Proces odlewania aluminium jest prostym procesem odlewania metali, który jest wykorzystywany do wykonywania prac metalowych poprzez odlewanie stopu aluminium do form. Istnieje kilka procedur odlewania, ale powszechnie stosowane procedury odlewania to aluminiowy odlew piaskowy i aluminiowy odlew ciśnieniowy. Odlewanie piaskowe jest elastyczne i ma zastosowanie w produkcji dużych części na zamówienie, a także w produkcji małych i średnich ilości wyrobów. Z drugiej strony odlewanie ciśnieniowe wiąże się z wysokim poziomem precyzji i szybkości produkcji i może być niezawodnie stosowane w masowej produkcji małych i średnich części. Wraz z rozwojem w przemyśle, wciąż rozwijają się obie metody odlewania, produkowane są nowe materiały, ulepszona obróbka powierzchni i bardziej zgodne z właściwościami mechanicznymi. Innowacje w dziedzinie ekologicznego odlewania i automatyzacji, zrównoważonego rozwoju i zaawansowanych stopów zdefiniują przyszłość odlewania aluminium i pomogą uczynić ten proces bardziej wydajnym, przyjaznym dla środowiska i zapewniającym lepsze właściwości części. 

W tym artykule obie metody zostaną porównane, a procesy, zalety, wady i najbardziej odpowiednie wykorzystanie każdej z nich zostaną przeanalizowane.

Odlewanie aluminium w piasku

Odlewanie w piasku można wyjaśnić jako starą i elastyczną formę odlewania, która wykorzystuje stopione aluminium wlewane do formy piaskowej. Obejmuje to formę, która składa się z drobnego piasku zmieszanego z gliną i wodą, który został zagęszczony wokół wzoru, aby utworzyć wymagany kształt części. Jest on następnie umieszczany w formie i podgrzewany w celu zwiększenia wytrzymałości formy, tak aby metal nie pełzał w przestrzeniach podczas procesu zalewania.

Proces odlewania aluminium w piasku

• Tworzenie wzorów: Część jest wykonywana w formie metalowego lub woskowego wzoru, a następnie na wzór nakładany jest drobny piasek.
•  Piasek i spoiwo: Jego wzór jest umieszczany w formie piaskowej i zagęszczany przy użyciu piasku i spoiwa.
• Nalewanie: Jest to punkt, w którym aluminium jest wlewane w postaci płynnego materiału do formy (wnęki). Forma piaskowa przyjmuje ciepło i jest wypełniona aluminium.
• Chłodzenie: Następnie następuje chłodzenie i krzepnięcie części aluminiowej, po czym forma piaskowa jest rozbijana, odsłaniając odlew aluminiowy.

Usuwanie odpadów lub nadmiaru (bezużytecznej) materii (Flash): Odbywa się to poprzez zapewnienie, że odlew pozbywa się odpadów lub bezużytecznego materiału, który został utworzony.

Korzyści płynące z odlewania aluminium w formach piaskowych

• Elastyczność: Odlewanie piaskowe jest bardzo elastycznym procesem i jest w stanie stworzyć złożoną, skomplikowaną część, dużą część lub cokolwiek, co ma niestandardowy kształt.
• Nadaje się do niskich i średnich objętości: Formy mogą być do pewnego stopnia ponownie wykorzystane, a proces ten jest tani, jeśli chodzi o mniejsze serie produkcyjne.
• Różnorodność stopów: Właściwości materiału są elastyczne, ponieważ można stosować szeroką gamę stopów aluminium.
• Minimalne oprzyrządowanie: Odlewanie piaskowe wymaga minimalnego oprzyrządowania, co sprawia, że koszty uruchomienia są znacznie niższe.

Zastosowania odlewów aluminiowych obejmują szeroki zakres zastosowań, w tym produkcję karoserii i blach samochodowych, zbiorników wysokociśnieniowych, boi transportowych i bloków silnika.

Zastosowania odlewów aluminiowych

W większości przypadków stosuje się odlewanie aluminium w piasku:

• Części lotnicze i kosmiczne: Części, które są małe i części o niestandardowych projektach, które wymagają złożonego projektu.
• Większy rozmiar budynku: Jest stosowany w większych rozmiarach wydajności i wytrzymałości komponentów.
• Kolejny produkt: większość produkcji i przepływu towarów.

Zastosowania odlewów aluminiowych

Najbardziej odpowiednim procesem jest odlewanie aluminium w piasku:

• Potrzebne są serie małych i średnich rozmiarów.
• Wymaga większych lub nawet przemysłowych części lub komponentów
• Złożoność i personalizacja biznesu częściowo wchodzą w grę.
• Oficjalne tolerancje nie są wymagane, a wszelkie wady na powierzchniach są dopuszczalne.
• Małe partie mają na uwadze efektywność kosztową.

Odlewanie ciśnieniowe aluminium

Odlewanie ciśnieniowe aluminium. Odlewanie ciśnieniowe aluminium to bardzo zaawansowany technologicznie proces odlewania ciśnieniowego, który obejmuje nakładanie stopionego aluminium pod wysokim ciśnieniem na metalową matrycę (znaną również jako matryca). Proces ten jest szybki, bardzo zautomatyzowany i doskonale nadaje się do wielkoseryjnej produkcji skomplikowanych części z drobnymi detalami.

Proces odlewania ciśnieniowego aluminium

Tworzenie: kawałek stali lub innego metalu jest używany do wykonania formy (matrycy), która jest zaprojektowana w taki sposób, aby mogła wytrzymać wysokie ciśnienie. Struktura znana jako matryca jest tworzona przy użyciu dwóch elementów, które są zaciśnięte w celu utworzenia wnęki.

• Wstrzyknięcie: Bardzo wysokie ciśnienie jest wykorzystywane do wtryskiwania gorącego stopionego aluminium do matrycy przez dysze o bardzo wysokim ciśnieniu, dzięki czemu matryca jest wypełniana bardzo szybko, gdy wnęka matrycy wypełnia się stopionym aluminium.
• Chłodzenie: W tym momencie w grę wchodzi recykling aluminium, w którym stopione aluminium jest chłodzone w szybkim tempie, ponieważ jest zestalane w matrycy.
• Wyrzucenie: Chłodzenie otwiera matrycę, a aluminiowy odlew wydostaje się w postaci wyrzutu przez otwór matrycy.
• Wykończenie: Odlew jest czyszczony, a wszelkiego rodzaju materiały (w tym wypływki) są również usuwane.

Zalety odlewania ciśnieniowego aluminium

1. Wysoka precyzja: Odlewanie ciśnieniowe zapewnia wysoką precyzję części z gładkimi wykończeniami powierzchni i wąskimi tolerancjami.
2. Produkcja na dużą skalę: Proces ten jest bardzo zautomatyzowany, a zatem bardzo odpowiedni do stosowania w produkcji masowej, gdzie koszty pracy są minimalne.
3. Kształty: Łatwo jest również odlewać cienkie ścianki i złożone kształty poprzez odlewanie ciśnieniowe.
4. Siła: Części wykonane w tym procesie charakteryzują się wysoką integralnością strukturalną, a tym samym mają wysoką zdolność do przenoszenia obciążeń.
5. Ciągłość: Produkcja części odbywa się w dużych ilościach ze względu na zautomatyzowany charakter, dzięki czemu zachowana jest ciągłość.

Zastosowania odlewów ciśnieniowych z aluminium

Odlewy aluminiowe mogą być stosowane w:

• Części ciała:  Obudowy silników i skrzyń biegów oraz kierownice.
• Electra: Pokrycie urządzeń takich jak komputer, laptop, smartfon i żarówka.
• Towary konsumpcyjne: Urządzenia i komponenty takich produktów jak sprzęt elektryczny.
• Komponenty przemysłowe: Bardzo szczegółowe i wytrzymałe elementy maszyn i urządzeń.

Sytuacja, w której należy zastosować odlewanie ciśnieniowe aluminium

Odlewanie ciśnieniowe aluminium jest przeznaczone do stosowania przez większość czasu.

• Wiele specjalnie wykonanych części jest wymaganych w dużych ilościach z dużą precyzją.
• Potrzebne są małe i średnie części o skomplikowanych cechach i gładkich wykończeniach.
• Ścisłe tolerancje i powtarzalne części są częścią pakietu.
• Liczba produkcji, które można uruchomić, jest tak duża, że ogromne początkowe koszty oprzyrządowania były uzasadnione.
• Konieczne jest dotrzymanie krótkich terminów realizacji

Rodzaje metod odlewania aluminium

Odlewanie aluminium odnosi się do procesu obejmującego różne metody stosowane do wytwarzania elementów metalowych poprzez wlewanie stopionego aluminium do form. Kilka metod odlewania jest wybieranych w zależności od tego, co jest pożądane pod względem jakości, objętości wytwarzanej części, a także złożoności. Poniżej omówiono najważniejsze rodzaje procesów odlewania aluminium.

1. Rodzaje odlewów aluminiowych

Jedną z najpopularniejszych jest technika odlewania w piasku, która polega na wlewaniu stopionego aluminium do form wykonanych z piasku. Jest to również elastyczny i niedrogi sposób produkcji, szczególnie w przypadku produkcji w małych i średnich ilościach.

Odlewanie w zielonym piasku

Forma do odlewania w zielonym piasku jest przygotowywana z piasku, wody i gliny. Ta mieszanka jest wyciskana wokół wzoru, aby utworzyć wnękę formy. Jest to opłacalny proces, który jest odpowiedni w przypadku konieczności wykonania dużych lub złożonych prac. Są one najczęściej używane w blokach silników samochodowych i ciężkich maszynach.

Odlewanie w formach skorupowych - znane również jako metoda traconego wosku

W procesie odlewania w formach skorupowych wykorzystywany jest wzór woskowy zamknięty w skorupie. Powłoka ta jest następnie podgrzewana, aż stopiony wosk wypłynie. Proces ten jest precyzyjny i zapewnia gładkie wykończenie, preferowane w przypadku delikatnych części, takich jak części lotnicze i medyczne.

Odlewanie piaskowe bez pieczenia 

W przypadku odlewania bez wypalania do mieszanki piasku dodawane jest spoiwo chemiczne w celu utworzenia formy. Eliminuje to konieczność wypalania, a tym samym umożliwia szybkie tworzenie form. Zwykle stosuje się go do głównych niestandardowych części i komponentów maszyn.

Odlewanie piaskowe CO2

W odlewaniu piaskowym O 2 mieszanka piasku wykorzystuje krzemian sodu, który jest utwardzany za pomocą dwutlenku węgla. Daje to trwałe formy i wykończenia lepsze niż odlewanie w zielonym piasku i dlatego nadaje się do średnich i dużych odlewów, zwłaszcza w przemysł motoryzacyjny.

2. Rodzaje odlewów aluminiowych

Charakteryzuje się wysoką precyzją, a metal odlewu jest umieszczany w metalowej formie pod wysokim ciśnieniem. Metoda ta jest najczęściej wykorzystywana w masowej produkcji mniejszych części o dużej tolerancji.

Gorąca komora odlewnicza 

Odlewanie ciśnieniowe, odlewanie ciśnieniowe z gorącą komorą, jest skuteczne w przypadku metali o niskiej temperaturze topnienia, takich jak aluminium. Forma jest stale podgrzewana w celu wtryskiwania do niej stopionego metalu. Metoda ta jest szybka i dokładna, dzięki czemu doskonale nadaje się do produkcji części takich jak obudowy samochodów i elektroniki.

Odlewanie ciśnieniowe w zimnej komorze

Proces odlewania ciśnieniowego w zimnej komorze polega na wlewaniu stopionego aluminium do komory i poddawaniu go ciśnieniu w celu wtryśnięcia do formy. Jest to odpowiednie dla materiałów o wysokiej temperaturze topnienia, które są często używane do odlewania części, takich jak te stosowane w silnikach samochodowych i przemyśle lotniczym. Wysokie ciśnienieodlewanie ciśnieniowe.

W tym procesie odlewania ciśnieniowego stopione aluminium jest wtryskiwane pod bardzo wysokim ciśnieniem. Jest to szybkie pod względem wypełnienia formy, a części mają wysoką dokładność i dobre wykończenie powierzchni. Znajduje zastosowanie w takich branżach jak motoryzacja i elektronika użytkowa.

Niskociśnieniowe odlewanie ciśnieniowe. 

Odlewanie niskociśnieniowe to proces, w którym stopione aluminium jest wtryskiwane do wnęki pod niskim ciśnieniem. Jest to idealne rozwiązanie w przypadku produkcji większych wydrążonych części o mniejszej zawartości porowatości, co jest najczęściej stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.

Squeezee Casting

Odlewanie ciśnieniowe jest czymś pomiędzy odlewaniem a kuciem. Metaliczne stopione aluminium jest wtłaczane do formy pod wysokim ciśnieniem, a materiał zyskuje większą wytrzymałość. Jest on stosowany w produkcji części o wysokiej wytrzymałości, szczególnie w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

3. Inne powiązane techniki odlewania aluminium

Istnieją inne procesy odlewania, inne niż odlewanie piaskowe i odlewanie ciśnieniowe, które mogą być stosowane, gdy zastosowanie jest specjalne i mają unikalne zalety, które można wykorzystać w zależności od potrzeb części.

Stałe odlewanie form 

Odlewy aluminiowe są wykonywane w procesie odlewania w formach stałych, w którym metalowe formy mogą być ponownie użyte. Jest to idealna procedura, gdy konieczne jest stworzenie części o dobrym wykończeniu powierzchni i wysokiej precyzji wymiarów. Jest to szeroko stosowany materiał w branży motoryzacyjnej i przemysłowej, z zastosowaniami w produktach takich jak tłoki i części silnika.

Odlewanie inwestycyjne (odlewy na wosk tracony)

Odlewanie inwestycyjne to proces powlekania modelu ceramiczną powłoką i niszczenia modelu, który pozostawia wzór. Technika ta jest kompatybilna z częściami, które mają skomplikowane szczegóły i wymagają dużej precyzji. Jest również szeroko stosowana w produkcji części lotniczych, implantów medycznych i biżuterii.

Odlewanie odśrodkowe

Odlewanie odśrodkowe polega na obróbce stopionego aluminium za pomocą sił dośrodkowych, aby zmusić stopiony metal do wypełnienia formy w celu wykonania odlewów cylindrycznych. Technika ta jest idealna do produkcji rur i okrągłych produktów, a jednocześnie minimalizuje ryzyko porowatości. Jest ona intensywnie stosowana w sektorach takich jak hydraulika i motoryzacja.

Wprowadzanie innowacji i przyszłość trendów odlewania aluminium

Wraz z ewolucją przemysłu, również branża odlewów aluminiowych ma zostać poddana wielkim innowacjom. Odlewanie zostanie przekształcone w zupełnie nowy proces z udziałem nowych technologii i zrównoważonych procesów, które będą korzystne pod względem wydajności, a także jakości i wpływu na środowisko. Poniżej przedstawiono niektóre z głównych trendów, które determinują przyszłość odlewnictwa aluminium.

1. Komputeryzacja i automatyzacja procesów odlewniczych

Odlewanie aluminium ma się zmienić dzięki automatyzacji i cyfryzacji. Symulacje AI i drukowanie 3D zostaną połączone do tego stopnia, że projektowanie i inne procesy produkcyjne staną się znacznie łatwiejsze w obsłudze, skracając czas realizacji i zmniejszając ich potencjał błędu. Sztuczna inteligencja zapewni kontrolę warunków odlewania w czasie rzeczywistym, a korekty będą dokonywane w czasie rzeczywistym, zapewniając optymalizację jakości części. Członkowie branży produkcyjnej będą cieszyć się niższymi kosztami pracy i mniejszą ilością czasu spędzanego na procesie produkcyjnym, dzięki automatyzacji zastępującej więcej funkcji.

2. Zrównoważone zielone technologie odlewnicze

W odlewnictwie aluminium coraz częściej zwraca się uwagę na zrównoważony rozwój. Procesy takie jak odlewanie w zielonym piasku, które uwzględniają naturalny piasek, minimalizują wpływ na środowisko. Branża w dalszym ciągu skłania się ku energooszczędnej produkcji odlewów i zwiększaniu ilości aluminium pochodzącego z recyklingu. Zmniejsza to zależność od zużycia surowców i energii, czyniąc całość bardziej przyjazną dla środowiska i tańszą.

3. Materiały naukowe i stopy

Rozwój stopów o lepszej wytrzymałości i odporności na korozję to kierunek rozwoju odlewnictwa aluminium. Stopy te będą służyć takim branżom jak motoryzacja i lotnictwo, które potrzebują części o wysokiej wydajności. Lekkie i wytrzymałe stopy będą oznaczać bardziej wydajne pojazdy zużywające paliwo i lepszą wydajność w trudnych warunkach, a to dodatkowo popycha outsourcing procesów odlewania precyzyjnego, takich jak odlewanie ciśnieniowe.

4. Połączenie sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego

Proces odlewania aluminium zmienia się dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego (ML). Sztuczna inteligencja może analizować dane dostarczane podczas odlewania i przewidywać wszelkie przyszłe wady, optymalizować temperatury i poziomy ciśnienia, co skutkuje lepszą jakością części. Ponadto, wspomagana przez AI konserwacja predykcyjna minimalizuje przestoje sprzętu i usprawnia optymalizację procesu, dzięki czemu producent może zapobiec problemom, zanim się pojawią.

5. Odlewanie i wykorzystanie produkcji addytywnej i druku 3D

Proces drukowania 3D coraz częściej łączy się ze standardowym odlewaniem aluminium. Druk 3D przyspiesza czas wprowadzenia produktu na rynek i wydatki na narzędzia, umożliwiając szybkie prototypowanie i tworzenie skomplikowanych form. Dzięki temu producenci mogą wytwarzać bardziej skomplikowane części w sposób ekonomiczny i wydajny, co pozwala im na większą elastyczność w zakresie projektowania i możliwość dostosowania się do wymagań rynku.

6. Inteligentne odlewnie i IoT (Internet rzeczy)

Kolejnym czynnikiem, który znacząco zmienia świat odlewów aluminiowych, jest rozwój inteligentnych odlewni. Dzięki zainstalowaniu czujników z obsługą IoT w maszynach i formach, dane w czasie rzeczywistym będą rejestrowane przez cały czas w celu sprawdzenia warunków odlewania. Takie informacje umożliwią bezpośrednią zmianę procesu przetwarzania, prowadząc do obniżenia jakości i zmniejszenia ilości odpadów. Kolejną zaletą systemów IoT jest to, że producenci mogą monitorować wydajność odlewów w całym cyklu życia odlewów, aby dowiedzieć się, jak je ulepszyć.

GC Precision Mould: Twój niezawodny partner

GC Precision Mould jest zaufanym sojusznikiem w dostarczaniu idealnych rozwiązań w zakresie precyzyjnego formowania. Jako ekspert w dziedzinie wewnętrznego projektowania i formowania form, zaspokajamy potrzeby różnych branż, takich jak motoryzacja, elektronika i rynki przemysłowe. Uważamy jakość, innowacyjność i precyzję za najważniejsze aspekty, zapewniając, że produkcja wysokowydajnych produktów jest wytwarzana zgodnie z Twoimi potrzebami. Naszym celem jest zapewnienie wyjątkowej obsługi klienta, umożliwiając realizację programu produkcyjnego bez obaw i nieefektywności w GC Precision Mould.

Wnioski

Zarówno aluminiowe odlewy piaskowe, jak i aluminiowe odlewy ciśnieniowe mają swoją rolę do odegrania w świecie produkcji, a każdy z tych dwóch procesów produkcyjnych ma swoje zalety, dzięki którym może być odpowiedni do określonych zastosowań. Procesem wybieranym w przypadku niestandardowych i dużych części oraz niższych wolumenów jest odlewanie piaskowe. Z kolei odlewanie ciśnieniowe jest szybkie, wydajne i skuteczne w przypadku produkcji na dużą skalę, oferując tym samym doskonałą precyzję i wykończenie powierzchni małych części.

Wybór między tymi dwiema opcjami zależy od czynników, które obejmują wielkość produkcji produktu, złożoność niektórych części, potrzeby materiałowe i budżet. Znając możliwości i słabości obu procesów, producenci będą w stanie wybrać najbardziej odpowiedni proces odlewania, aby zaspokoić swoje potrzeby i wykonać zadanie z najlepszymi możliwymi wynikami.

Najczęściej zadawane pytania

1. W jakich branżach ma zastosowanie GC Precision Mould?

GC Precision Mould ma do zaoferowania wiele innych branż, takich jak przemysł motoryzacyjny, elektronika, produkcja przemysłowa itp. Specjalizujemy się w precyzyjnym formowaniu z rozwiązaniem, które ma zastosowanie do specyficznych wymagań każdego sektora.

2. Jakiego rodzaju formy produkuje GC Precision Mould?

Nasze projekty i produkcje obejmują szeroki asortyment form, takich jak formy wtryskowe, formy odlewnicze i niestandardowe formy złożonych części. Nasze formy są precyzyjne i wykonane z wysokiej jakości materiałów, dzięki czemu są trwałe i bardzo konkurencyjne.

3. Co zrobić, aby uzyskać cenę za mój projekt?

Wystarczy skontaktować się z nami i podać informacje o projekcie, aby otrzymać wycenę. Ocenimy wymagania i przedstawimy konkurencyjną, przejrzystą wycenę uwzględniającą potrzeby, takie jak projekt, materiał i ilość produkcji.