Gravitasjonsstøping av aluminium

En omfattende oversikt over gravitasjonsstøping av aluminium

Den gravitasjonsstøping av aluminium prosessen er svært fordelaktig på grunn av allsidigheten i bruksområdene i ulike bransjer. Denne allsidigheten kommer fra den lette vekten av aluminium, som har mange egenskaper. Så de gjør det ønskelig å bruke det til mange industrielle applikasjoner. I tillegg til dette er aluminiumsgravitasjonsstøping nyttig for produksjon av forskjellige kjøretøykomponenter. Disse kjøretøyene kan omfatte biler, lastebiler, ventiler, kompressorer, turbiner, verktøymaskiner osv.

Så denne artikkelen vil forklare tyngdekraftstøpeprosessen i aluminium ved å fokusere på fordeler, ulemper, begrensninger og viktige bruksområder i industrien.

Hvordan kan du definere trykkstøping av aluminium?

Produsentene utfører en permanent støpeprosess på en form. Denne formen er vanligvis laget av stål eller støpejern. Tyngdekraften er drivkraften for å fylle opp formen med den flytende aluminiumslegeringen i aluminiumsgravitasjonsstøpeprosessen. Tyngdekraftstøpeteknikken i aluminium har satt sitt preg i moderne tid. Den viktigste fordelen med denne teknikken er at den reduserer porøsiteten. I tillegg tillater den ikke luft å fange inn i formen under støpingen. Følgelig vil de produserte komponentene eller produktene være fri for feil.

Ulike aluminiumslegeringer som brukes i aluminium Gravity Casting

Her er en liste over grunnleggende aluminiumslegeringer som er mye brukt i aluminiumsgravitasjonsstøping. Så la oss diskutere deres komposisjoner og brede anvendelser på forskjellige områder av livet.

Legering	Sammensetning	Viktige egenskaper	Typiske bruksområder
A356	Al-Si	God styrke, duktilitet og maskinbearbeidbarhet; moderat korrosjonsbestandighet	Motorblokker, motorhus, braketter
A380	Al-Si	Utmerket flytbarhet, trykktetthet, moderat styrke	Motorblokker, motorhus, girkassekomponenter
A413	Al-Si	Høytrykkstetthet, god bearbeidbarhet, moderat styrke	Hydrauliske sylindere, ventiler, pumper
B390	Al-Cu	Svært høy styrke og hardhet, moderat duktilitet	Stempler, topplokk
C355	Al-Cu	God styrke, korrosjonsbestandighet og duktilitet	Strukturelle komponenter, hjul, braketter
AM508	Al-Mg	Høy styrke, seighet og sveisbarhet	Romfartskomponenter, strukturelle deler
AM6061	Al-Mg	God styrke, duktilitet og korrosjonsbestandighet	Byggematerialer, ekstruderte profiler, konstruksjonsdeler
ZA8	Al-Zn	Høy styrke, dimensjonsstabilitet og moderat duktilitet	Trykkstøpte komponenter med små toleranser
K-Alloy	Al-Si-Cu-Mg	Eksepsjonell korrosjonsbestandighet, høy styrke	Marine bruksområder, tøffe miljøer
Hypereutektisk Al-Si	Al-Si	Høy slitestyrke og hardhet, moderat styrke	Motorstempler, foringer

Trinnene som inngår i tyngdekraftstøpeprosessen for aluminium

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.

Her er en trinnvis forklaring av hvert trinn som er involvert i gravitasjonsstøping av aluminium.

1. Utforming og forberedelse

Aluminiumsgravitasjonsstøping starter med å designe mønstrene. Vi må lage en prototype eller kopi av ethvert produkt. Så disse mønstrene består vanligvis av metall eller tre. I tillegg til dette består disse mønstrene av presise dimensjoner og designspesifikasjoner. Så det hjelper med å gjøre formen svært nøyaktig. Videre består matriseseksjonene hovedsakelig av to halvdeler. Disse består vanligvis av stål eller støpejern. Den ene er kjent som en stasjonær form, og den andre er kjent som en ejektorform. Disse halvdelene får lov til å passe perfekt inn i hverandre. Så det skaper et hulrom som replikerer mønsterformene.

2. Oppsett av matriser

Når mønstrene er utviklet, er det neste trinnet å sette opp støpeformen. Det er svært nyttig å lage former eller matriser for støpeprosessen. Så det er viktig å gjennomgå en grundig rengjøring først. Det vil bidra til å fjerne rusk eller rester fra tidligere avstøpninger. I tillegg må det garantere at det smeltede aluminiumet vil strømme jevnt inne i maskinen. Etter det forvarmes matrisen til en bestemt temperatur. Denne forvarmingen er også nyttig for termisk sjokk. Så det vil øke metallstrømmen. Følgelig vil det øke levetiden til matrisen.

3. Tilberedning av smeltet aluminium

Aluminiumet får lov til å smelte inne i ovnen. Denne prosessen krever en temperatur på rundt 700 °C (1292 °F). Ovnen har altså nok varme til å smelte ned aluminiumet. I tillegg tilsettes noen få legeringer for å øke styrken og holdbarheten til aluminiumsdelene. I tillegg utføres også avgassing for å fjerne hydrogen og andre urenheter fra det smeltede aluminiumet. Så alle disse operasjonene gjør aluminiumet holdbart og bidrar også til å unngå porøsitet. Dermed øker det styrken på de ferdige produktene.

4. Støpeprosessen

Etter dette starter satingprosessen. Det smeltede aluminiumet får lov til å strømme inn i tyngdekraftsformens hulrom. Det utføres vanligvis ved hjelp av et nøye utformet hellebasseng og løpesystem. Deretter garanterer tyngdekraften en jevn fordeling hvis metallet bremser i alle deler av formhulen. Når det smeltede aluminiumet kjøles ned, stivner det og får formen til formhulen.

5. Utstøting og etterbehandling

Neste trinn er utstøting. Aluminiumsformen åpnes, og den solide aluminiumsdelen kommer ut av den ved hjelp av utkasterpinner. Denne prosessen krever dessuten ekstra forsiktighet for å unngå skader på metalldelen.

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. Etterbehandling og overflatebehandling

Det siste trinnet er etterbehandling og belegg av aluminiumsdelen. Det gjøres vanligvis for å øke estetikken til støpte deler. I tillegg til dette øker både etterbehandling og belegg holdbarheten til metalldelen. utseende og holdbarhet. Flere behandlinger brukes til å lage et proaktivt oksidlag over aluminiumsdelens overflate. Disse behandlingene øker korrosjonsbestandigheten. De kan omfatte maling eller pulverlakkering. Disse beleggene gir metalldelene et behagelig og glatt utseende. Men det øker også styrken.

Alternativer for overflatebehandling av aluminiumsgravitasjonsstøpegods

Etterbehandlingen kan være av forskjellige typer. La oss diskutere disse i detalj.

Type finish	Prosessbeskrivelse	Fordeler
Blåsesprøytet overflate	Skudd av høyhastighetsstål skytes mot overflaten for å fjerne ujevnheter og forbedre overflatekvaliteten.	– High rate of material removal
		– Uniform surface finish
		– Prepares surface for further finishing or painting
Pulverlakkert overflate	Påføring av tørt pulver elektrostatisk på overflaten, og deretter herding under varme for å danne et hardt, slitesterkt belegg.	– Environmentally friendly
		– Durable and long-lasting finish
		– Wide range of colors and textures available
Anodisert overflate	Metalloverflaten omdannes elektrokjemisk til et dekorativt, slitesterkt og korrosjonsbestandig oksidlag.	– Enhanced corrosion resistance
		– Improved aesthetic appearance
Som maskinert finish	Ved hjelp av CNC-maskiner (Computer Numerical Control) fjerner vi materiale fra den pressstøpte delen for å oppnå ønsket form og finish.	– High precision and repeatability
		– Suitable for complex geometries
		– Can achieve tight tolerances

  Hva er fordelene med gravitasjonsstøping av aluminium?

Gravitasjonsstøping av aluminium er etterspurt. Det gir flere fordeler. La oss diskutere dem i detalj.

1. Høy presisjon og konsistens: Den brukes til å lage deler med kompleks geometri. I tillegg gir den høy dimensjonsnøyaktighet til gravitasjonsstøpte aluminiumsdeler. Det viser konsistens gjennom store produksjonskjøringer.
2. Forbedrede mekaniske egenskaper: Gravitasjonsstøpt aluminium bidrar til å gi tettere og sterkere metallstrukturer. I tillegg forbedrer det de mekaniske egenskapene, som strekkfasthet og hardhet, til gravitasjonsstøpte deler av aluminium.
3. God overflatefinish: Gravitasjonsstøping av aluminium gir en jevn overflatefinish. I tillegg reduserer det behovet for ytterligere etterbehandling og maskinering.
4. Allsidighet i design: Det gir designfleksibilitet for metalldeler. Dessuten er den i stand til å håndtere komplekse geometrier. Mens andre metoder ikke kan oppnå dem.
5. Redusert porøsitet: Det gir en langsommere og mer kontrollert støpeprosess. Det kan redusere gassinneslutning og porøsitet i de ferdige delene. Dessuten øker det den strukturelle integriteten til metalldelene.
6. Økonomisk for store produksjonsserier: Kostnaden er vanligvis knyttet til formen. Så når formen er designet, reduseres kostnaden per enhet. Så det er en ganske kostnadseffektiv løsning for mellomstore til store produksjonsvolumer.
7. Gjenvinnbarhet: Aluminium har god varmeledningsevne. I tillegg til dette smelter det ned i ovnen. Så det kan smelte det brukte aluminiumet og resirkuleres til mange andre formål.

Hva er begrensningene ved gravitasjonsstøping av aluminium?

I tillegg til fordelene, har gravitasjonsstøping av aluminium også noen begrensninger. Så la oss diskutere dem her i detalj.

1. Høye innledende verktøykostnader: Når det gjelder de innledende fasene, er det viktig å merke seg at verktøyet krever nok investeringer. Det er ikke økonomisk gunstig for små produksjonsvolumer.
2. Begrenset til færre kompleksiteter: Denne prosessen er i stand til å håndtere komplekse deler. Den har imidlertid noen begrensninger når det gjelder kompleksiteten til de støpte delene.
3. Lavere produksjonstakt: Aluminiumsgravitasjonsstøping er betydelig langsommere enn andre støpemetoder. Det gjør den mindre egnet for ekstremt høye produksjonsvolumer.
4. Vektbegrensninger: Denne teknikken er egnet for små eller mellomstore metalldeler. Ettersom de store delene er tyngre. Så vekten deres utgjør utfordringer for håndtering av kvaliteten på aluminiumsgravitasjonsstøpedeler.

Aluminiumsgravitasjonsstøping vs. aluminiumsandstøping

Her er sammenligningen mellom trykkstøping av aluminium og sandstøping.

Funksjon	Gravitasjonsstøping av aluminium	Sandstøping av aluminium
Støpemateriale	Permanent støpeform laget av metall (vanligvis stål eller støpejern)	Midlertidig støpeform laget av sand og bindemiddel
Innledende verktøykostnader	Høy (på grunn av den slitesterke metallformen)	Lav til moderat (sandformer er rimeligere å produsere)
Ledetid	Lengre (på grunn av tiden det tar å lage metallformen)	Kortere (sandformer er raskere å lage)
Produksjonsvolum	Økonomisk for middels til store produksjonsserier	Egnet for lave til høye produksjonsvolumer
Dimensjonell nøyaktighet	Høyere (trange toleranser og mer konsistente dimensjoner)	Lavere (mer variabilitet og mindre presis)
Overflatebehandling	Bedre (jevnere finish, mindre etterbehandling nødvendig)	Grovere (kan kreve mer maskinering og etterbehandling)
Mekaniske egenskaper	Bedre (tettere og sterkere på grunn av kontrollert kjøling)	Lavere (mer porøs struktur og potensial for svakere egenskaper)
Designets kompleksitet	Moderat (kan produsere komplekse former, men med visse begrensninger)	Høy (kan romme svært intrikate og komplekse design)
Produksjonshastighet	Langsommere (på grunn av manuelle helle- og kjøleprosesser)	Raskere (kan bruke automatiserte prosesser for store volumer)
Mangler	Lavere (mindre porøsitet og færre defekter på grunn av kontrollert prosess)	Høyere (mer utsatt for defekter som porøsitet og inneslutninger)
Materialutvalg	Begrenset (brukes primært til aluminium og visse andre legeringer)	Bred (kan bruke en rekke ulike metaller og legeringer)
Resirkulerbarhet	Høy (aluminium- og metallformer er resirkulerbare)	Høy (sand kan gjenbrukes, og aluminium er resirkulerbart)

Bruksområder for gravitasjonsstøping av aluminium

På grunn av sine egenskaper har aluminiumsgravitasjonsstøping mange bruksområder i forskjellige bransjer. Så la oss diskutere dem alle i detalj.

1. Bilindustrien: Det har mange bruksområder i bilindustrien, der det brukes til å lage motorkomponenter (f.eks. topplokk og motorblokk). I tillegg bidrar det til å lage girkasser, girkasser, opphengsdeler og bremsekomponenter.
2. Luft- og romfartsindustrien: På samme måte brukes det i romfartssektoren til å lage strukturelle komponenter. I tillegg bidrar det til å produsere motordeler, hus til elektroniske systemer samt braketter og beslag.
3. Forbrukerelektronikk: Det brukes til å lage deksler til bærbare datamaskiner og smarttelefoner. Det brukes også til å lage kjøleribber og komponenter til kjølesystemer.
4. Industrielle maskiner: På samme måte brukes aluminiumsgravitasjonsstøping også til å lage pumpehus, ventilhus og girkasser. I tillegg til dette hjelper det å lage motorhus.
5. Elektrisk utstyr og belysning: Aluminiumstøpegods brukes i stor utstrekning til å lage elektriske apparater og belysning. De kan omfatte belysningsarmaturer, elektriske kabinetter, kjøleribber for LED-lys og kontakter og beslag.

Konklusjon

Gravitasjonsstøping i aluminium er mye brukt til å lage metalldeler. Den støtter komplekse design og intrikate geometrier. Det har derfor mange bruksområder innen ulike felt. De inkluderer generelt høy presisjon, god overflatefinish, forbedrede mekaniske egenskaper og kostnadseffektivitet for middels til store produksjonsserier. I tillegg kan det brukes i ulike bransjer, f.eks. bilindustrien, romfart, forbrukerelektronikk og industrimaskiner. Det er derfor et populært valg for produksjon av aluminiumskomponenter av høy kvalitet. Den har imidlertid noen begrensninger, f.eks. høye innledende verktøykostnader og lavere produksjonshastigheter. Men til tross for disse ulempene har trykkstøping av aluminium mange fordeler, i tillegg til at det gir metalldeler av høy kvalitet.

Ofte stilte spørsmål

Q1. Hvilke typer aluminiumslegeringer brukes vanligvis i gravitasjonsstøping?

Vanlige aluminiumlegeringer er A356, A380, A413, B390, C355, AM508, AM6061, ZA8, K-Alloy og hypereutektisk Al-Si. De har alle forskjellige egenskaper. Derfor egner de seg til ulike bruksområder.

Q2. Kan gravitasjonsstøping av aluminium automatiseres?

Ja, det kan det. Aluminiumstøping kan helautomatiseres ved hjelp av CNC-maskiner og spesielle algoritmer. De hjelper til med å forme støpeformen og helle det smeltede aluminiumet. Det automatiserer prosessen og reduserer arbeidskostnadene. Dermed øker den totale effektiviteten i prosessen.

Q3. Hvorfor er redusert porøsitet viktig i gravitasjonsstøping av aluminium?

Redusert porøsitet er ganske viktig. Fordi det gir strukturell integritet og styrke til sluttproduktet. Det er grunnen til at aluminiumsgravitasjonsstøping gir skadefri og egnet metall deler.