Skillnad mellan gjutning och gjuteri: När vi talar om metalltillverkning förekommer ofta två termer tillsammans: gjuteri och gjutning. Personer som är verksamma inom teknik, tillverkning, metalltillverkning eller upphandling av leveranskedjor bör förstå skillnaden mellan dem. En av de äldsta och viktigaste tillverkningsprocesserna i mänsklighetens historia är metallgjutning. Den gör det möjligt att omvandla råmetall till välformade, slitstarka industriella och kommersiella produkter som är mycket exakta. Ordet gjutning används dock ofta ödmjukt, men det finns en skillnad mellan gjutning som en åtgärd och gjutning av gjuteri som den anläggning där gjutningsprocessen skulle genomföras. Dessa två går hand i hand men är väsentligen olika.

Gjutning innebär att smält metall hälls i en form i syfte att ge den en viss form, vare sig det är ett kugghjul, en rörkoppling eller en komplex del av en motor. Det är en fas i tillverkningsprocessen. Ett gjuteri är däremot den plats där denna process äger rum, och många andra relaterade processer, som smältning, formberedning, efterbehandling och kvalitetskontroller, som ska ske på ett sammanhängande och skalbart sätt. Kunskap om skillnaden mellan gjutning och gjuteri är av yttersta vikt när det gäller produktionsplanering, kostnadsberäkningar eller val av leverantör.

I den här artikeln definierar författaren ett gjuteri, dess huvudsteg och hur det skiljer sig från det allmänna begreppet gjutning.

Vad är Foundry?

Ett gjuteri är en plats för metallgjutning. Det är där smält metall hälls i formar för att skapa komplexa delar och former, i en industrianläggning eller verkstad. Några av de branscher som är starkt beroende av gjuterier är fordonsindustrin, flygindustrin, byggindustrin, jordbruksindustrin samt energiindustrin.

Översikt över gjuteriprocessen

En normal drift av ett gjuteri omfattar följande steg:

1. Mönstertillverkning: Utveckla en kopia av det sista avsnittet.
2. Förberedelse av gjutform: Gjutning i formhålan, det vill säga sand eller metall.
3. Smältning av metall: Uppvärmning av metall i smält form.
4. Häller: Häller smält metall i gjutformen.
5. Kylning och stelning: och låter metallen svalna och härda.
6. Rengöring och utskakning: Skrapning av gjutformen och rengöring.
7. Bearbetning, leverans och inspektion: Slipning, maskinbearbetning och kvalitetskontroll.

Ett gjuteri är en mycket teknisk miljö som kombinerar spjutspetsteknik med metallurgisk vetenskap. De består av allt från små verkstäder till stora industrianläggningar som kan tillverka tusentals gjutgods per dag.

Olika typer av gjuterier

Gjuteri. Det finns flera olika sorters gjuterier som specialiserar sig på olika typer av gjutning:

• Gjuterier för järn och stål:  Skulptur med järn och stål.
• Gjuterier för icke-järnmetaller: Fokusera på aluminium, brons och andra legeringar.
• Jobbing Gjuterier: Gör produktioner i små kvantiteter eller kundspecifika delar.
• Produktionsgjuterier: Ptillverka en stor mängd komponenter.

De metaller som vanligtvis används i gjuterier

Beroende på användningsområde arbetar gjuterierna med många olika sorters metaller. De mest utbredda är:

• Gjutjärn: De är också kända för att vara lättgjutna och för att skapa vibrationsdämpning.
  Gjutet stål:  Det ger mer styrka och seghet.
• Aluminiumlegeringar:  Korrosionsfri och lättviktig.
• Brons och mässing:  De används ofta på dekorativa eller nötningsbeständiga delar.
• Magnesiumlegeringar: Lätt och används inte lika ofta på grund av risken för brandfara.

De olika metallerna beter sig olika i smält tillstånd, och därför måste gjuterierna ta hänsyn till särskild hantering, smälttemperatur och formmaterial.

Viktiga processer i ett gjuteri

En gjuteriprocess består av olika grundläggande processer som alla är nödvändiga för att uppnå kvalitet och precision i det färdiga gjutgodset:

1. Mönstertillverkning  

Ett mönster är en kopia av det sista objektet som ska gjutas. Det används för att göra gjutformens hålrum. Mönstren kan vara av trä, plast, metall eller till och med av vax, beroende på gjutteknik.

2. Gjutning  

Detta innebär att ett negativt avtryck av mönstret görs på ett gjutmaterial, t.ex. sand eller keramik. Det finns två typer av dem: 

Grön sandgjutning: Vid gjutning med grön sand används sand med lite eller inget bindemedel och det är en process som används för att tillverka en ASTM A588-låda eller ASTM A370-låda (bilden), ett höghållfast gjutjärn som tillverkas genom gjutning i formar med axellådor av gjutstål, som i sin tur är gjutna i sand.  

3. Fusion och gjutning  

De ugnar som används för att smälta metallerna är bland annat induktionsugnar, ljusbågsugnar och kupolugnar. När metallen har smält hälls den antingen i formen med hjälp av tyngdkraft, tryck eller vakuum.

4. Nedkylning och stelning  

Efter gjutningen stelnar metallen i formen efter en gjutform. Fördelningen av kornstruktur och mekaniska egenskaper samt ytfinish beror på kylhastigheterna.

5. Rengöring och skakning  

Formen demonteras (om det är en engångsform) och den stelnade delen tas ut. Sandblästring, slipning eller behandling med kemikalier är processer för rengöring av gjutgods.

6. Kontroll och polering  

De sista processerna omfattar dimensionering, oförstörande provning, värmebehandling och maskinbearbetning. Eventuella fel, t.ex. porositet eller kontraktion, påpekas och åtgärdas.

Vad är casting?

Den faktiska processen att forma ett metallföremål genom att hälla smält metall i ett föremål kallas gjutning. Det är processen eller metoden, inte platsen, där den utförs. Gjutning kan ske i ett gjuteri, men det kan också ske i verkstäder eller produktionslinjer som inte är gjuterier.

Enkelt uttryckt:

• Platsen är ett gjuteri. Processen kallas gjutning.
• Flera typer av gjutning kan klassificeras generellt.

Olika typer av gjutmetoder 

Gjutning kan utföras på ett par olika sätt. Dessa inkluderar:

1. Sandgjutning

Det är en av de äldsta och mest mångsidiga teknikerna. Metallkomponenter i olika former och storlekar kan tillverkas av en sandform.

2. Pressgjutning

Avser åtgärder för att tvinga smält metall in i återanvändbara stålformar under högt tryck. Typiskt för aluminium-, zink- och magnesiumlegeringar i stora volymer.

3. Investeringsgjutning ( förlorat vax )

Har stor noggrannhet och används inom flyg- och medicinindustrin. Vaxmönster beläggs med keramik och vaxet smälts bort och lämnar ett hålrum.

4. Permanent gjutning av formar

Fyller hålrum med hjälp av tyngdkraft eller lågt tryck och använder återanvändbara metallhålrum. Det är mer dimensionellt exakt än sandgjutning.

5. Centrifugalgjutning

Centrifugalkraften används för att gjuta delarna och formar smält metall genom den snurrande formen. Lämplig när det handlar om cylindriska komponenter, t.ex. rör eller lager.

Vad är skillnaden mellan ett gjuteri och en gjutning?

Tabell 1: Skillnaden mellan ett gjuteri och en gjutning

Anledningen till att människor blandar ihop gjuteri och gjutning?

Den oskiljaktiga associationen mellan de två orden gjuteri och gjutning beror ibland på hur orden används i det informella språket och hur de beskrivs i annonsen. Termerna gjuterifabrik eller gjuterianläggning är lätta att ersätta med varandra, särskilt om man menar ett gjuteri.

Med tanke på att den viktigaste processen i ett gjuteri är gjutning blir de två orden dessutom i hög grad synonyma. För personer som arbetar inom sektorn är dock uppdelningen användbar när det gäller att definiera roller, ansvar och förfaranden.

Utnyttjande av gjuteri och gjutning i verkligheten

Gjutning är en av de grundläggande tillverkningsprocesserna som stöder olika industrier. Gjuterier är en viktig del av den tunga industrin och även den lätta industrin. Några av de viktigaste områdena som är beroende av gjutna komponenter är följande:

1. Fordonsindustrin

De gjutna delarna används i stor utsträckning i motorer, transmissionssystem, chassi och upphängningsdelar. Typiska sådana är:

• Motorblock
• Cylindertoppar
• Bromsar och trummor
• Växellådor

Detta utrymme upptas av aluminium- och järngjutgods, som är starka, billiga och välbearbetade.

2. Flyg- och rymdindustrin

Flyg- och rymdindustrin kräver både lätta och höghållfasta delar. Investeringsgjutning och andra precisionsgjutningsprocesser används.

• Turbinblad
• Delar till jetflygplan
• Strukturella fästen

I detta fall beaktas även system för dimensionstolerans och utmattningshållfasthet, liksom den mekaniska hållfastheten.

3. Infrastruktur och byggverksamhet

Syftet med att använda gjutjärn och stål i konstruktionen är bl.a:

• Vattenledningar
• Dräneringssystem
• Stödstrukturer
• Manhålslock

Detta gör dem långlivade och de är lämpliga för infrastrukturprojekt eftersom de överlever i en hård miljö.

4. Kraft och energi

I värme-, vatten- eller vindkraftverk kan gjutgods förekomma i:

• Höljen för turbiner
• Ventilhus
• Höljen till pumpar

Det är genom gjutningsprocessen som en stor, komplex form som tål höga tryck- och temperaturnivåer kan tillverkas.

5. Jordbruksutrustning

På grund av sin styrka och slitstyrka används tunga gjutjärns- eller duktila delar i traktorer, plogar och skördemaskiner. De delar som tillverkas i gjuterier för att hjälpa denna sektor är:

• Växelhus
• Axelkomponenter
• Motvikter

Fördelarna med gjuterier och gjutningsprocesser

Gjutningsprocessen har flera starka fördelar som gör den perfekt för en mängd olika tillverkningsprojekt:

Flexibilitet i designen

Tillverkare använder gjutning för att uppnå stora ytor och komplexa geometrier, invändiga håligheter och andra komplexa former som är svåra eller kostsamma att tillverka med maskinbearbetning eller svetsning.

Stort utbud av olika material

Gjutning kan användas med järn- och icke-järnmetaller samt exotiska legeringar. Gjuterierna har möjlighet att skräddarsy materialen så att de passar prestandakraven, t.ex. värmebeständighet, slitstyrka och korrosionsbeständighet.

Kostnadseffektivitet

Gjutning är mer kostnadseffektivt jämfört med andra tillverkningsmetoder, särskilt vid stora produktionsvolymer. När gjutformen är framtagen går den fortsatta tillverkningen snabbt och billigt.

Minimalt avfall

I de flesta moderna gjuterier införs effektiv återvinning. Metallskrot kan smältas och bearbetas på nytt, vilket gör råvarorna billigare och minimerar skadorna på miljön.

Skalbarhet

Gjuterier har flexibiliteten att gå från småskalig produktion till massproduktion med relativt små förändringar i processen, vilket gör gjuterier till ett förstahandsval när det gäller prototyper för fullskalig produktion.

Gränser och negativa effekter

Trots att gjutning är en mångsidig process har den också sina begränsningar. Kunskap om nackdelarna är central vid valet av en lämplig tillverkningsprocess.

Dimensionell noggrannhet

Viss krympning och skevhet kan förväntas beroende på vilken gjutmetod som används. Snäva toleranser kräver vanligtvis en efterföljande process, t.ex. maskinbearbetning.

Ytfinish

Gjutna ytor måste ofta genomgå sekundär bearbetning, t.ex. slipning eller polering, särskilt vid sandgjutning.

Största verktygskostnaden vid uppstart

Gjutformar och mönster kan vara mycket kostsamma och tidskrävande i processer som pressgjutning och gjutning i gjutform.

Defekter

Porositet, krympning, varmrivningar eller inneslutningar kan uppstå och äventyra den resulterande produktens integritet om inte dessa problem hanteras effektivt i tillverkningsprocessen.

Val mellan gjutning och andra tillverkningsprocesser 

Valet av gjutning i stället för smide, maskinbearbetning eller tillverkning beror på många faktorer:

Tabell 2: Val mellan gjutning och andra tillverkningsprocesser 

I användningsområden där det krävs mycket hög mekanisk hållfasthet, precision eller ytfinhet kan gjutning dock behöva ersättas med smide eller CNC-bearbetning.

Moderna trender och automatisering inom gjuteri

Moderna gjuterier, liksom alla andra industrier, utvecklas snabbt med tekniska framsteg. Bland de viktigaste trenderna finns:

Smarta gjuterier (IoT 4.0)

Kvalitetskontroll och produktivitet i gjuterier håller på att förändras genom implementering av IoT-sensorer, datainsamling i realtid och förebyggande underhåll.

Mönster och formar med hjälp av 3D-printing

Additiv tillverkning har blivit en metod för att producera mönster direkt och nu även gjutformar, vilket för närvarande förkortar ledtiden och prototypkostnaderna.

Hållbarhet

Gjuterierna blir allt renare i sin produktion, t.ex. genom elektriska smältugnar och bättre kontroll av utsläpp av stoft och partiklar.

Simuleringsprogramvara

Med hjälp av sofistikerad programvara för gjutsimulering kan ingenjörer se metallflöde, stelning och eventuella defekter långt innan de går till tillverkning för att skapa mindre avfall och förbättra kvaliteten.

Gjuteriernas framtid i den globala tillverkningsindustrin

Även om mer sofistikerade processer för tillverkning av detaljer har gått om de tillverkade gjuterierna är gjuterierna fortfarande viktiga. De kan skapa kraftfulla, stora och komplicerade metalldelar i stor skala, vilket gör att de fortfarande är relevanta för industrin. De blir allt smartare och mer hållbara genom digitaliseringsuppfinningar, hållbar tillverkning och användning av artificiell intelligens i processtyrningen.

Dessutom bidrar den ökande populariteten för elfordon, vindkraftsanläggningar och förbättringen av flyg- och rymdområdet ytterligare till den ökande efterfrågan på högpresterande gjutgods.

Översikt: Några av de viktigaste skillnaderna mellan gjuteri och gjutning

Tabell 3: En sammanfattning av de viktigaste skillnaderna:

Kort sagt..:

Gjutning sker i ett gjuteri. Gjutning är processen i ett gjuteri.

Slutliga tankar

Skillnaden mellan gjuteri och gjutning är inte bara semantiskt; det är viktigt för ingenjörer, inköpare och tillverkningsföretag. Gjuterierna är storskaliga produktionsanläggningar där gjutningsprocessen utförs professionellt, säkert och konsekvent. När det gäller inköp av delar, utvärdering av leverantörer och förbättring av tillverkningsprocesser kan fördelarna med att förstå de specifika funktionerna i var och en av dessa termer leda till ökad framgång och ännu bättre kvalitet på en produkt.

Vanliga frågor och svar 

1. Betyder gjutning och gjuteri samma sak?

Nej, processen är gjutning och platsen där gjutningen utförs är ett gjuteri.

2. Är det möjligt att gjuta utan att använda ett gjuteri?

Gjutning av något slag, även i modern tillverkningstid, kan aldrig ske på ett öppet fält, eftersom utrustnings- och säkerhetskraven kräver att detta sker i ett gjuteri.

3. Är det mer komplicerat att gjuta eller driva ett gjuteri?

Foundry är ännu mer komplicerat eftersom det hanterar hela livscykeln för produktdesign och färdigställande, inklusive kvalitetshantering.

4. Finns det något gjuteri som inte bara gjuter?

Ja, ytbehandling, maskinbearbetning och värmebehandling är också tillgängliga i många gjuterier.

5. Ska en metalldel kallas gjuten eller gjuteridel?

Processen kan beskrivas genom att använda gjuten del, medan gjuten del är ett alternativ när det är viktigt att ange ursprung eller tillverkningskvalitet.