Mitä on painovoimavalu?

Painovoimavalu on yleisesti käytetty metallinvaluprosessi, jossa muotin muoto on annettu muotilla, ja sula metalli pakotetaan muottiin painovoiman avulla, eikä ulkoisen muotin sijainnin (positiivinen paikannus) avulla. Tämä menetelmä eroaa korkeapainevalusta siinä, että sula metalli pakotetaan muottiin paineen alaisena, mutta painovoiman avulla materiaali syötetään muottiin. Muotti on yleensä valmistettu kestävästä metallista, kuten teräksestä tai valuraudasta, ja se on uudelleenkäytettävissä, ja siinä on suuri mittatarkkuus ja korkea pintakäsittely. Tätä tekniikkaa suositaan myös värimetalliosien, kuten alumiinin, sinkin, magnesiumin ja niiden seosten valmistuksessa. Metalli kuumennetaan metallitilaan ja kaadetaan sen jälkeen esilämmitettyyn kestomuottiin. Sula metalli virtaa kohti painovoimaa ja alaspäin muottipesään, jolloin se täyttyy. Sen jälkeen muotti avataan ja valukappale heitetään ulos, joka voidaan joutua leikkaamaan, työstämään tai muulla tavoin käsittelemään pinnan parantamiseksi.

Yksi tämän prosessin yleisimmistä sovelluksista on alumiinin painovoimavalu, koska alumiini on kevyttä, korroosionkestävää ja sillä on hyvät mekaaniset ominaisuudet. Tekniikkaa käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla, kuten autoteollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, teollisuuskoneissa ja kulutustavaroissa, kestävien ja monimutkaisten osien, kuten moottorin osien, koteloiden, kiinnikkeiden ja vastaavien valmistukseen. Yksi syy painovoimavalun kunnioittamiseen on kyky valaa keskisuuria tai suuria määriä korkealaatuisia (vähän huokoisuutta) osia, joilla on hyvä mekaaninen lujuus. Vaikka siihen liittyy joitakin rajoituksia, kuten korkeammat alkuvaiheen työkalukustannukset ja vähemmän monimutkaiset tuotteet kuin muissa valumenetelmissä, sen edut tekevät siitä sopivan ja edullisen menetelmän moniin valmistustarpeisiin.

Painovoimavalu on pohjimmiltaan tarkka, toistettava ja järkevä materiaali, joka on tärkeä nykyaikaisessa metallintyöstöprosessissa.

Miten ymmärtää painovoimavaluprosessi?

Se oli helppo ja tehokas tekniikka, joka oli painovoimavalun ydin. Esilämmitetty metallimuotti teräksestä tai raudasta päällystetään irrotusaineella, valmiina valettavaksi, valukappaleet poistetaan helposti. Kun muotti on valmis, muottiin kaadetaan sulaa metallia, kuten alumiini-, magnesium- tai kupariseoksia. Jotta metalli täyttää ontelon, muotti yksinkertaisesti jäähtyy ja jähmettyy pelkän painovoiman avulla.

Tämän jälkeen muotti avataan ja valukappale poistetaan. Jos ylimääräistä materiaalia jää jäljelle, olipa se sitten portti- tai juoksuporttijärjestelmä tai jokin muu osa, se leikataan pois, ja valukappale voidaan viimeistellä koneistamalla tai muulla tavoin. Hiekkavaluun verrattuna muotteja, joissa valukappaleet valmistetaan hiekasta, käytetään vain kerran. Painovoimavalumuotissa valettavan osan tuotantotehokkuus ja tuotteen tasalaatuisuus paranevat huomattavasti, koska painovoimavalussa käytettäviä metallimuotteja voidaan käyttää uudelleen.

Erilaisia pintakäsittelyvaihtoehtoja painovoimaiseen painevaluun

Toinen painovoimavalun eduista on se, että sen avulla voidaan valmistaa sileitä ja tasaisia pintakäsittelyjä suoraan muotista. Viimeistelyprosessiin voidaan kuitenkin lisätä muita pintakäsittelytekniikoita lopputuotteen toiminnallisista ja esteettisistä vaatimuksista riippuen ulkonäön ja kestävyyden parantamiseksi tai osan valmistelemiseksi lisäprosesseja, kuten maalausta tai pinnoitusta, varten. Seuraavassa luetellaan painovoimavaletuissa osissa yleisimmin käytetyt pintakäsittelymenetelmät:

1. Valettu viimeistely

Se on luonnollinen pinta, joka syntyy suoraan valuprosessin tuloksena. Asianmukaisesti valmisteltuna ja optimaalisten prosessiolosuhteiden vallitessa painovoimavalu voi kuitenkin tuottaa melko sileän pinnan verrattuna hiekkavaluun. Sisäiset komponentit tai osat, joiden ulkonäkö ei ole kriittinen, hyväksytään yleensä valupintoina.

2. Hiekkapuhallus / hiekkapuhallus

Tämä muodostaa Shot blasting -menetelmän, jossa pieniä teräs- tai keraamisia helmiä työnnetään valupinnalle mittakaavan, leimahduksen tai muiden jäämien poistamiseksi. Tämä prosessi tekee pinnasta tasaisen mattapintaisen ja puhdistaa pinnan paremmin, ja se soveltuu paljon paremmin tällaisille osille, jotka jatkavat viimeistelyä, kuten jauhemaalaus tai maalaus. 

3. Kiillotus

Kiillotuksessa käytetään pienten virheiden mekaanista poistamista pinnan sileyden ja kiillon parantamiseksi. Erityisesti esteettiset osat ja kun tarvitaan pienempää kitkaa. Kiillotus voi olla peruskiillotusta, manuaalista tai automatisoitua, tai se voi käsittää peilipinnan.

4. Jauhemaalaus

Jauhemaalauksessa jauhe levitetään valupinnalle ja kovetetaan lämmön vaikutuksesta, jolloin muodostuu kova ja suojaava kerros. Erinomainen korroosion-, iskunkestävyys ja UV-säteilyn kestävyys on tehnyt siitä sopivan alumiinin painovoimavalulla valmistetuille autonosille ja ulkokomponenteille.

5. Anodisointi

Alumiinisten painovoimavaluosien valintaan on monia syitä, joiden vuoksi anodisointi kannattaa valita. Pinta paksuuntuu sähkökemiallisesti luonnollisella oksidikerroksella, mikä parantaa korroosionkestävyyttä ja antaa mahdollisuuden muokata väriä. Anodisoidut pinnat ovat kestäviä, värit eivät väsy ja niillä on tyylikäs, ammattimainen ulkonäkö.

6. Tarkkuuspintojen työstö

Monissa tapauksissa painovoimavaletut osat työstetään ainakin osittain valun jälkeen erityisesti tarkkojen toleranssien saavuttamiseksi tai kriittisten pintojen tasoittamiseksi. CNC-työstöä käytetään tasopintojen ja kierteiden hienosäätöön sekä sellaisten tiivistysalueiden käsittelyyn, joissa tarkkuuden tarve ylittää itse muotin kyvyn.

7. Maalaus ja pinnoitus

Osat, jotka vaativat brändäystä, värikoodausta tai suojausta, voidaan tehdä millä tahansa tavanomaisessa märkämaalauksessa käytetyllä menetelmällä. Maalipinnoitteet levitetään yleensä joko käsin tai automaattisilla ruiskutuslinjoilla, usein pinnan puhdistuksen tai pohjustuksen jälkeen.

8. Kromaus / kemialliset käsittelyt

Kromaamalla tai kemiallisilla konversiopinnoitteilla voidaan parantaa korroosiosuojaa ja maalin tarttuvuutta. Tällaisilla käsittelyillä tuotettu passiivinen suojakalvo vaikuttaa vain vähän mittoihin, mutta se suojaa alumiinipintaa.

Painovoimavalun edut

Ylivoimaiset mekaaniset ominaisuudet ovat yksi tärkeimmistä syistä, miksi valmistajat suosivat painovoimavalua. Tämän seurauksena tällä menetelmällä valmistetuissa valukappaleissa on yleensä vähemmän ilmataskuja eli huokosia, minkä vuoksi ne ovat vahvempia ja luotettavampia komponentteja.

Muita keskeisiä etuja ovat:

• Korkean ulottuvuuden tarkkuus: Painovoimavalu säilyttää valmistettavien osien tiukat toleranssit ja hienot yksityiskohdat.
• Sileä Pintakäsittely: Koska metallimuotit tuottavat paremman pintakäsittelyn, jälkikäsittely vähenee.
• Toistettavuus: Muotteja voidaan käyttää uudelleen, joten valmistajat voivat valmistaa suuria määriä samalla laatutasolla.
• Materiaalin tehokkuus: Metallihävikki on minimoitu, kunhan käytetään asianmukaisia portti- ja syöttösuunnitelmia.

Alumiinin painovoimavalu on nykyäänkin paras vaihtoehto teollisuudelle, joka haluaa valmistaa kevyitä, vahvoja ja korroosionkestäviä osia.

Alumiinin painovoimavalu?

Alumiiniseosten painovoimainen painevalu on menetelmä, jossa painovoimavalun metallimuotti (tai -muotti) täytetään sulalla alumiiniseoksella pelkän painovoiman vaikutuksesta. Yleensä nämä muotit on valmistettu teräksestä tai valuraudasta, koska ne kestävät kulutusta ja kestävät useita lämpösyklejä. Tämän prosessin ominaispiirre on sen yksinkertaisuus, sillä metallia ei työnnetä muottiin ulkoisella paineella. Virtausta ohjaa sen sijaan pelkkä painovoima.

Alumiinin painovoimavalu on yksi niistä eduista, jotka minimoivat sisäiset viat. Ilman sulkeminen on minimoitu, mikä puolestaan minimoi huokoisuuden, koska muotti täyttyy hyvin hitaasti ja luonnollisesti. Näin saadaan valettuja komponentteja, joiden eheys ja suorituskyky sekä lujuus ovat paremmat. Siksi tätä menetelmää suositaan laajalti valmistajien keskuudessa hyvien ja tarkkaan suunniteltujen osien valmistuksessa.

Yhteinen Alumiiniseokset käytetään painovoima Die Casting

Oikean metalliseoksen valinta on kriittinen tekijä alumiinin painovoimavalussa. Eri seokset on suunniteltu eri ominaisuuksia varten sovelluksesta riippuen. Näiden yleisesti käytettyjen alumiiniseosten jaottelu voidaan tehdä niiden koostumuksen, mekaanisten ominaisuuksien ja teollisten sovellusten mukaan seuraavasti.

Tässä taulukossa vertaillaan eri valumenetelmiä useiden tärkeiden tekijöiden osalta. Se antaa valmistajille käsityksen siitä, mikä valumenetelmä sopii parhaiten heidän tarpeisiinsa.

Painovoimavalun sovellukset

Koska painovoimavalun etuna on mukautuvuus ja taloudellisuus sekä kyky tuottaa laadukkaita osia, sitä on käytetty laajalti monilla teollisuudenaloilla. Tämä johtuu sen luotettavuudesta ja tehokkuudesta siinä määrin, että sitä voidaan käyttää pienten ja suurten erien valmistukseen kestävistä, tarkoista ja johdonmukaisista komponenteista. Seuraavassa on lueteltu joitakin painovoimavalun yleisimpiä käyttökohteita.

Autoteollisuus

Painovoimavalua käytetään useissa eri sovelluksissa autoteollisuudessa, muun muassa moottorin kriittisten osien, kuten moottorilohkojen, sylinteripäiden, jousitusosien jne. ja vaihteistokoteloiden painovoimavalussa. Alumiinin painovoimavalulla voidaan valmistaa kevyitä mutta vahvoja komponentteja, joiden lujuus-painosuhde on erinomainen. Sitä käytetään myös sellaisten osien valmistukseen, joihin kuuluvat autojen vaihteistokotelot, jarruosat ja auton imusarjat, koska ne ovat erittäin kestäviä ja kestävät kemiallisesti kuumuutta ja kulumista, jotka ovat tärkeitä osia autokäytössä.

Ilmailu- ja avaruusala

Painovoimavaluprosessi on tärkeä prosessi ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, kun halutaan valmistaa pienitiheyksisiä mutta rakenteellisesti vakaita osia, joiden on oltava turvallisia ja toimittava niin kuin tuleva suunnittelu ja sovellukset sallivat. Shelton toistaa, että kuten useimmissa painovoimavaluissa, tuotteen, kuten lentokoneiden kiinnikkeiden, laskutelineiden osien ja rungon osien, tarkkuus ja kestävyys on tärkeää. Koska tarvitaan kevyttä materiaalia lujuutta menettämättä, alumiinin painovoimavalu soveltuu ilmailu- ja avaruussovelluksiin.

Teollisuuskoneet

Painovoimavalumenetelmää käytetään kestävien ja lujien komponenttien valmistukseen teollisuuskoneissa, esimerkiksi pumppujen koteloissa, hammaspyöräkoteloissa tai kannattimissa. Koska näiden osien on kestettävä korkeita paineita, mekaanista rasitusta ja kovia käyttöolosuhteita, painovoimavalu onnistuu tuottamalla kestäviä, vähän huokoisia komponentteja. Osia käytetään esimerkiksi kaivos- ja maatalouskoneissa sekä raskaissa moottoreissa.

Kuluttajatuotteet

Painovoimavalusta on hyötyä myös kulutustuotteiden alalla, nimittäin keittoastioiden, valaisimien ja koristeellisten laitteistojen valmistuksessa. Painovoimavalua käytetään esimerkiksi valettujen alumiinisten paistinpannujen, keittiön lavuaarien ja valaisinkannattimien valmistukseen, koska sen avulla saadaan aikaan hyvä pintakäsittely ja valun muotovakaus.

Taiteellisia osia ja arkkitehtonisia komponentteja, kuten patsaita, koristepaneeleita sekä ovi- ja ikkunalaitteita, valmistetaan myös painovoimavalumenetelmällä. Painovoimavalun monipuolisuuden ansiosta se on tärkeä prosessi monilla teollisuudenaloilla, ja siinä yhdistyvät hyvä taloudellisuus ja hyvä suorituskyky.

Painovoimavalussa käytettävät materiaalit

Erittäin monipuolinen valumenetelmä on painovoimavalu, jolla voidaan valaa monenlaisia materiaaleja. Ratkaisevaa on materiaalin oikea valinta, koska lopputuotteen lujuus ja suorituskyky riippuvat suoraan siitä. Alumiini-, sinkki-, kupari- ja magnesiumseokset ovat yleisimpiä painovoimaisessa painevalussa käytettäviä materiaaleja, mutta muitakin metalleja ja seoksia voidaan käyttää valmistettavan osan vaatimusten perusteella.

1. Alumiiniseokset

Alumiiniseokset ovat ylivoimaisesti eniten painovoimaisessa painevalussa käytettyjä materiaaleja, koska niiden lujuus/painosuhde on erinomainen, korroosionkestävyys on erinomainen ja valuominaisuudet ovat erinomaiset. Niitä käytetään tyypillisesti auto-, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä teollisuuskoneissa.

Joitakin keskeisiä alumiiniseoksia ovat:

• A356: A356:lla on hyvä lujuus, sitkeys ja erinomainen työstettävyys, ja sitä käytetään laajalti moottorin lohkoon, koteloihin ja kiinnikkeisiin, joita käytetään auto- ja ilmailu- ja avaruusalalla.
• A380: Tällä seoksella on erinomainen juoksevuus, paineenkestävyys ja kohtalainen lujuus. Yleensä rautaa käytetään laajalti moottorilohkojen, koteloiden ja voimansiirtoelementtien valmistukseen.
• A413: Jos löytyy, hyvä työstettävyys ja luja metalliseos, jolla on hyvä paineenkestävyys; tätä löytyy joskus hydraulisylintereistä, venttiileistä ja pumpuista.

Alumiinin painovoimavalun suuri tehokkuus johtuu pääasiassa kevyiden ominaisuuksien ja mekaanisen lujuuden yhdistelmästä.

2. Sinkkiseokset

Sinkkiseoksia käytetään usein painovoimaisessa painevalussa, koska osat, jotka tarvitsevat hyvää lujuutta, kovuutta ja korroosionkestävyyttä kevyellä painolla, ovat yleisiä. Sinkki on suhteellisen edullinen materiaali, jolla on erittäin hyvä juoksevuus ja joka mahdollistaa monimutkaisen muotoilun ja detaljoinnin.

Yleisesti käytettyjä sinkkiseoksia ovat:

• ZA8: Sillä on korkea lujuus, kohtalainen sitkeys ja hyvä mittapysyvyys. Sitä käytetään usein painevalettujen osien valmistuksessa, joissa on tarkat toleranssit.
• Zamak: Tämä on ryhmä sinkkiseoksia, jotka ovat erityisen suosittuja autojen osissa, laitteistoissa ja koristeellisissa valukappaleissa niiden hyvän korroosionkestävyyden ja valettavuuden vuoksi.

Sinkkipainovoimavalua käytetään usein kestävissä sovelluksissa, jotka vaativat tiukkoja toleransseja laitteistoissa, elektroniikkakoteloissa ja yleisissä kuluttajatuotteissa.

3. Magnesiumseokset

Magnesiumseokset ovat kevyitä ja lujia, joten ne soveltuvat sovelluksiin, joissa painoa on vähennettävä. Yksi magnesiumin painovoimavalun suosituimmista käyttökohteista on auto- ja ilmailuteollisuus kevyiden rakenneosien valmistukseen.

Tärkeimmät painovoimaisessa painevalussa käytettävät magnesiumseokset ovat:

• AM60: Tämän magnesiumseoksen lujuus ja sitkeys ovat korkeat, ja se hitsautuu helposti; näitä seoksia on käytetty rakenneosissa ja autojen osissa.
• AZ91D: AZ91D tunnetaan hyvänä korroosionkestävyytenä ja lujuus-painosuhteena, ja sitä käytetään ilmailu- ja avaruussovelluksissa, kuten kiinnikkeissä ja koteloissa.

Magnesium on erityisen arvokasta esimerkiksi ilmailu- ja avaruusteollisuudessa tai autoteollisuudessa, koska sen korkea lujuus-painosuhde mahdollistaa painonpudotuksen ilman suorituskyvyn heikkenemistä.

4. Kupariseokset

Painovoimavalua käytetään kupariseoksille, joilla on korkea lujuus, kulutuskestävyys ja erinomainen lämmönjohtavuus. Osat, joiden on kestettävä korkeita lämpötiloja ja kulutusta, valmistetaan usein kuparista eri seosmuodoissa, kuten kuparipohjaisissa seoksissa, messingissä ja pronssissa.

Yleisesti käytetyt kupariseokset:

• C356: Tätä metalliseosta käytetään osissa, joissa tarvitaan suurta lujuutta ja kulutuskestävyyttä, kuten männänrenkaissa, moottorin osissa ja teollisuuskoneissa.
• C443: Se on messinkiseos, jota käytetään yleensä korroosionkestävyyden ja lujuuden vuoksi merenkulku- tai autoteollisuuden sovelluksissa.

Kupariseosten kyky kestää erittäin epäsuotuisia ympäristöjä, kuten korkeita lämpötiloja, on saanut aikaan sen, että niitä käytetään esimerkiksi laivamoottoreissa, lämmönvaihtimissa ja sähkölaitteissa, kuten kommentaattoreissa.

5. Muut seokset

Muita erikoisseoksia voidaan käyttää painovoimaisessa painevalussa yleisempien materiaalien lisäksi lopputuotteen haluttujen ominaisuuksien osalta. Joitakin näistä ovat mm:

• Lyijyseokset: Sovelluksissa, joissa tarvitaan suurta tiheyttä, foliota käytetään sovelluksissa, joissa tarvitaan vastapainoja ja suojausta.
• Tinaseokset: Käytetään pienten, pienten ja tarkkojen osien valmistukseen, joita käytetään elektroniikan ja koriste-esineiden valmistuksessa.

Nämä materiaalit valitaan niiden ominaisuuksien perusteella, jotka vaihtelevat korroosionkestävyydestä lämmönjohtavuuteen, tiheyteen ja muihin. Painovoimavalun käyttö mahdollistaa erilaisten materiaalien käytön räätälöityjen ominaisuuksien valmistamiseksi tuotteeseen.

Innovaatiot painovoimavalussa

Painovoimavaluprosessia parannettiin edelleen simulointiohjelmistojen, automaation ja valumuottien suunnittelun viimeaikaisen kehityksen ansiosta. Nyt insinöörit voivat simuloida sulan metallin virtausta ja jähmettymistä ja siten optimoida muotin suunnittelua ja välttää virheitä.

Se riippuu myös automaatiosta. Silti usein käytetään metallin valamista, valukappaleiden irrottamista sekä robottivarsien perusjälkikäsittelyvaiheita. Innovaatiot vähentävät työvoimakustannuksia ja varmistavat myös työturvallisuuden. Alumiinin painovoimaisessa painevalussa kehitys, kuten tyhjiöavusteisuus ja paremmat muottipinnoitteet, ovat myös pystyneet vähentämään huokoisuutta ja pidentämään muotin käyttöikää.

Ympäristövaikutukset ja kestävä kehitys

Tänä aikakautena, jolloin kestävä kehitys on yleistymässä, painovoimavalu osoittautuu suhteellisen ympäristöystävälliseksi. Jos muotteja käytetään uudelleen, syntyy myös vähemmän jätettä, ja käytetty metalliromu kierrätetään ja käytetään usein uudelleen prosessissa.

Lisäksi alumiini, joka on yksi yleisimmin käytetyistä alumiinin painovoimaisessa painevalussa, on erittäin hyvin kierrätettävissä. Lopuksi prosessi käyttää vähemmän energiaa kuin muut valmistusmenetelmät, varsinkin kun tekniikka optimoidaan nykyaikaisilla uuneilla ja prosessinohjausjärjestelmillä.

Painovoimavalu vs. muut valumenetelmät

Vaikka painovoimavalu on laajalti käytetty tekniikka, se ei ole ainoa menetelmä metalliosien valmistukseen. Eri valumenetelmillä on valmistajan kannalta erilaisia etuja vaatimuksesta riippuen. Verrattuna muihin valumenetelmiin, joita ovat muun muassa hiekkavalu, korkeapainevalu, investointivalu ja matalapainevalu, painovoimavalu antaa valmistajalle mahdollisuuden tehdä valistunut päätös siitä, minkälainen valutapa soveltuu parhaiten valmistajan erityisvaatimuksiin. 

Painovoimavalu vs. hiekkavalu

Painovoimavalun ja hiekkavalun muottimateriaalien välillä on suuri ero. Painovoimavalussa pysyvät muotit ovat usein valua tai terästä, ja hiekkavalumuotit ovat kertakäyttöisiä. Tämän seurauksena pinnan viimeistelyssä ja mittatarkkuudessa on suuria eroja.

Pintakäsittely on sileämpi kuin hiekkavalussa ja paljon tasaisempi. Myös mittasuhteiden johdonmukaisuus on parempi. Hiekkavaluprosessi on kuitenkin joustavampi, jos muodot ovat suurempia tai monimutkaisempia. Lisäksi hiekkavalun alkuperäiset työkalukustannukset ovat alhaisemmat, joten se on kustannustehokkaampi, kun kyseessä ovat pienet erät tai suuret kappaleet. Painovoimavalu on edullisempaa keskisuurten ja suurten määrien kappaleiden valmistuksessa, ja se tarjoaa paremman laadun ja johdonmukaisuuden kappaleelle.

Korkeapainevalu vs. painovoimavalu.

Tapa, jolla sula metalli johdetaan muottiin, on yksi tärkeimmistä eroista painevalun ja painovoimavalun välillä. Painovoimavalussa sula metalli pääsee muottipesään painovoiman vaikutuksesta, joten täyttöprosessi on hitaampi ja hallitumpi. Tämä pitää huokoisuuden pienenä ja lujittaa, parantaa osien luotettavuutta.

Korkeapainevalu edellyttää kuitenkin hydraulista painetta, jolla sula metalli työnnetään muotin onteloon paljon suuremmalla nopeudella. Vaikka sillä voidaan valmistaa nopeasti monimutkaisia muotoja, lopputuotteen huokoisuus on suurempi. Tästä syystä painovoimaista painevalua käytetään useimmiten silloin, kun tarvitaan mekaanista lujuutta ja pientä huokoisuutta, esimerkiksi autoteollisuuden komponenteissa ja rakenneosissa. Vaikka painevalu on nopeampaa, se voi soveltua paremmin osiin, joissa yksityiskohdat ovat pieniä ja nopeus on kriittinen.

Painovoimavalu vs. investointivalu 

Toinen tapa, joka eroaa painovoimavalusta, on investointivalu eli hukkavahavalu. Sijoitusvalu on yksi tarkimmista prosesseista, ja se edellyttää osan vahaversion valmistamista, vahamuotin päällystämistä keraamisella kuorella, sitten vahan sulattamista pois ja muotin luomista. Näin korkealaatuisia ja yksityiskohtaisia osia saadaan kuitenkin aikaan vain tällä prosessilla, minkä vuoksi se soveltuu erittäin hyvin teollisuudenaloille, jotka riippuvat paljon osista, kuten ilmailu- ja avaruusalalle, lääkinnällisiin laitteisiin ja koruihin.

Investointivalu on kuitenkin melko monimutkaista ja vie pidemmän toimitusajan, ja se on myös kalliimpaa. Toisin kuin painovoimavalu, painovoimavalu on kuitenkin nopeampaa ja edullisempaa erityisesti sellaisten osien osalta, jotka eivät vaadi yhtä monimutkaisia yksityiskohtia. Investment Casting tunnetaan tarkkuudestaan ja pintakäsittelystään, mutta gravitaatiovalussa käytetään edullisempaa ratkaisua toiminnallisten osien valmistukseen, joilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet keskisuurissa ja suurissa tuotantomäärissä.

Matalapainevalu vs. painovoimavalu

Toinen painovoimavaluun perustuva tekniikka on matalapainevalu, jossa käytetään hallittua painetta muotin paineistamiseen sulalla metallilla. Tämä johtaa tasaisempaan täyttöön ja suurempaan materiaalitiheyteen, mikä voi parantaa paria mahdollisesti ongelmallista virhettä, kuten tyhjät tilat ja huokoisuus.

Painovoimaisessa painevalussa laitteiden ja muottien kustannukset ovat pienemmät kuin matalapainekuormavalussa, mutta tuloksena syntyvät osat eivät ole yhtä hyviä, sillä niissä on sekä materiaalivirheitä että virheitä. Se on monimutkaisempi kuin nykyinen matalapainemenetelmä, mutta se soveltuu suurempiin määriin ja laadukkaampaan tuotantoon alhaisemmilla kustannuksilla kuin kaikki nykyiset matalapainemenetelmät. Koska painovoimavalu (tai matalapainevalu) on hieman huonommin hallittavissa, se on edelleen tavanomaisempi ja taloudellisempi tapa valmistaa keskiraskaita komponentteja, kuten autojen moottorin osia ja rakenneosia useimmilla teollisuudenaloilla. 

Vertailutaulukko: Painovoimavalu vs. muut valumenetelmät: Taulukko: Painovoimavalu vs. muut valumenetelmät

Painovoimavalun rajoitukset

Painovoimavalulla on joitakin rajoituksia, mutta sillä on myös monia etuja, kuten hyvä mittatarkkuus, hyvä pinnanlaatu, hyvä mekaaninen lujuus jne. Jotta tiettyyn sovellukseen voidaan valita oikea valmistusprosessi, nämä haitat on ymmärrettävä.

1. Korkeat alkuvaiheen työkalukustannukset

Muotin (muotin) kustannukset ovat painovoimaisen painevalun suurin haittapuoli. Työkalukustannukset voivat olla huomattavat, koska prosessissa käytetään pysyviä metallimuotteja (yleensä terästä tai valurautaa). Koska painovoimavalu on taloudellista vain keskisuurten ja suurten määrien tuotannossa, se tehdään yleensä vain tällä tavalla. Hiekkavalu saattaa olla kalliimpi menetelmä pienille tuotantomäärille.

2. Rajoitettu suunnittelun monimutkaisuus

Erittäin monimutkaiset muodot tai muodot, joissa on monimutkaisia sisäisiä piirteitä, soveltuvat kuitenkin huonommin painovoimavalumenetelmällä valmistettaviksi. Koska sula metalli ei virtaa muottiin minkään muun kuin painovoiman aiheuttaman paineen alaisena, se ei välttämättä pysty täyttämään hyvin ohuita tai syviä onteloita muotissa. Syvennyksiä, hienoja reikiä tai erittäin ohuita seinämiä on vaikeampi saada aikaan kuin tarkkuusvalussa tai korkeapainevalussa.

3. Pidempi jäähdytysaika

Korkeapainevalussa jäähdytys- ja jähmettymisaika voi olla melko lyhyt, kun taas painovoimaisessa painevalussa jäähdytys- ja jähmettymisaika voi olla pidempi. Näin ollen tämä voi hidastaa yleistä sykliaikaa ja tuotantonopeutta. Kun kyseessä ovat nopeat ja nopeat valmistussovellukset, se ei ehkä ole paras valinta.

4. Rajoitettu materiaalien yhteensopivuus

Vaikka painovoimavalua voidaan käyttää kaikkien värimetallien kanssa, se on tehokkainta alumiinin kanssa ja vähemmän tehokasta sinkki- ja magnesiumseosten kanssa. Rautapitoisten materiaalien, kuten teräksen tai raudan, korkeat sulamispisteet tekevät niistä kuitenkin soveltumattomia, koska sulamispiste heikentää muottia ja lyhentää sen käyttöikää. Tämän vuoksi painovoimavalusovellusten valikoima on rajallinen.

5. Muottien kuluminen ja kunnossapito

Painovoimaisessa painevalussa käytettävät metallimuotit kuluvat ja väsyvät ajan myötä, kun niitä lämmitetään ja jäähdytetään toistuvasti. Tämä aiheuttaa muotin pintojen rappeutumista ja voi johtaa viallisiin komponentteihin, jos huoltoa ei suoriteta oikein. Muottien säännöllisestä huollosta ja mahdollisesta uusimisesta aiheutuu käyttökustannuksia.

6. Manuaalinen tai puoliautomaattinen toiminta

Painovoimavalu on kuitenkin vähemmän automatisoitua kuin muut valumenetelmät, kuten korkeapainevalu. Manuaalinen tai puoliautomaattinen sulan metallin valaminen muottiin voidaan tehdä laadun vaihtelun vuoksi ja vähentää riippuvuutta työvoimasta. Se on myös vähemmän tehokasta suuren volyymin ympäristöissä, joissa tuotanto on täysin automatisoitu.

Päätelmä 

Painovoimavalu on tärkeä valmistusprosessi. Tässä tekniikassa käytetään painovoimaa muottien täyttämiseen sulalla metallilla, jolloin saavutetaan korkealaatuisia ja luotettavia osia, joilla on erinomainen pintakäsittely ja mekaaniset ominaisuudet. Se on ainutlaatuinen erityisesti autoteollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä teollisuuskoneteollisuudessa, jossa lujuudesta, johdonmukaisuudesta ja kestävyydestä ei voida tinkiä. Prosessia voidaan soveltaa alumiinin painovoimaiseen painevaluun tai alumiinin perusvaluun ja se voi toimittaa valmistajalle kustannustehokkaalla ja tehokkaalla alumiinin painovoimavalulla keskisuurista suuriin tuotantomääriin. Painovoimainen painevalu on yksinkertainen menetelmä, jota käytetään useita vuosia, koska se on yksinkertaisuuden ja suorituskyvyn yhdistelmä.

Tämän prosessin suuri etu on sen monipuolisuus. Siinä voidaan käsitellä kaikenlaisia värimetalleja, ja alumiinin painovoimavalu on suosituin, koska alumiini on kevyttä, korroosionkestävää ja kierrätettävää. Parempi mittatarkkuus ja toistettavuus, koska painovoimavalussa käytetään pysyviä metallimuotteja, mikä auttaa myös varmistamaan, että jokainen osa täyttää alan standardit. Nykyään painovoimavaluprosessi on kehittynyt tyydyttämään teollisuuden kasvavaa tarvetta hyville, vahvoille ja kevyille ratkaisuille. Tämän menetelmän kestävyys, kustannussäästöt ja johdonmukaisten tuotteiden tuottaminen on taattu moottorin osien, koneenosien tai rakenneosien valmistuksessa.

UKK

1. Mikä on valtava ero painovoimavalun ja korkeapainevalun välillä?

Painovoimavalussa käytetään vain painovoimaa muotin täyttämiseen, ja korkeapainevalussa käytetään hydraulista painetta. Vaikka painovoimavalu on hitaampaa, koska siinä on enemmän vaiheita, sillä valmistetaan tiheämpiä ja luotettavampia osia.

2. Miksi alumiinia käytetään yleisesti painovoimaisessa painevalussa?

Aluminum for Swordfish Applicability to Casting Technology -oppaan (eli tämän oppaan) mukaan alumiini on kevyttä, korroosionkestävää ja sillä on erinomainen lämmönjohtavuus, joten se soveltuu hyvin painovoimaiseen painevaluun auto- ja ilmailuteollisuudessa.

3. Soveltuuko painovoimavalu pienten erien tuotantoon?

Painovoimavalu onnistuu parhaiten keskisuurissa ja suurissa tuotantomäärissä, koska kestomuotit ovat edullisia. Hiekkavalu on yleensä taloudellisempaa kuin pienissä erissä.

4. Mikä on painovoimaisen painevalun ympäristöolosuhteet?

Se on varsin ympäristöystävällinen tuote, sillä se ei vaadi erittäin saastuttavien materiaalien, kuten muovin, käyttöä. Nykyaikaiset prosessit käyttävät paljon vähemmän energiaa, minkä lisäksi ne vähentävät jätettä uudelleenkäytettävien muottiensa avulla.