Hvad er trykstøbning?

Trykstøbning er en produktionsform Proces til fremstilling af metaldele med nøjagtige dimensioner, skarpt definerede, glatte eller strukturerede overflader. Det sker ved at tvinge smeltet metal under højt tryk ind i genanvendelige metalforme. Processen beskrives ofte som den korteste afstand mellem råmateriale og færdigt produkt. Udtrykket "trykstøbning" bruges også til at beskrive den færdige del.
Udtrykket "gravity die casting" henviser til støbninger, der er lavet i Metalforme under et tyngdekraftshoved. Det er kendt som permanent formstøbning i USA og Canada. Det, vi kalder "trykstøbning" er her kendt som "trykstøbning under højt tryk" i Europa.

Hvordan produceres trykstøbninger

Trykstøbning under højt tryk

For det første skal en stålform, der kan producere titusindvis af støbegods i hurtig rækkefølge, laves i mindst to sektioner for at gøre det muligt at fjerne støbegods. Disse sektioner monteres sikkert i en maskine og er arrangeret, så den ene er stationær (fast formhalvdel), mens den anden er bevægelig (injektorformhalvdel). For at påbegynde støbeprocessen spændes de to matricehalvdele tæt sammen af trykstøbemaskinen. Smeltet metal sprøjtes ind i formens hulrum, hvor det størkner hurtigt. Formhalvdelene trækkes fra hinanden, og støbegodset sprøjtes ud. Støbeforme kan være enkle eller komplekse og have bevægelige glidere, kerner eller andre sektioner afhængigt af støbningens kompleksitet.
Den komplette cyklus i trykstøbningsprocessen er langt den hurtigste, der kendes til at producere præcise ikke-jernholdige metaldele. Dette står i skarp kontrast til Sandstøbning som kræver en ny sandform til hver støbning. Mens den permanente støbeproces bruger jern- eller stålforme i stedet for sand, er den betydeligt langsommere og ikke så præcis som trykstøbning.

Typer af maskiner til trykstøbning

Uanset hvilken type maskine der anvendes, er det vigtigt, at formhalvdelene, kernerne og/eller andre bevægelige sektioner er sikkert låst på plads under støbeprocessen. Generelt styres maskinens spændekraft af (a) støbeformens projicerede overfladeareal (målt ved formens skillelinje) og (b) det tryk, der bruges til at sprøjte metal ind i formen. De fleste maskiner bruger vippemekanismer, der aktiveres af hydrauliske cylindre (nogle gange lufttryk) for at opnå låsning. Andre bruger direkte virkende hydraulisk tryk. Sikkerhedslåsesystemer bruges til at forhindre matricen i at åbne sig under støbningen.
Trykstøbemaskiner, store som små, adskiller sig grundlæggende kun ved den metode, der bruges til at sprøjte smeltet metal ind i formen. De klassificeres og beskrives som enten varm- eller koldkammerstøbemaskiner.

Trykstøbemaskiner med varmt kammer

Varmekammermaskiner (fig. 1) bruges primært til zink og legeringer med lavt smeltepunkt, som ikke så let angriber og eroderer metalgryder, -cylindre og -stempler. Avanceret teknologi og udvikling af nye materialer med højere temperaturer har udvidet brugen af dette udstyr til Trykstøbning af magnesiumlegering.
Figur 1: Maskine med varmt kammer. Diagrammet illustrerer stempelmekanismen, som er nedsænket i smeltet metal. Moderne maskiner er hydraulisk drevne og udstyret med automatisk cykluskontrol og sikkerhedsanordninger.
I varmekammermaskinen er indsprøjtningsmekanismen nedsænket i smeltet metal i en ovn, der er fastgjort til maskinen. Når stemplet hæves, åbnes en port, så det smeltede metal kan fylde cylinderen. Når stemplet bevæger sig nedad og forsegler porten, tvinger det smeltet metal gennem svanehalsen og dysen ind i matricen. Når metallet er størknet, trækkes stemplet tilbage, matricen åbnes, og den resulterende støbning skydes ud.
Varmkammermaskiner er hurtige i drift. Cyklustiderne varierer fra mindre end et sekund for små komponenter, der vejer mindre end en ounce, til tredive sekunder for en støbning på flere kilo. Formene fyldes hurtigt (normalt mellem fem og fyrre millisekunder), og metallet indsprøjtes ved højt tryk (1.500 til over 4.500 psi). Ikke desto mindre giver moderne teknologi tæt kontrol over disse værdier og producerer dermed støbegods med fine detaljer, tætte tolerancer og høj styrke.

Trykstøbemaskiner med koldt kammer

Koldkammermaskiner (fig. 2) adskiller sig primært fra varmkammermaskiner på ét punkt: Indsprøjtningsstemplet og cylinderen er ikke nedsænket i det smeltede metal. Det smeltede metal hældes ind i et "koldt kammer" gennem en port eller en hældespalte med en manuel eller automatisk øse. Et hydraulisk betjent stempel, der bevæger sig fremad, forsegler porten og tvinger metallet ind i den låste matrice ved højt tryk. Indsprøjtningstrykket varierer fra 3.000 til over 10.000 psi for både aluminium- og magnesiumlegeringer og fra 6.000 til over 15.000 psi for kobberbaserede legeringer.

Figur 2: Koldkammermaskine. Diagrammet viser matrice, koldt kammer og vandret stempel (i ladeposition).
Trykstøbning giver komplekse former inden for snævrere tolerancer end mange andre masseproduktionsprocesser. I en koldkammermaskine hældes der mere smeltet metal i kammeret, end der er brug for til at fylde formens hulrum. Dette hjælper med at opretholde et tilstrækkeligt tryk til at pakke hulrummet solidt med støbelegering. Overskydende metal skubbes ud sammen med støbningen og er en del af det samlede skud.
Driften af en "koldkammer"-maskine er lidt langsommere end en "varmkammer"-maskine på grund af øseoperationen. En koldkammermaskine bruges til højt smeltepunkt Legeringer til trykstøbning fordi stempel- og cylinderenheder er mindre udsatte for angreb, da de ikke er nedsænket i smeltet metal.

Trykstøbning og deres konstruktion

Trykstøbningsforme (fig. 3) er lavet af legeret værktøjsstål i mindst to sektioner kaldet fast formhalvdel og ejektorformhalvdel. Den faste formhalvdel er monteret på den side, der vender mod indsprøjtningssystemet til det smeltede metal. Ejektorhalvdelen, som trykstøbningen klæber til, og som den skubbes ud af, når formen åbnes, er monteret på maskinens bevægelige plade.

Den faste matricehalvdel er designet til at indeholde granathullet, hvorigennem det smeltede metal kommer ind i matricen. Ejektorhalvdelen indeholder normalt de kanaler (passager) og porte (indløb), som leder det smeltede metal til formens hulrum (eller hulrum). Ejektorhalvdelen er også forbundet med en ejektorboks, som indeholder mekanismen til at skubbe støbningen ud af matricen. Udstødningen sker, når stifter, der er forbundet med udstøderpladen, bevæger sig fremad for at tvinge støbegodset ud af hulrummet. Dette sker normalt som en del af maskinens åbningsslag. Placeringen af udstøderstifterne skal være omhyggelig, så den kraft, der udøves på støbegodset under udstødningen, ikke forårsager deformation. Returstifter, der er fastgjort til udkasterpladen, fører denne tilbage til støbepositionen, når matricen lukker.
Faste og bevægelige kerner bruges ofte i matricer. Hvis den er fast, skal kerneaksen være parallel med retningen af Trykstøbningsform åbning. Hvis de er bevægelige, er de ofte fastgjort til kerneslidser. Hvis siden af et trykstøbningsdesign kræver en fordybning, kan formen laves med en eller flere glidere for at opnå det ønskede resultat uden at påvirke udstødningen af støbningen fra formhulrummet. Alle bevægelige glidere og kerner skal være omhyggeligt monteret og kunne låses sikkert på plads under støbeprocessen. Ellers kan smeltet metal blive tvunget ind i deres glidebaner og forårsage driftsforstyrrelser. Selv om glidere og kerner øger kompleksiteten og omkostningerne ved formkonstruktion, gør de det muligt at producere trykstøbegods i en lang række konfigurationer og normalt mere økonomisk end nogen anden metalbearbejdningsproces.

Type af trykstøbningsforme

Stempler klassificeres som: enkelt hulrum, flere hulrum, kombinations- og enhedsstempler (figur 4-A til 4-D).

En matrice med et enkelt hulrum kræver ingen forklaring. Stempler med flere hulrum har flere hulrum, som alle er identiske. Hvis en matrice har hulrum med forskellige former, kaldes den en kombinations- eller familiematrice. En kombination af matricer bruges til at producere flere dele til en samling. Til enkle dele kan der bruges enhedsværktøjer for at opnå værktøjs- og produktionsbesparelser. Flere dele til en samling eller til forskellige kunder kan støbes på samme tid med enhedsforme. En eller flere støbeforme samles i en fælles holder og forbindes med skinner til en fælles åbning eller et granathul. Det giver mulighed for samtidig fyldning af alle hulrum.

Fordele ved trykstøbning

Trykstøbte komponenter, pyntelister og/eller færdige produkter har mange funktioner, fordele og gevinster for dem, der vælger denne fremstillingsproces.

1. Trykstøbegods produceres ved høje produktionshastigheder. Der kræves kun lidt eller ingen bearbejdning.
2. Trykstøbegods kan produceres med tyndere vægge end dem, der kan opnås med andre støbemetoder ... og meget stærkere end plastsprøjtestøbegods med samme dimensioner.
3. Trykstøbning giver dele, som er holdbare, formstabile og har en fornemmelse af kvalitet.
4. Trykstøbningsforme kan producere tusindvis af identiske støbegods inden for de specificerede tolerancer, før der er behov for yderligere værktøj.
5. Trykstøbt zink kan let pletteres eller efterbehandles med et minimum af overfladebehandling.
6. Trykstøbegods kan produceres med overflader, der simulerer en lang række forskellige strukturer.
7. Trykstøbte overflader er glattere end de fleste andre former for støbning.
8. Huller i trykstøbegods kan udkernes og laves til gevindborestørrelser.
9. Udvendige gevind på dele kan let trykstøbes.
10. Trykstøbegods har integrerede fastgørelseselementer, som f.eks. bøsninger og bolte, hvilket kan give besparelser i monteringen.
11. Indsatser af andre metaller og nogle ikke-metaller kan trykstøbes på plads.
12. Trykstøbelegeringers korrosionsbestandighed varierer fra god til høj.
13. Trykstøbninger er monolitiske. De kombinerer mange funktioner i én kompleks formet del. Fordi trykstøbninger ikke består af separate dele, der er svejset eller fastgjort sammen, er styrken materialets, ikke gevindets eller svejsningens osv.
14. Trykstøbningsproces kan producere trykstøbning af aluminium, magnesium trykstøbning, zink trykstøbning, messing trykstøbning , blystøbning og så videre, og alle disse kan nemt produceres massivt.

Trykstøbning er en effektiv, økonomisk proces, som, når den udnyttes maksimalt, kan erstatte samlinger af forskellige dele, der er fremstillet ved hjælp af forskellige fremstillingsprocesser, med betydelige besparelser i omkostninger og arbejdskraft.

Sammenligninger med andre produkter

Sprøjtestøbning af plast Dele

Sammenlignet med Sprøjtestøbning af plast DeleTrykstøbegods er stærkere, stivere, mere dimensionsstabilt, mere varmebestandigt og langt bedre end plast, når det gælder egenskaber og omkostninger. De hjælper med at forhindre radiofrekvenser og elektromagnetiske emissioner. Til forkromning er trykstøbninger meget bedre end plast. Trykstøbninger har en høj grad af holdbarhed under belastning sammenlignet med plast, er fuldstændig modstandsdygtige over for ultraviolette stråler, vejrlig og spændingsrevner i nærvær af forskellige reagenser. Produktionscyklusserne for trykstøbninger er meget hurtigere end for plastsprøjtestøbninger. Plast kan dog være billigere pr. volumenenhed, har indbyggede farveegenskaber, som har tendens til at eliminere efterbehandling, er temperaturfølsomme og er gode elektriske isolatorer.

Støbning i sand

Sammenlignet med sandstøbninger, Trykstøbninger kræver meget mindre bearbejdning; kan laves med tyndere vægge; kan have alle eller næsten alle huller i størrelse; kan holdes inden for meget tættere dimensionsgrænser; produceres hurtigere i matricer, der laver tusindvis af trykstøbninger uden udskiftning; kræver ikke nye kerner til hver støbning; er let forsynet med indsatser, der er støbt på plads; har glattere overflader og involverer meget mindre arbejdsomkostninger pr. støbning. Sandstøbninger kan derimod laves af jernholdige metaller og af mange ikke-jernholdige legeringer, der ikke egner sig til trykstøbning. Former, der ikke kan fremstilles ved trykstøbning, er tilgængelige i sandstøbninger; den maksimale størrelse kan være større; værktøjsomkostningerne er ofte mindre, og små mængder kan produceres mere økonomisk. du kan tjekke mere Sandstøbning af aluminium

Støbning af permanent form

Sammenlignet med Støbning af permanent formTrykstøbninger kan laves til tættere dimensionsgrænser og med tyndere sektioner; huller kan udstøbes; produceres ved højere hastigheder med mindre manuelt arbejde; har glattere overflader og koster normalt mindre pr. trykstøbning. Permanent formstøbning indebærer noget lavere værktøjsomkostninger; kan laves med sandkerner, hvilket giver former, der ikke er tilgængelige ved trykstøbning.

Smedning

Sammenlignet med smedearbejde, Trykstøbninger kan gøres mere komplekse i formen og have former, der ikke kan smedes; kan have tyndere sektioner; holdes til tættere dimensioner og have udskæringer, der ikke er mulige i smedeemner. Smedegods er dog tættere og stærkere end trykstøbegods, har egenskaber som smedelegeringer, kan produceres i jernholdige og andre metaller og i størrelser, der ikke egner sig til trykstøbegods.

Stempling

Sammenlignet med stansning kan en trykstøbning ofte erstatte flere dele. Trykstøbninger kræver ofte færre samleprocesser; kan holdes inden for tættere dimensionsgrænser; kan have næsten enhver ønsket variation i sektionstykkelse; involverer mindre spild i form af skrot; kan produceres i mere komplekse former og kan laves i former, der ikke kan produceres i stansede former. Stansning har på den anden side egenskaber som smedede metaller, kan fremstilles i stål og i legeringer, der ikke egner sig til trykstøbning, produceres i deres enklere former hurtigere og kan veje mindre end trykstøbninger.

Produkter til skruemaskiner

Sammenlignet med produkter fra skruemaskiner, Trykstøbninger produceres ofte hurtigere; involverer meget mindre spild i form af skrot; kan fremstilles i former, der er vanskelige eller umulige at fremstille af stang- eller rørmateriale, og kan kræve færre operationer. På den anden side kan skruemaskiner fremstilles af stål og legeringer, som ikke kan trykstøbes; de har samme egenskaber som smedede metaller, og de kræver færre udgifter til værktøj.