Odlewanie kokilowe niskociśnieniowe
Odlewanie kokilowe niskociśnieniowe to rodzaj odlewania pod niskim ciśnieniem.
Z kolei odlewanie niskociśnieniowe jest rodzajem odlewania metalu pod kontrolowanym ciśnieniem. Istotą tego rodzaju odlewania jest to, że wypełnianie wnęki formy następuje pod wpływem nadciśnienia gazu. W tym przypadku stopiony metal jest podawany w formę odlewniczą od dołu do góry. Wydaje się, dla czego konieczne jest skomplikowanie znanych metod odlewania, tylko poprzez zmianę kierunku dopływu metalu do formy?
Nie, do odlewania pod niskim ciśnieniem czynnikami determinującymi jest zdolność do kontrolowania przepływu stopionego metalu w formie, a regulowanie ciśnieniana odlew w czasie krystalizacji, a nie kierunekpodawania stopu.
Odlewanie niskociśnieniowe może być stosowane z różnymi rodzajami form odlewniczych: kokile, formy piaskowe, formy skorupowe. W przypadku każdego z tych rodzajów form sam proces różni się nieco od części związanej z przygotowaniem formy do nalewania metalu i późniejszej ekstrakcji odlewu. Do chwili obecnej najbardziej rozpowszechniony jest proces odlewaniakokilowe niskociśnieniowe.
Stopy używane do dokonania odlewów metodą odlewania kokilowego niskociśnieniowego to: aluminium, magnez, miedź, stal, żeliwo. W związku z właściwą wadą tego sposobu – niską opornością metalowego rurociągu zanurzonego w stopie, odlewanie stopów aluminium i magnezu stało się bardziej rozpowszechnione z powodu ich niższej temperatury topnienia aniż stal i żeliwa.
Podstawowy klienciodlewów otrzymanych przezodkewanie kokilowe niskociśnieniowe,tofirmy-producenci samochodów(części obudowy silników, reduktorów, skrzyń biegów, bloków cylindrów, tarcz kół ze stopów aluminium) i producenci samolotów (części ze stopów magnezu: szybowiec, podwozie, rurociągi).
Jeśli spojrzeć bardziej szczegółowo na stopy aluminium w przemyśle motoryzacyjnym, warto wspomnieć o stopach do odlewania bloków cylindrówsilników i stopów do odlewania tarcz kół. Do odlewania bloków cylindrów silników stosowanesą stopy hiperutektyczne. Ponieważ stopy te charakteryzują się zachowaniem wytrzymałości w podwyższonych temperaturach roboczych (w blokach cylindrów silnika osiąga 200 ° C), a także mają dobrą wytrzymałość zmęczeniową. Stopy AlSi8Cu3 i AlSi6Cu4 (EN AC-46200 i EN AC-45000) są odpowiednie do tych celów. Oprócz bloków cylindrów znaczna część odlewów uzyskanych za pomocą odlewania kokilowego niskociśnieniowego tworzą tarczy aluminiowe.
Odlewanie kokilowe niskociśnieniowe stosuje się w celu uzyskania wyższej gęstości odlewania, szybszego wypełniania formy odlewniczej i większej wydajności niż konwencjonalne odlewanie w kokilu. Do odlewania tarcz kół stosowane są przedututyczne stopy aluminium; charakteryzują się dobrymi właściwościami odlewania (płynność) oraz wysoką plastycznością i wytrzymałością na udarność odlewów. Są to siluminy o zawartości krzemu od 7% do 12%, w tym pierwiastek stopowy – magnez. Obecnie stop AlSi7Mg0.3 jest najwięcej stosowany do odlewania kokilowego niskociśnieniowego tarcz kół. Stop ten można poddać obróbce cieplnej, co poprawia wytrzymałość odlewanych tarcz.
Proces odlewania kokilowego
Proces odlewania kokilowego jest procesem odlewania metalu w stały kształt. Kokila jest z reguły metaliczną formą, która może mieć naturalne lub wymuszone chłodzenie. Podstawowe części formy chłodniczej to płyty, półformy, wkładki i pręty itp.
Proces odlewania w kokile trwa kilka etapów, a następnie powtarza się:
1. Czyszczenie powierzchni formującej i płaszczyzn zaciskowych.
2. Barwienie kokila – nakładanie ogniotrwałej powłoki na powierzchnię formującą
3. Ogrzewanie formy kokila do temperatury roboczej.
4. Montaż prętów z piasku lub ceramicznych, połączenie półformy, mocowanie za pomocą zacisków lub mechanizmem blokującym agregat kokila.
5. Wlewanie stopionego stopu do kokila.
6. Chłodzenie kokila i krystalizacja odlewu.
7. Otwarcie formy i ekstrakcja odlewu.
8. Obróbka odlewu: wybijanie prętów, cięcie zysków, wlewek.
9. Kontrola jakości odlewów.
Proces odlewania kokilowego niskociśnieniowego
Proces odlewania kokilowego niskociśnieniowego obejmuje wszystkie etapy procesu odlewania kokilowego, ale dodaje się procesprzygotowania maszyny odlewniczej,a proces wypełniania kokilem jest podzielony na kilka dodatkowych etapów.
Przygotowanie maszyny odlewniczej niskociśnieniowej:
1. W maszynie zainstalowano tygiel ze stopionym stopem.
2. Metalowa rura zanurzasię w stopie, tak aby nie sięgała dna tygla w odległości około 50 mm.
3. Na górnej stronie płytymaszyny odlewniczej zamocowana zostaje kokila.
4. Kokila przygotowuje się do wypełniania metalem (etap 1-4 na początku procesu lub 3-4 w trakcie procesu odlewu do kokila)
5. Proces odlewania kokilowego niskociśnieniowego (bezpośrednie wypełnianie kokila przedstawia się następująco:
– przy użyciu automatycznej systemy sterowania ciśnieniemdo maszyny odlewniczej zostaje podane powietrze lub inna mieszanka gazówprzy nadciśnieniu do 0,1MPa (w niektórych przypadkach do 0,2Mpa), która dociska szkło stopu w tyglu;
– stopiony stop pod nadciśnieniem unosi się wzdłuż metalowej rury do góry z regulowaną prędkością i wypełnia wnękę kokila;
-po ukończeniu sterowanego napełniania formy możliwe jest zwiększenie ciśnienia w celu uzyskania bardziej gęstego odlewu;
– po upływie wyznaczonego okresu krzepnięcia odlewu, otwiera się zawór uwalniania gazu, w wyniku czego zmniejsza się ciśnienie w urządzeniu, a nieutwardzona część stopu z metalowej rury płynie z powrotem do tygla;
6. Chłodzenie kokila i krystalizacja odlewu.
7. Otwarcie kokila i ekstrakcja odlewu.
8. Obróbka odlewu: wybijanie prętów, cięcie zysków, wlewek.
9. Kontrola jakości odlewu.
Zalety i wady odlewania kokilowego niskociśnieniowego
Wady
1. Względnie niska odporność na zużycie metalowej rury zanurzonej w stopie (to utrudnia stosowanie metody odlewania żeliwa i stali – stopów o wysokiej temperaturze topnienia).
2. Prawdopodobieństwo zmiany właściwości fizycznych i chemicznych dla długoterminowej zawartości stopu w instalacji do odlewania niskociśnieniowego.
3. Problematyczna regulacja szybkości przepływu stopionego metalu w formie, wymagający specjalnego wyposażenia do kontroli procesu.
Zalety odlewania kokilowego niskociśnieniowego
1. Ta metoda nadaje się do odlewania długich, cienkościennych i dużych odlewów, ponieważ kontrolowana hydrodynamika wypełniania formy pozwala na to przy minimalnych stratach ciepła. Forma jest wypełniana z prędkością projektową, co wyklucza tworzenie się błonek tlenkowych, niezłączeń i niespoin.
2. Ciśnienie gazu na stopie w formie podczas krzepnięcia poprawia warunki krystalizacji. Z tego powodu gęstość odlewów jest większa, a struktura staje się drobniejsza. W rezultacie dla niektórych stopów plastyczność wzrasta o 50-100%, a gęstość odlewów wzrasta do 25%.
3. Zastosowanie metalowej rury daje dodatkowe korzyści: pozwala uprościć konstrukcję układu bramkowania i zmniejszyć zużycie stopu, wyklucza się możliwość przepływu topnika i żużla z powierzchni stopu w piecu lub tyglu. Stop pochodzi z głębokości pieca lub tygla.
4. W stosowaniu miejscowym chłodzenia kokila możnauzyskać kierunkowąkrystalicje do zmniejszenia lub wyeliminowania zapadnięć i wad skurczowych.
Nasza firma posiada duże doświadczenie w odlewaniu kokilowym niskociśnieniowym. Bardzo chętnie podejmiemy współpracę z Panstwem.
Koszt odlewania kokilowego można sprawdzić klikając na link.