Što je lijevanje pod pritiskom
Lijevanje pod pritiskom je proizvodni proces koji se koristi za proizvodnju metalnih dijelova visoke točnosti dimenzija i površinske obrade.Uključuje potiskivanje rastaljenog metala u šupljinu kalupa pod visokim pritiskom.Šupljina kalupa je stvorena pomoću dvije matrice od kaljenog čelika koje se strojno obrađuju u željeni oblik.
Proces počinje topljenjem metala, obično aluminija, cinka ili magnezija, u peći.Rastaljeni metal se zatim ubrizgava u kalup pod visokim tlakom pomoću hidrauličke preše.Metal se brzo skrutne unutar kalupa, a dvije polovice kalupa se otvore kako bi se oslobodio gotov dio.
Lijevanje pod pritiskom naširoko se koristi za proizvodnju dijelova složenih oblika i tankih stijenki, kao što su blokovi motora, kućišta mjenjača i razne automobilske i zrakoplovne komponente.Proces je također popularan u proizvodnji robe široke potrošnje, kao što su igračke, kuhinjsko posuđe i elektronika.
Lijevanje pod pritiskom
Lijevanje pod pritiskom prilično je specijaliziran proces koji se pretežno razvio u 20. stoljeću.Osnovni proces sastoji se od: rastaljeni metal se izlijeva/ubrizgava u čelični kalup i putem velike brzine, konstantnog i sve većeg tlaka (kod tlačnog lijevanja) i hlađenja rastaljeni metal skrućuje u čvrsti odljevak.Tipično, sam proces traje samo nekoliko sekundi i brz je način oblikovanja metalnog proizvoda od sirovog materijala.Lijevanje pod pritiskom je prikladno za materijale kao što su kositar, olovo, cink, aluminij, legure magnezija do bakra, pa čak i legure željeza kao što je nehrđajući čelik.Glavne legure koje se danas koriste u tlačnom lijevanju su aluminij, cink i magnezij.Od ranih strojeva za livenje pod pritiskom koji su orijentirali alate za kalupe u vertikalnoj orijentaciji do danas uobičajenog standarda horizontalne orijentacije i rada, četiri zatezanja spone i potpuno računalno kontrolirane faze procesa, proces je napredovao tijekom godina.
Industrija je izrasla u svjetski proizvodni stroj, izrađujući komponente za različite primjene, od kojih će mnoge biti dostupne i samima jer je primjena proizvoda od odljevaka pod pritiskom tako raznolika.
Prednosti tlačnog lijevanja
Neke od prednosti lijevanja pod visokim pritiskom:
• Proces je prikladan za proizvodnju velikih količina.
• Brza proizvodnja prilično složenih odljevaka u usporedbi s drugim procesima oblikovanja metala (npr. strojna obrada).
• Komponente visoke čvrstoće proizvedene u lijevanom stanju (ovisno o dizajnu komponente).
• Ponovljivost dimenzija.
• Mogući su tanki dijelovi stijenke (npr. 1-2,5 mm).
• Dobra linearna tolerancija (npr. 2 mm/m).
• Dobra površinska obrada (npr. 0,5-3 µm).
Proces tlačnog lijevanja u vrućoj komori uključuje taljenje metalnog ingota unutar peći koja je smještena blizu/integralnog dijela fiksne polovice ploče stroja za tlačno lijevanje i ubrizgavanje rastaljenog metala putem potopljenog klipa izravno kroz guščiji vrat i mlaznicu i u alat za matrice.Guščji vrat i mlaznica zahtijevaju zagrijavanje kako bi se spriječilo smrzavanje metala prije nego što dođe do šupljine matrice, cijeli element grijanja i rastaljenog metala u ovom procesu je mjesto odakle dolazi oznaka topla komora.Težina sačme za lijevanje je diktirana hodom, duljinom i promjerom klipa kao i veličinom rukavca/komore, a mlaznica također igra ulogu koju treba uzeti u obzir pri dizajnu matrice.Nakon što se metal skrutne u šupljini matrice (traje samo nekoliko sekundi), otvara se pokretna polovica matrice na kojoj je pokretna polovica matrice pričvršćena i odljevak se izbacuje s površine matrice i uklanja iz alata.Lica matrice se zatim podmazuju putem sustava raspršivanja, matrica se zatvara i proces se ponovno pokreće.
Zbog ovog "zatvorenog" sustava taljenja/injektiranja metala i minimalnog mehaničkog kretanja, tlačni lijev u vrućoj komori može osigurati bolju ekonomiju za proizvodnju.Metalna legura cinka primarno se koristi u tlačnom lijevanju u vrućoj komori koja ima prilično nisku točku taljenja što nudi dodatne prednosti za malo trošenje strojeva (lonac, guščiji vrat, rukavac, klip, mlaznica) i također malo trošenje alata za kalupe (dakle duži alat vijek trajanja u usporedbi s alatima za tlačno lijevanje aluminija – ovisno o prihvaćanju kvalitete lijevanja).
Naziv hladna komora dolazi od procesa ulijevanja rastaljenog metala u hladnu komoru/čahuru koja je pričvršćena preko fiksne polumatrice na stražnju stranu fiksnog polumatrice.Peći za držanje/taljenje rastaljenog metala obično se nalaze što je moguće bliže kraju stroja za tlačno lijevanje kako bi ručni operater ili automatska lonac za izlijevanje mogli izvući rastaljeni metal potreban za svaki mlaz/ciklus pomoću lonca i izliti rastopljeni metal u otvor za izlijevanje unutar rukavca/komore za sačmu.Vrh klipa (koji je nosivi i zamjenjivi dio, precizno strojno obrađen prema unutarnjem promjeru čahure sačme s dopuštenjem za toplinsko širenje) spojen na klip stroja gura rastaljeni metal kroz komoru za sačmu i u šupljinu matrice.Stroj za tlačno lijevanje će na upit provesti prvu fazu kako bi gurnuo rastaljeni metal pored rupe za izlijevanje u rukavcu.Daljnji se stupnjevi odvijaju pod povećanim hidrauličkim tlakom iz klipa za ubrizgavanje rastaljenog metala u šupljinu matrice.Cijeli proces traje nekoliko sekundi, brzi i sve jači pritisak, kao i pad temperature metala uzrokuju skrućivanje metala u šupljini matrice.Pokretna polovica ploče stroja za tlačni lijev se otvara (na koju je fiksirana pokretna polovica alata za kalup) i izbacuje skrutnuti odljevak s površine kalupa alata.Odljevak se uklanja, površine matrice se podmazuju sustavom za raspršivanje i zatim se ciklus ponavlja.
Strojevi u hladnim komorama prikladni su za lijevanje aluminija pod pritiskom, dijelovi na stroju (čahura, vrh klipa) mogu se mijenjati tijekom vremena, čahure se mogu metalizirati kako bi se povećala njihova trajnost.Aluminijska legura se topi u keramičkom lončiću zbog relativno visoke točke taljenja aluminija i potrebe da se smanji rizik od skupljanja željeza, što je rizik u željeznim loncima.Budući da je aluminij relativno lagana metalna legura, omogućuje lijevanje velikih i teških odljevaka ili gdje je potrebna veća čvrstoća i lakoća odljevaka pod pritiskom.
