Hva er pressstøping

Pressstøping er en produksjonsmetode prosess for produksjon av nøyaktig dimensjonerte, skarpt definerte metalldeler med glatt eller strukturert overflate. Den utføres ved å presse smeltet metall under høyt trykk inn i gjenbrukbare metallformer. Prosessen beskrives ofte som den korteste avstanden mellom råmateriale og ferdig produkt. Begrepet "pressstøping" brukes også for å beskrive den ferdige delen.
Begrepet "gravitasjonsstøping" refererer til støpegods laget i metallformer under et gravitasjonshode. Det er kjent som permanent støpeform i USA og Canada. Det vi kaller "pressstøping" er her kjent som "høytrykksstøping" i Europa.

Hvordan produseres pressstøpegods

Støping under høyt trykk

For det første må en stålform som kan produsere titusenvis av støpegods i rask rekkefølge, lages i minst to seksjoner for å gjøre det mulig å ta ut støpegods. Disse seksjonene monteres fast i en maskin og er ordnet slik at den ene er stasjonær (fast formhalvdel), mens den andre er bevegelig (injektorformhalvdel). For å starte støpesyklusen klemmes de to formhalvdelene tett sammen av støpemaskinen. Smeltet metall sprøytes inn i formhulen, der det størkner raskt. Formhalvdelene trekkes fra hverandre, og støpegodset støpes ut. Støpeformene kan være enkle eller komplekse, med bevegelige glidere, kjerner eller andre seksjoner, avhengig av hvor kompleks støpeoppgaven er.
Den komplette syklusen i pressstøpeprosessen er den raskeste som er kjent for å produsere presise deler av ikke-jernholdige metaller. Dette står i sterk kontrast til sandstøping som krever en ny sandform for hver støping. Selv om den permanente støpeprosessen bruker støpeformer av jern eller stål i stedet for sand, er den betydelig langsommere og ikke like presis som pressstøping.

Typer maskiner for pressstøping

Uansett hvilken type maskin som brukes, er det viktig at formhalvdelene, kjernene og/eller andre bevegelige deler låses sikkert på plass under støpesyklusen. Vanligvis styres maskinens klemkraft av (a) støpestykkets projiserte overflateareal (målt ved formens skillelinje) og (b) trykket som brukes til å sprøyte metall inn i formen. De fleste maskiner bruker vippemekanismer som aktiveres av hydrauliske sylindere (noen ganger lufttrykk) for å oppnå låsing. Andre bruker direktevirkende hydraulisk trykk. Sikkerhetssperresystemer brukes for å hindre at matrisen åpnes under støpesyklusene.
Støpemaskiner, store eller små, skiller seg i bunn og grunn bare fra hverandre når det gjelder metoden som brukes for å sprøyte smeltet metall inn i formen. Disse klassifiseres og beskrives som enten varm- eller kaldkammerstøpemaskiner.

Trykkstøpemaskiner med varmkammer

Varmkammermaskiner (fig. 1) brukes først og fremst til sink og legeringer med lavt smeltepunkt, som ikke så lett angriper og tærer på metallgryter, sylindere og stempler. Avansert teknologi og utvikling av nye materialer med høyere temperatur har utvidet bruken av dette utstyret til pressstøping av magnesiumlegering.
Figur 1: Varmekammermaskin. Diagrammet illustrerer stempelmekanismen som er nedsenket i smeltet metall. Moderne maskiner er hydraulisk styrte og utstyrt med automatisk sykluskontroll og sikkerhetsanordninger.
I varmkammermaskinen er injeksjonsmekanismen nedsenket i smeltet metall i en ovn som er festet til maskinen. Når stempelet heves, åpnes en port slik at sylinderen fylles med smeltet metall. Når stempelet beveger seg nedover og forsegler porten, presser det smeltet metall gjennom svanehalsen og dysen inn i matrisen. Etter at metallet har størknet, trekkes stempelet tilbake, formen åpnes, og det ferdige støpegodset skytes ut.
Varmkammermaskiner er raske i drift. Syklustiden varierer fra mindre enn ett sekund for små komponenter som veier mindre enn ett gram, til tretti sekunder for en støpegods på flere kilo. Formene fylles raskt (normalt mellom fem og førti millisekunder), og metallet sprøytes inn med høyt trykk (1500 til over 4500 psi). Likevel gir moderne teknologi god kontroll over disse verdiene, noe som gir støpegods med fine detaljer, små toleranser og høy styrke.

Trykkstøpemaskiner med kaldkammer

Kaldkammermaskiner (fig. 2) skiller seg fra varmkammermaskiner først og fremst på ett punkt: Injeksjonsstempelet og sylinderen er ikke nedsenket i smeltet metall. Det smeltede metallet helles inn i et "kaldt kammer" gjennom en port eller en hellespalte ved hjelp av en manuell eller automatisk øse. Et hydraulisk betjent stempel, som beveger seg fremover, forsegler åpningen og tvinger metallet inn i den låste matrisen ved høyt trykk. Injeksjonstrykket varierer fra 3000 til over 10 000 psi for både aluminium- og magnesiumlegeringer, og fra 6000 til over 15 000 psi for kobberlegeringer.

Figur 2: Kaldkammermaskin. Diagrammet illustrerer matrise, kaldkammer og horisontal stempel (i ladeposisjon).
Trykkstøping gir komplekse former med mindre toleranser enn mange andre masseproduksjonsprosesser. I en kaldkammermaskin helles det mer smeltet metall inn i kammeret enn det som trengs for å fylle formhulen. Dette bidrar til å opprettholde et tilstrekkelig trykk til å fylle hulrommet godt med støpelegering. Overflødig metall kastes ut sammen med støpegodset og er en del av det ferdige støpet.
Driften av en "kaldkammermaskin" er litt langsommere enn en "varmkammermaskin" på grunn av øseoperasjonen. En kaldkammermaskin brukes til smeltepunkt med høyt smeltepunkt pressstøpelegeringer fordi stempel- og sylinderenheter er mindre utsatt for angrep siden de ikke er nedsenket i smeltet metall.

Pressstøping og konstruksjon av disse

Støpeformene (fig. 3) er laget av legert verktøystål og består av minst to deler, en fast formhalvdel og en ejektorformhalvdel. Den faste formhalvdelen er montert på den siden som vender mot innsprøytningssystemet for smeltet metall. Utstøterformhalvdelen, som støpegodset fester seg til og støpes ut fra når formen åpnes, er montert på maskinens bevegelige plate.

Den faste matrisehalvdelen er konstruert for å inneholde granathullet som det smeltede metallet kommer inn i matrisen gjennom. Utstøterhalvdelen inneholder vanligvis løperne (passasjene) og portene (innløpene) som leder det smeltede metallet til formens hulrom (eller hulrom). Utstøterhalvdelen er også koblet til en utstøterboks som inneholder mekanismen for utstøting av støpegodset fra formen. Utstøtingen skjer ved at pinner som er koblet til utstøterplaten, beveger seg fremover for å tvinge støpegodset ut av hulrommet. Dette skjer vanligvis som en del av maskinens åpningsslag. Utstøterpinnene må plasseres med omhu slik at kraften som påføres støpegodset under utstøtingen, ikke forårsaker deformasjon. Returpinnene som er festet til utstøterplaten, fører platen tilbake til støpeposisjonen når formen lukkes.
Faste og bevegelige kjerner brukes ofte i matriser. Hvis den er fast, må kjerneaksen være parallell med retningen til støpeform åpning. Hvis de er bevegelige, er de ofte festet til kjerneskinner. Hvis det er behov for en fordypning på siden av en støpeform, kan støpeformen utstyres med en eller flere glidere for å oppnå ønsket resultat uten at det påvirker utstøpingen av støpegodset fra formhulen. Alle bevegelige glidere og kjerner må være nøye tilpasset, og de må kunne låses sikkert på plass under støpesyklusen. Ellers kan smeltet metall tvinges inn i glidebanene og forstyrre driften. Selv om glidere og kjerner gjør konstruksjonen av støpeformene mer kompleks og kostbar, gjør de det mulig å produsere støpegods i en rekke ulike konfigurasjoner, og vanligvis mer økonomisk enn noen annen metallbearbeidingsprosess.

Type støpeformer for trykkstøping

Munnstykker klassifiseres som: enkeltkavitet, flerkavitet, kombinasjons- og enhetsform (figur 4-A til 4-D).

En matrise med én kavitet krever ingen forklaring. Matrikser med flere hulrom har flere hulrom som alle er identiske. Hvis en matrise har hulrom med forskjellige former, kalles den en kombinasjons- eller familieform. En kombinasjon av matriser brukes til å produsere flere deler til en montering. For enkle deler kan enhetsverktøy brukes for å oppnå verktøy- og produksjonsbesparelser. Flere deler til en sammenstilling, eller til forskjellige kunder, kan støpes samtidig med enhetsstøpeformer. En eller flere enhetsstøpeformer monteres i en felles holder og forbindes med skinner til en felles åpning eller et felles granathull. Dette gjør det mulig å fylle alle hulrommene samtidig.

Fordeler med pressstøping

Støpegodsing av komponenter, dekorlister og/eller ferdige produkter byr på mange egenskaper, fordeler og fordeler for dem som velger denne produksjonsprosessen.

1. Støpegods produseres med høy produksjonstakt. Lite eller ingen maskinering er nødvendig.
2. Støpegods kan produseres med tynnere vegger enn ved andre støpemetoder ... og mye sterkere enn sprøytestøping av plast med samme dimensjoner.
3. Støpegods gir deler som er slitesterke, formstabile og har en følelse og et utseende av kvalitet.
4. Pressstøpeformer kan produsere tusenvis av identiske støpegods innenfor spesifiserte toleranser før det kan være nødvendig med ekstra verktøy.
5. Støpegods i sink kan enkelt pletteres eller etterbehandles med et minimum av overflatebehandling.
6. Støpegods kan produseres med overflater som simulerer et bredt utvalg av teksturer.
7. Støpte overflater er glattere enn de fleste andre former for støping.
8. Hull i støpegods kan kjernebores og tilpasses til tapborstørrelser.
9. Utvendige gjenger på deler kan lett støpes.
10. Støpegods har integrerte festeelementer, for eksempel nopper og bolter, noe som kan gi besparelser ved montering.
11. Innlegg av andre metaller og enkelte ikke-metaller kan støpes på plass.
12. Korrosjonsbestandigheten til pressstøpelegeringer varierer fra god til høy.
13. Støpegods er monolittiske. De kombinerer mange funksjoner i én, komplekst formet del. Fordi pressstøpegods ikke består av separate deler som er sveiset eller festet sammen, er det materialets styrke som er avgjørende, ikke gjenger, sveiser osv.
14. Støpeprosessen kan produsere trykkstøping av aluminium, magnesiumstøping, sinkstøping, messingstøping , blystøping og så videre, og alle disse kan enkelt produseres i stor skala.

Trykkstøping er en effektiv og økonomisk prosess som, når den utnyttes maksimalt, kan erstatte sammenstillinger av en rekke ulike deler som er produsert ved hjelp av ulike produksjonsprosesser, med betydelige kostnads- og arbeidsbesparelser.

Sammenligninger med andre produkter

Sprøytestøping av plastdeler

Sammenlignet med sprøytestøping av plast DelerStøpegods er sterkere, stivere, mer dimensjonsstabilt, mer varmebestandig og langt bedre enn plast når det gjelder egenskaper og kostnader. De bidrar til å forhindre radiofrekvente og elektromagnetiske utslipp. Når det gjelder forkromming, er pressstøpegods mye bedre enn plast. Sammenlignet med plast har trykkstøpegods en høy grad av bestandighet under belastning, er fullstendig motstandsdyktig mot ultrafiolette stråler, forvitring og spenningssprekker i nærvær av ulike reagenser. Produksjonssyklusene for støpegods er mye raskere enn for sprøytestøping av plast. Plast kan imidlertid være billigere per volumenhet, har iboende fargeegenskaper som gjør etterbehandling overflødig, er temperaturfølsomt og er en god elektrisk isolator.

Støpegods i sand

Sammenlignet med sandstøpegods, trykkstøpegods krever mye mindre maskinering, kan lages med tynnere vegger, kan få alle eller nesten alle hullene støpt til riktig størrelse, kan holdes innenfor mye tettere dimensjonsgrenser, produseres raskere i støpeformer som kan lage tusenvis av støpegods uten utskifting, krever ikke nye kjerner for hver støping, kan enkelt utstyres med innsatser som støpes på plass, har glattere overflater og innebærer mye lavere arbeidskostnader per støping. Sandstøpegods kan derimot lages av jernholdige metaller og av mange ikke-jernholdige legeringer som ikke egner seg for pressstøping. Former som ikke kan produseres ved pressstøping, er tilgjengelige i sandstøpegods; maksimal størrelse kan være større; verktøykostnadene er ofte lavere, og små mengder kan produseres mer økonomisk. du kan sjekke mer sandstøping av aluminium

Permanente støpeformer

Sammenlignet med permanent støpegodskan støpegods produseres med lavere dimensjoner og tynnere seksjoner, hullene kan kjernebores, de kan produseres i høyere tempo med mindre manuelt arbeid, de har jevnere overflater og koster vanligvis mindre per støpegods. Permanent støping innebærer noe lavere verktøykostnader; kan lages med sandkjerner som gir former som ikke er tilgjengelige ved pressstøping.

Smiing

Sammenlignet med smiing, trykkstøpegods kan gjøres mer komplekse i formen og ha former som ikke kan smis; kan ha tynnere seksjoner; kan holdes til nærmere dimensjoner og ha utskjæringer som ikke er mulig i smiing. Smidde emner er imidlertid tettere og sterkere enn pressstøpegods, har samme egenskaper som smidde legeringer, kan produseres i jernholdige og andre metaller og i størrelser som ikke egner seg for pressstøpegods.

Stempling

Sammenlignet med stansing kan en støpegodsdel ofte erstatte flere deler. Pressstøpte deler krever ofte færre monteringsoperasjoner, kan holdes innenfor tettere dimensjonsgrenser, kan ha nesten hvilken som helst ønsket variasjon i seksjonstykkelse, medfører mindre avfall i form av skrap, kan produseres i mer komplekse former og kan lages i former som ikke kan produseres i stansede former. Stansing, derimot, har egenskaper som smidde metaller, kan lages i stål og i legeringer som ikke egner seg for pressstøping, produseres raskere i sine enklere former og kan veie mindre enn pressstøpegods.

Produkter for skruemaskiner

Sammenlignet med skruemaskinprodukter, trykkstøpegods kan ofte produseres raskere, medfører mye mindre avfall i form av skrap, kan lages i former som er vanskelige eller umulige å produsere fra stang- eller rørformede emner, og kan kreve færre operasjoner. På den annen side kan skruemaskinprodukter lages av stål og legeringer som ikke kan pressstøpes, de har samme egenskaper som smidde metaller, og de krever mindre utgifter til verktøy.