A melegkamrás és a hidegkamrás öntés mindkettő fémöntési módszer. De különböző módon működnek. A melegkamrás öntés beépített kemencét használ. Gyorsabban működik, és alacsony olvadáspontú fémekből, például cinkből készít alkatrészeket. Eközben a hidegkamrás öntés külön kemencét használ a fém megolvasztásához. Közepes és magasabb olvadáspontú fémekből, például alumíniumból készíthet alkatrészeket, de nem működik gyorsan.

A kiválasztási döntést a fémtípusok és az alkatrész összetettsége határozza meg. Olvassa el ezt a cikket, hogy megismerje különböző szempontjaikat, ötvözeteiket, alkalmazásaikat és eljárásaikat.

Forró kamrás öntés

Az eljárást forró kamráknak nevezik, mivel a kemencében lévő olvadt fémbe merülő befecskendező rendszer (libikóka rendszer és dugattyú) van. Gyorsabban működik automatizált technikával fémalkatrészek készítésére.

A gyártó nagy nyomás alatt olvadt fémet présel egy újrafelhasználható acélformába. Elsősorban cink-, ón- és ólomalapú ötvözeteket használ. Ez az eljárás alacsonyabb olvadáspontú fémekkel (450°C / 842°F alatt) dolgozik, hogy elkerülje a befecskendező rendszer károsodását. Az ólomötvözeteket azonban számos iparágban korlátozzák toxicitásuk miatt.

Fémbefecskendezés: A lúdnyak rendszer

A melegkamrás öntvényeknél az olvadt ötvözeteknek a szerszámüregbe történő szivattyúzására szolgáló libikóka-rendszerek működnek. A fém áramlásának javítása érdekében egy kemencébe merül. Ahol egy 7-15 MPa / 1000-2200 psi nyomáson olajjal/gázzal hajtott hidraulikus vagy pneumatikus dugattyú a fémet a szerszámba és a lúdnyakon felfelé kényszeríti. Ez a kialakítás ideális a tömegtermeléshez, mivel percenként 2-5 injektálást tesz lehetővé.

Kulcsfontosságú kihívások:

Egyes szennyeződések, mint például az oxidált fém, felhalmozódhatnak a libikókában, és salakot képezhetnek. Ezek elzárják az áramlást, és ennek következtében csökkentik az alkatrész minőségét. A megfelelő tisztítórendszereknek tehát ezt el kell kerülniük.

Ezenkívül az olvadt ötvözetnek való állandó kitettség idővel roncsolja a dugattyút és a lengőnyakat. Ez 50 000-100 000 ciklusonként cserét igényel.

Anyagok és tartósság

A szerszámok erősebb és keményebb anyagokból, például acélból (pl. H13 minőségű) készülnek. Ezek a szerszámok általában ellenállnak az erős nyomásnak és a hőnek. A szerszám belsejében azonban apró repedések keletkeznek, amikor a hő 400 °C fölé emelkedik és lehűl. Bármelyik szerszám 100 000-500 000 ciklust bír ki, mielőtt javításra kerülne.

Ami a költségeit illeti, azok továbbra is magasak, meghaladják az $20,000 és $50,000 közötti összeget. Ez alternatív módon megfizethetővé válik, ha tömeggyártásra használják. A rendszeres karbantartás, a bevonatok és a hőmérséklet-szabályozás elkerülhetetlenül megnöveli az élettartamát.

Ciklusidő bontás

• Töltelék: 0,1-0,5 másodpercig tart, amíg az olvadt fémet a szerszámba helyezzük. A sebesség általában a dugattyú erejétől és a fém viszkozitásától függ.
• Megszilárdulás: Az olvadt fém 2-10 másodperc alatt lehűl és megkeményedik. A vastagabb részeknek hosszabb időre van szükségük, míg a vékonyfalú (pl. 1-3 mm) részek elég hamar kihűlnek.
• Kidobás: A kidobócsapok megkönnyítik ezt a folyamatot, 1-3 másodperc alatt eltávolítják az alkatrészt. Ezenkívül a szerszámra szórt kenőanyag (pl. grafit) használatával elkerülhető a beragadás.

Hőmérséklet-szabályozás

Az egyenletes öntési minőség elérése érdekében a pontos hőmérséklet kiválasztása értékes. Ezért a kemence az olvadt cinket 410-430 °C-on tartja. Ez azt jelenti, hogy a hőmérséklet akár 10°C-os változása is hibákat okozhat.

Az öntés során a kemencét elektromos ellenállásfűtők vagy gázégők fűtik. Eközben a hőelemek végig figyelik a hőmérsékletet. Ennek oka, hogy a rossz szabályozás (túl meleg) roncsolja a fémet, a túl hideg pedig korpát okoz. Hasonlóképpen, az idő előtti megszilárdulás nem tölti ki a hézagokat, és nem okoz repedéseket.

Kilövő rendszer

Az alkatrész akkor válik eltávolíthatóvá, amikor a fém teljesen megszilárdul. A gyártók kidobócsapok segítségével nyitják ki a szerszámot, amelyek kinyomják az alkatrészt.

Továbbá, hidraulikus hajtások szabályozza az erőt és kerülje el a károkat. Eközben a szögletes csapok simán kioldják az összetett formákat. A szerszám hűtéséhez és a ragadás megakadályozásához kenőpára is használható. Mindez azt jelenti, hogy a jól működő kidobórendszerek rendkívül hatékonyan teljesítenek.

Előnyök

• Ez az eljárás 3-4x gyorsabb, mint a hidegkamrás öntés.
• A beépített kemencék 20-30% kevesebb energiát fogyasztanak, mint azok, amelyek külön olvasztják a fémet.
• Szűk tűréshatárokkal (±0,1 mm) és sima felületekkel rendelkező alkatrészeket készít.
• A melegkamrás öntés ideális tömeggyártásra (több mint 10 000 darab).
• Széles körben használják autóipari zsanérokban vagy elektronikai házakban.

Hátrányok

• Ez a technika nem alkalmas alumínium vagy magnézium öntvény. Mert magasabb az olvadáspontjuk, ami károsítaná a libikókát.
• A gyakori ciklikusságból eredő hőmérséklet-eltérés megterheli a lengőnyakat, és ennek következtében repedések keletkeznek.
• A szennyeződések lefölözése szükséges a salak elkerülése érdekében.

Hidegkamrás öntés

A hidegkamrás öntés nem olyan, mint a melegkamrás; külön kemencében olvasztják meg a fémet. Ehelyett a gyártók az olvadt fémet egy merőkanálon keresztül a lövedékhüvelybe tolják. Amelyben a hidraulikus dugattyú belekényszeríti azt a formaüregbe. A többi folyamat szinte hasonló. Ez az eljárás jól működik az olyan fémek közepes és magas olvadási hőmérsékleténél, mint az alumínium, a magnézium és a rézalapú ötvözetek.

Fém merítés és fröccsöntés

A felmelegített fémet kézi vagy automata merőkanál segítségével juttathatja a gép felé.

• A kézi merítés lassabb és nem túl következetes. Az olvadt fémnek a lövedékhüvelybe való öntésére szolgál. Ennek eredményeképpen az alkatrészek minőségében eltérések fordulnak elő.
• Az automatizált kanalazás egy robotkarra utal. Ez pontosan méri és behelyezi a felmelegített fémet. Megfelelően kitölti a hézagokat, és csökkenti az emberi hibákat. Ez a folyamat segít javítani a termelési sebességet 10-20% körül. Ezenkívül kiküszöböli az olyan hibákat, mint a levegő beszorulása és a hiányos töltés.

Lövedékhüvely és dugattyú

A rövid ujjak a befecskendező rendszerek részét képezik. Ez az a pont, ahonnan az olvadt fémet kiöntik, mielőtt a szerszámba fecskendezik. A gyártók keményebb anyagokból, például acélból készítik őket, hogy bírják az intenzív hőmérsékletet és nyomást.

Míg a dugattyú olyan, mint egy hidraulikus henger által működtetett rúd. Ez nyomja az olvadt ötvözetet a formába. Ez általában kétféle lehet: lapos és kúpos.

A lapos dugattyú az egyszerűbb, állandó falvastagságú alkatrészeknél működik. Eközben a kúpos dugattyúk hasznosak a kemény kialakításhoz, megállítják a turbulenciát és a levegő beszorulását.

Die anyagok

Alapvetően a hidegkamrás szerszámok edzett szerszámacélból, például H13 vagy H11 acélból készülnek. Ebben az anyagban már van szilárdság-tömeg arány és kopásállóság. Ez ezért deformáció nélkül bírja a nagy hőt (akár 700°C/ 1292°F) és az intenzív befecskendezési nyomást.

Vannak azonban kihívások, amelyekkel a szerszámnak szembe kell néznie. Például az állandó melegítésből és hűtésből eredő hőellenőrzések felületi repedéseket okoznak. Eközben a magas hőmérsékletű ötvözetekből származó erózió fokozatos kopással jár.

Ezért próbáljon meg a rendszeres karbantartásra, a felületkezelésre és a bevonatokra (nitridálás vagy PVD) összpontosítani. Ezek növelhetik a szerszám élettartamát és javíthatják a teljesítményt is.

Hűtőcsatornák

A mérnökök a hűtőcsatornákat stratégiailag építik be a formába. Ezek a csatornák ugyanis szabályozzák a megszilárdulási lépést, és csökkentik a ciklusidőt. A magas hőterhelésű területek közelében történő elhelyezésükkel folyamatos hűtés érhető el. Ez tehát nem okoz vetemedést, zsugorodást vagy belső repedéseket.

Toldat és futórendszer

A hidegkamrás gép ezen alkatrészei segítenek a felhevített ötvözetet a lövedékhüvelyből a szerszámüregbe irányítani.

Az öntőcső része általában egy belépési pont, ahonnan a futók a fémet eloszlatják. Tervezze meg őket megfelelően, hogy eltávolítsa a főbb hibákat, mint például a levegő beszorulása és a blokkoló áramlás.

Kilövő rendszer

A megszilárdult öntvények sérülésmentes eltávolításának szakaszában a kidobórendszerek biztosítják a zavartalan teljesítményt. Ezek a rendszerek magukban foglalják a kidobócsapok, a kenőanyag-szóró, a hidraulikus működtetők és a forró kamrákhoz hasonló kidobó dobozok használatát.

Ahol az alkatrész kihűl, a szerszám kinyílik, aktiválja a kidobó dobozt, és a kidobócsapok kinyomják az öntött alkatrészt.

Előnyök

• Többféle ötvözetet, például alumíniumot, magnéziumot és rezet tud önteni.
• Kevesebb a hőhatás, mivel a lövedékhüvely és a dugattyú nem kerül állandóan olvadt fémmel szembe, ami csökkenti a kopást.
• Nagyon éles, részletes, vékony falú alkatrészek készítésére alkalmas.

Hátrányok

• Lassabb, mint a forrókamrás eljárás, és alkatrészenként 20-60 másodpercet vesz igénybe.
• A magasabb hőmérséklet és nyomás miatt több energiát és karbantartást igényel. Ez teszi költségessé.
• A kézi merítés és a szerszám karbantartása gyakran növeli a munkaerőigényt.

A melegkamrás és a hidegkamrás öntés összehasonlítása

Esettanulmányok

A gyártók a cinkötvözetből készült csatok és kötőelemek gyártásához általában melegkamrás öntést használnak. Azért alkalmazzák ezt a technikát, mert kis méretű alkatrészek és tömeggyártásra alkalmas.

Míg a hidegkamrás szerszámok, az öntés alumínium motorblokkokat állít elő. Ez az alkatrész nagy méret, összetett geometria és nagy szilárdság igénye. Ezért a legjobb a hidegkamrás öntés.

Alkalmazások és iparágak

Autóipar:

Az autóipar forrókamrákat használ cinkötvözetből készült alkatrészek, például biztonsági öv alkatrészek, ablaktörlő alkatrészek és autórádió házak gyártására. A cink lenyűgöző tulajdonságai sima felületet és nagy tartósságot biztosítanak számukra.

Ezzel szemben a hidegkamrás öntés segít az alumínium motorkonzolok, motortéri alkatrészek és világítótestek gyártásában. Ez azért van, mert bármilyen nehéz konstrukciót nagy szilárdsággal tud létrehozni.

Repülőgépipar:

Tudja, a melegkamrás öntést ritkán használják repülőgépipari alkatrészekhez. Ennek oka, hogy az öntőfém (cink, magnézium) olvadáspontja alacsonyabb. De ez nem jelenti azt, hogy ebben az iparágban nem használják ezt az eljárást. Sok kis magnéziumból készült repülőgépipari alkatrész, például konzolok, házak és csatlakozók készülnek vele. Ez könnyű szilárdságot, korrózióállóságot és tartósságot biztosít.

A repülőgépekben azonban magnéziumötvözetekből készült hidegkamrás nyomásos öntésű alkatrészeket használnak. Például üléskeretek és kabinalkatrészek. Ezek az alkatrészek könnyebbek és erősebbek.

Fogyasztási cikkek:

A gyártók a divatban és a kiegészítőkben népszerű termékeket forró kamrás öntéssel készítik. Például cinkötvözetből készült csatok, cipzárak és díszítő díszítések.

Az alumínium elektronikai burkolatokat és hűtőbordákat széles körben használják a fogyasztói elektronikában. Hidegkamrás eljárással készülnek.

Új alkalmazások

Elektromos járművek (EV-k):

A nyomásos öntést egyre gyakrabban használják könnyű akkumulátorházak és szerkezeti elemek gyártására az elektromos járművekhez.

A könnyűszerkezetes alkatrészek iránti növekvő igény az oka annak, hogy széles körben alkalmazzák a fröccsöntési technikát. Ezzel az eljárással az átlagosnál kisebb tömegű és erősebb akkumulátorházak és szerkezeti elemek készülnek.

5G technológia:

Az alumínium- és magnéziumöntvények mára az 5G infrastruktúra fontos alkotóelemeivé váltak. Például az antennaházak és a hőkezelő rendszerek.

Következtetés

A melegkamrás öntés gyorsan működik és megfizethető megoldás. Alacsonyabb olvadáspontú fémekkel, például cinkkel foglalkozik. A másik oldalon a hidegkamrás öntés több energiát használ, mivel az ötvözetet külön olvasztja meg. Ez az eljárás azonban hatékony az olyan kemény és magas olvadáspontú anyagok esetében, mint az alumínium, a réz stb. A választás során nézze meg a fémek alkalmasságát, a tervezés összetettségét és a gyártási mennyiséget. Így a kívánt eredményt fogja elérni.