelhasználhatóak, ezért gazdaságos a tömeggyártáshoz való felhasználásuk.
• Pontos méretek: A szerszámok kiváló minőségű méretekkel rendelkeznek.
• Erősség: Az alkatrészek erősebbek, mint a más öntési eljárásokkal készültek.
• Felületkezelés: Kiváló minőségű felületkezeléshez vezet, és az utólagos folyamatok minimálisra csökkennek.

Gyakori alkalmazások:

• Autóalkatrészek, például blokkok, házak és konzolok.
• Repülőterek szerkezeti részei.
• Nagy vagy közepes szilárdságú ipari alkatrészek.

Mi az a feláldozható szerszámöntés?

Feláldozható öntőforma olyan penész előállításával jár, amely egyetlen alkalmazás után megsemmisül. Népszerűek a homoköntés, a beruházási öntés és a kagylóöntés. Az eljárás gyakran alkalmazható olyan összetett vagy testre szabott alkatrészek kifejlesztésében, amelyek nem igényelnek nagy mennyiséget. Az elhasználható öntőformáknál az anyagvariabilitás mellett nagy a tervezési szabadság is.

A feláldozható szerszámöntés néhány fő jellemzője:

• Egyszer használatos formák: A formákat az öntés befejezése után selejtezik, és ez növeli az egységenkénti árat.
• Komplex geometria: Ezek akkor alkalmasak, ha bonyolult geometriájú vagy belsőleg összetett darabok gyártására kerül sor.
• Csökkentett anyagköltségek: A formákat különböző típusú anyagok, pl. homok vagy kerámia formájában lehet elkészíteni.
• Felületkezelés: A felületkezelés további utófeldolgozást igényelhet.

Gyakori alkalmazások:

• OEM és egyedi alkatrészek és prototípusok.
• A repülőgépipar és a honvédelem számára készült alkatrészek.
• Szobrok, művészeti és dekorációs tárgyak.

Gyártási folyamatok

Perma öntött eljárás:

• Az alumínium olvadása: Az alumíniumot egy kemencében folyékony állapotba olvasztják.
• Formába öntés: A folyékony alumíniumot a tartós fémformába öntik.
• Hűtés és megszilárdulás: Az alumínium lehűl és megszilárdul az üregben.
• Penész eltávolítása: Az öntőformát eltávolítják, és az öntési folyamat során az alkatrész tartósságának megfelelően alakított öntvényt, amely semmiképpen sem a leggyengébb pont, eltávolítják.
• Casting utófeldolgozás: Az öntvényt igény szerint ki lehet égetni, megmunkálni vagy finomítani.

Főbb jellemzők:

• Ideális az összetett tervek teljesítéséhez.
• Magas termelési sebesség.
• Pénzmegtakarítás nagy mennyiségek esetén.

A formaöntési folyamat feláldozható:

• Formakészítés: Az eldobható formát bizonyos anyagokból, például homokból, kerámiából vagy kagylóból készítik.
• Olvasztási indukció és öntés: az olvadt alumíniumot a formába öntik.
• Hűtés és megszilárdulás: A darab lehűl és megszilárdul.
• Penészmegsemmisítés: A kész alkatrész kilökéséhez a szerszámot meg kell semmisíteni.
• Utófeldolgozás: További megmunkálás/finomítás is lehet.

Főbb jellemzők:

• Jobban alkalmas egyedi vagy kis sorozatú alkatrészek gyártására.
• Képesnek lenni bonyolult minták és funkciók megadására.
• Az egységenkénti költség növelése.

Mikroszerkezet és mechanikai tulajdonságok

Az alumínium mikroszerkezete és mechanikai tulajdonságai nagymértékben függnek a gyártási eljárástól.

Szemcseszerkezet

• Állandó formaöntés: A tartós öntőformák szemcséi nagyon finom és szabályos szemcsék, ami a fémformák szabályozott hűtésének tulajdonítható. Ez javítja a szilárdságot és a mechanikai tulajdonságokat.
• Feláldozható szerszámöntés: Az elhasználható formába öntésnél a szemcsék tendenciája kevésbé egyenletes, a szemcsék nagyobbak, ezért kisebb a szilárdság és a képlékenység.

Porozitás és hibák

• Állandó formaöntés: A fémformákat arra használják, hogy csökkentsék az öntvény belső pórusait és belső hibáit, így az öntvény erős és megbízható lesz.
• Feláldozható szerszámöntés: Ezeknél az alkatrészeknél az elhasználható öntőforma porózus, és mint ilyen, belső hibákat, például gázporozitást vagy zsugorodási üreget engedhet be az alkatrészbe, ami miatt az rosszul teljesít terhelés alatt.

Mechanikai teljesítmény

1. táblázat: Mechanikai teljesítmény

Az állandó penész öntőrobotok Anyagok

Fém öntőformák

A tartós öntvények formái általában acél, öntöttvas vagy ötvözött acél alapúak. Ezeket ilyen magas hőmérsékletű és ciklusálló anyagokkal kombinálva választják ki. Az acélformákat kifejezetten előnyben részesítik tartósságuk és szilárdságuk miatt, míg az öntöttvas formák jó hővezetést biztosítanak.

Fémek - az öntés

A tartós öntvények öntéséhez leggyakrabban használt fémek a következők:

• Alumínium: Lágy, könnyű, és korrózióálló tulajdonságokkal rendelkezik, ami tökéletes a nagy szilárdságú alkalmazásokban.
• Magnézium: Könnyű, de erős fémnek minősül, népszerű a repülőgépiparban és még az autóiparban is.
• Cink: Jó szilárdsággal/alakíthatósággal rendelkezik, és gyakran alkalmazzák nagy volumenű öntvények előállítására.
• Ezek a fémek tartós öntőformákkal kombinálva erős, pontos és egyenletes öntvényeket eredményeznek.

Nyersanyagok öntésnél, kiöntőformával

Penészanyagok

Az elhasználható öntőformák esetében a formákat minden egyes alkalommal feláldozzák, amikor a formát használják. Többféle öntőformából állhatnak, így az öntési technika is változik:

• Homok: A homok legelterjedtebb felhasználása a homoköntés során történik, ahol szilícium-dioxid-homok és kötőanyagok keverékét használják az öntőforma elkészítéséhez.
• Kerámia: A befektetési öntés alkalmazásakor alkalmazzák, és a kerámia finom poraiból héjakat gyártanak a fém nagy pontosságú öntéséhez.
• Gipsz és kagylók: Ezeket a finom részletességű és szűk tűréshatárokkal rendelkező alkatrészek gyártásánál alkalmazzák az elveszett viaszöntési eljáráshoz és a kagylóöntési eljáráshoz.

Fémek - az öntés

Az elhasználható formaöntés a fémek széles spektrumát képes használni a választás, amelyek közé tartoznak:

• Alumínium: A könnyű, sokoldalúságáról ismert alumíniumot gyakran használják ipari anyagként az autóipar egyes részeinél és a fogyasztási cikkeknél.
• Acél és vas: Széles körben alkalmazzák őket a homok- és a beruházási öntési folyamatban ipari gépek, szerszámok és szerkezeti darabok tekintetében.
• Sárgaréz és bronz: Ideális összetett alkatrészek, például díszítőelemek, szelepek és szerelvények öntéséhez.
• Titán: A titán drágább, de különleges célokra, például a repülőgépiparban és a beültethető orvosi eszközökben talál alkalmazást, mivel erős és korrózióálló.
• Követelmények: Az elhasználható formákat az alkatrész és az öntendő fém összetettségének, valamint a gyártás követelményeinek megfelelő anyagból kell készíteni.

Állandó penész öntési formák típusai

1. Gravitációs állandó formaöntés

A gravitációs állandó öntőformában az olvadt fémet a gravitációra hivatkozva egy újrafelhasználható formaüregbe öntik. Ezt a technológiát kiváló minőségű, egyszerű, jó felületi felülettel rendelkező alkatrészek készítésére alkalmazzák. Olyan fémek, mint az alumínium és a magnézium esetében megfelelő, és általában ott alkalmazható, ahol közepes szilárdságú és részletes munkát kell végezni.

2. alacsony nyomású tartós penész (LOPRVM)

Alacsony nyomás. Az alacsony nyomású tartós öntésnél az olvadt fémet alacsony nyomáson fecskendezik a formába, ami az összetett formák könnyebb üregkitöltését eredményezi, sima felülettel. Az eljárást általában alumíniumötvözetek és magnéziumötvözetek esetében alkalmazzák, és akkor alkalmas, ha az alkatrészeknek magas szintű mechanikai tulajdonságokkal és szoros tűrésekkel kell rendelkezniük.

3. Nagynyomású állandó öntőforma (HPDC)

Ez a megközelítés az olvadt fém nyomással történő befecskendezését jelenti egy formába, amely gyors feltöltést és rendkívül hatékony folyamatot eredményez. Széles körben alkalmazzák az alkatrészek, például autóalkatrészek és olyan alkatrészek nagyméretű gyártásánál, ahol pontosságra, szilárdságra és sima felületre van szükség.

4. Szerszámöntés

A szerszámöntés egy állandó öntőforma; miután a formát megtöltötték az olvadt fémmel, a fémet kipréselik, vagy kipréselik a formából. Főleg bonyolult alakú alkatrészek, pl. autóalkatrészek nagy sorozatban történő gyártásánál alkalmazzák, és a leggyakrabban öntött fémek közé tartozik az alumínium, a cink és a magnézium.

Feláldozható öntőforma típusok

1. Homoköntés

Az egyik legszélesebb körben alkalmazott és univerzális fogyóforma-öntési eljárás a homoköntés. Ez egy homok, agyag és víz keverékéből készült öntőforma kialakítását jelenti. Az olvadt fémet az öntőforma elkészítése után a formába öntik. A nagyméretű alkatrészek homoköntéssel történő öntése tökéletes, és széles körben alkalmazzák olyan fémeknél, mint az alumínium, a vas és az acél. Kis/közepes volumenű gyártásnál alkalmazható.

2. Beruházási öntés (Lost-Wax öntés)

Befektetési öntvényt alkalmaznak, amely egy viaszmintától elválasztott kerámia héjminta formájában készül. Miután a mintát az olvasztás után eltávolították, az olvadt fémet a formába öntik. Ez a módszer akkor alkalmazható a legjobban, ha az alkatrészek nagyon részletesek, és jól alkalmazható a repüléstechnikai termékeket, orvosi berendezéseket és ékszereket gyártó iparágakban. A beruházási öntés nagy pontosságú és összetett geometriájú alkatrészek feldolgozására alkalmas.

3. Héj öntőforma öntés

A héjformába öntés azt a folyamatot jelenti, amikor egy rendkívül vékony falú formát alkalmaznak a mintának nevezett eljárás bevonásával kialakított burkolatra, amely egy vékony homok- és ragasztórétegből áll. A forma öntése után a mintát leveszik, és az üreget olvasztott fémmel töltik ki. Általában kisebb, részletgazdag alkatrészeknél alkalmazzák, és a termék felülmúlhatatlanul finomabb, mint a homoköntés. Leginkább alumínium-, sárgaréz- és acélötvözetekben alkalmazzák.

4. Elveszett haböntés

Ha egy habminta a forma, akkor ezt nevezzük elveszett haböntésnek. A habminta kerámiahéjjal van ellátva, és amikor az olvadt fémet a formába öntik, a hab leolvad és elpárolog. Ezt többnyire akkor alkalmazzák, ha összetett formájú öntvényekről van szó, és a leggyakoribb iparágak, ahol ezt a fajta öntést kínálják, az autóipar és a repülőgépipar.

5. Centrifugális öntés

Centrifugális öntés A centrifugális öntési eljárás során az olvadt fémet egy forgó formába öntik. A centrifugális erő a fémet az öntőforma külső oldalára löki, és ez egy tömör, erős öntvényt hoz létre. Ezt a technikát hengeres tárgyak, például csövek, csővezetékek és perselyek gyártására alkalmazzák, különösen öntöttvasból, acélból és bronzból.

Alkalmazások

A tartós formaöntés felhasználása:

A tartós öntéssel készült alkatrészek ott használhatók, ahol nagy szilárdságra, pontosságra és tartósságra van szükség. Alkalmas közepes és nagy volumenű gyártási műveletekre, például az autóiparban, a repülőgépiparban és az ipari gépgyártásban.

Gyakori alkalmazások:

• Autóipari motorblokkok:  Egy bonyolult belső geometriájú motor járműblokkjának kialakítása.
• Repülőgépipari alkatrészek: Könnyű és erős szilárdságú szerkezeti elemek.
• Ipari berendezések: Nagy teljesítményű alkatrészek, például szivattyúk és szivattyúházak, valamint konzolok.

A feláldozható öntőformák felhasználása:

Az elhasználható öntőformák ideális választásnak bizonyultak ott, ahol kis volumenű, egyedi vagy prototípus projekteket terveznek, és a tervezés rugalmassága létfontosságú. Általánossá vált az olyan iparágakban, mint a repülőgépipar és a védelmi ipar, valamint az egyedi termékek gyártása.

Gyakori alkalmazások:

• Repülőgépipari alkatrészek: Speciális alkatrészek, amelyek közé tartoznak a turbinalapátok és a motoralkatrészek.
• Védelem: Egyedi formájú egyedi és katonai minőségű alkatrészek.
• Művészet és szobrászat: Művészeti termékek tervezése és személyre szabása vagy alkalmazása.

Ár és hatékonyság, költség és termelési hatékonyság, költség és termelési hatékonyság, költség és termelési hatékonyság

Állandó formaöntés:

• Indítási költségek: A fémformák nagyon költséges szerszámozása.
• Egységenkénti költség: alacsonyabb alkatrészenkénti költségek nagy sorozatgyártás esetén.
• Gyártási sebesség: Ez gyorsabb a nagy sorozatgyártás esetén.
• Hosszú élettartamú: A fémből készült formák hosszú élettartamúak, ami hosszú távon költségcsökkentést eredményez.

Öntöttfém-szerszámos-kiadagolható-formák

• Indítási költség: Alacsony költségű szerszámok használata a fogyószerszámoknál.
• Egységenkénti költség: Az egyszeri szerszámok miatt ez drágább, és a gyártónak magas az egy alkatrészre jutó költsége.
• Gyártási sebesség: A lassulás azért következik be, mert a gyártás során formákat kell készíteni és hosszabb hűtési folyamatokat kell végrehajtani.
• Tartósság: A szerszámok csak egyetlen darabot gyártanak, ezért az egy darabra jutó költség megnövekedett.

Környezeti megfontolások

Energiafelhasználás

• Állandó formaöntés: Általában kevesebb energiát igényel, mint a fémformák esetében.
• Feláldozható szerszámöntés: Az egységenkénti energiafelhasználás nagyobb, különösen a bonyolult formák esetében.

Anyagfelhasználás

• Állandó formaöntés: Az anyagáramlás nagyszerű, kevés hulladékkal.
• Feláldozható szerszámöntés: A formák használata több anyaghulladéknak teszi ki őket, mivel egyszer használják fel őket.

Újrahasznosíthatóság

• Állandó formaöntés: Az alumíniumot könnyű újrahasznosítani, és a felhasználás után pénzt lehet keresni.
• Feláldozható öntőforma: Az öntőformák a legtöbb esetben nem lennének újrahasznosíthatók, bár az alumínium újrahasznosítható. 

Mikor kell előnyben részesíteni a tartós öntőformát a feláldozható öntőformával szemben?

• Nagy volumenű termelés: A tartós öntőforma gazdaságosabb a nagy volumenű gyártás során, mivel a formák többször is felhasználhatók, és gyors gyártási sebességet is biztosít.
• A nagy szilárdság elemei: Azokban az esetekben, amikor a végterméknek nagy szilárdsági fokozatra, szűk tűrésekre és alacsony belső hibákra van szüksége, akkor a tartós öntőforma az előnyben részesített megoldás.
• Komponensek alkalmazása: A tartós formaöntés előnyösebb az olyan összetett geometriák esetében, ahol az alkatrészek alkalmazásakor nem kell belsőleg bonyolultnak lenni, mint például az autóipari alkatrészeknél és az iparban.
• Hosszú gyártási ciklusok: A hosszú távú gyártási projektekben, amelyek figyelembe veszik a szerszámok használatát és hosszú távú újrafelhasználását, szintén a tartós öntést kell alkalmazni, mivel az hosszú távon hatékony.

A helyzet, hogy válasszon feláldozható Mold Casting helyett állandó Mold Casting

• Kis volumenű vagy megrendelésre készült: Alacsony volumenű vagy megrendelésre készült, alacsony kezdeti szerszámköltséggel, ami az elhasználható öntőformák gyengesége volt.
• Geometriák és bonyolult minták: Ha a darab bonyolult belső rendszerekkel vagy nagyon részletes kialakításokkal és formákkal rendelkezik, amelyeket nehéz állandó formák használatával megvalósítani, akkor a kiöntőformás öntés a megfelelő megoldás.
• Magas hőmérsékletű ötvözetek: A táguló formába öntés akkor jöhet szóba, ha rendkívül magas hőmérsékleten olvadó fémet vagy ötvözetet, például acélt vagy titánt akarnak önteni, mivel általában csak az alacsony olvadáspontú fémek, például az alumínium vagy a cink önthetők tartós öntéssel.
• Prototípusgyártás és egyszeri termékek: Abban az esetben, ha egy adott vállalat új formatervezést tesztel a termékében, vagy ha egyedi, egyedi alkatrészre van szükség, akkor az elhasználható szerszámok jobbnak bizonyulnak, mivel a szerszámok előállítási költségei alacsonyabbak.

GC Precision Mold: Mold Making Services of High Quality

A GC Precision Mould vállalat egyedi szerszámtervezést, gyártást és mérnöki tevékenységet végez, amely kifejezetten a következő iparágak bármelyikének igényeit kielégíti: autóipar, repülőgépipar, elektronika és orvosi eszközök gyártása. A legjobb szakemberekkel rendelkezünk, akik a modern technológiák és a legkifinomultabb szerszámok használatának köszönhetően kiemelkedő minőségű és pontosságú szerszámokat tudnak készíteni. Szüksége lehet prototípus szerszámra vagy nagy sorozatgyártásra; bármilyen szerszámra van szüksége, mi költséghatékonyak és megbízhatóak vagyunk. A minőség és az ügyfelek elégedettsége központi szerepet játszik vállalatunk, a GC Precision Mould számára, és biztosítjuk, hogy minden általunk vállalt projektet magas színvonalon végezzünk, amely lehetővé teheti ügyfeleink számára, hogy nagyszerű eredményeket érjenek el.

Következtetés

Az állandó öntőforma és a feláldozható öntőforma a célnak és a létrehozási követelményeknek megfelelően külön-külön előnyökkel rendelkezik. Megfigyelhető, hogy a tartós öntőformát a közepes és nagy volumenű gyártás során kell használni, amely a pontosságra és a részletességre helyezi a hangsúlyt, míg a feláldozható öntőformát akkor kell használni, ha nagyobb rugalmasságra van szükség a komplex minták, egyedi alkatrészek és kis mennyiségű gyártás létrehozásához.

A két eljárás közötti választásnál figyelembe kell venni a szükséges anyagtulajdonságok jellegét, a szükséges gyártási mennyiséget, az árat és a tervezés összetettségét. Az összes módszer erősségeinek és hiányosságainak ismerete azt jelenti, hogy a gyártóknak lehetőségük van az adott projektben alkalmazandó legjobb öntési módszer kiválasztására, így garantálva a hatékony gyártást a legjobb teljesítményt mutató végtermékkel.

GYIK

1. Melyik az olcsóbb a nagyszabású produkciók castingjához?

A tartós formaöntés olcsóbbá válik a nagy mennyiségek előállítása során, mivel a formák újra és újra felhasználhatók, ezért a gyártási folyamat rövidebb.

2. Lehetséges-e összetett tervezést alkalmazni az elhasználható formaöntésben?

Igen, az egyszer használatos öntőforma a legjobb az összetett és bonyolult konstrukciók, például belső geometriájú alkatrészek gyártására.

3. Melyik öntési eljárás felel meg jobban, ha szilárdsági okokról van szó?

A tartós öntéssel általában jobb alkatrészeket lehet előállítani, és a nagy szilárdságú alkalmazásokban, különösen a repülőgépiparban és a védelmi iparban, az egyszer használatos öntés is alkalmazható.

4. Vannak-e anyagpazarlások a kétféle öntésnél?

Az egyszer használatos öntőformák esetében a hulladékanyag mennyisége nagyobb, mivel a formákat csak egyszer használják fel, szemben az állandó formák használatával, amelyeknél kevesebb a hulladék.