Wat is spuitgieten? Alles wat je moet weten over metaalgieten

Dit is een productieproces waarbij gesmolten metaal onder druk wordt geperst om een vormholte te vullen, ook wel bekend als spuitgieten. De mal is meestal van hoogwaardig staal en daarom kan het onderdeel in grote hoeveelheden worden geproduceerd. Het afgewerkte onderdeel wordt dan geproduceerd door de mal te openen nadat het gesmolten metaal is afgekoeld en een vaste laag vormt. Dit soort gebruik van het proces wordt meestal toegepast bij het maken van ingewikkeld metaal dat wordt gebruikt bij de productie van verschillende onderdelen die een hoge nauwkeurigheid in meting en gepolijste oppervlakken vereisen. Spuitgieten kan worden gedaan op aluminium, zink en magnesium, maar andere metalen kunnen ook worden gebruikt op een geval afhankelijk van de toepassing en andere vereisten. Spuitgieten wordt beschouwd als een van de deskundige productietechnieken voor massaproductie van kleine tot middelgrote onderdelen uit metaal. De populariteit van de methode is verspreid over de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, elektronica en industriële machines vanwege de mogelijkheid om duurzame lichtgewicht onderdelen op maat te maken. Dit proces wordt echter alom erkend voor zijn vermogen om producten te maken met complexe geometrieën die zeer moeilijk te maken zouden zijn met conventionele technieken.

Hoe matrijzen gieten werkt

Het gieten is het eerste deel van het spuitgietproces. Aan de ene kant van de mal zit een helft, en het is een helft van een bepaald ontwerp om de mal de vorm van het eindproduct te geven. Holtes en kernen worden ontworpen voor de mallen die meestal op maat worden gemaakt zodat het onderdeel zo goed mogelijk kan worden nagemaakt.

1. Gesmolten metaal injectie:

Vervolgens wordt het gesmolten metaal onder hoge druk in de vormholte gespoten om de gewenste vorm te krijgen. Het metaal wordt meestal verwarmd tot één graad boven de smeltgrens om het vloeibaar te maken. Bij spuitgieten kan de druk waarmee het gesmolten metaal in de mal wordt geduwd enkele duizenden tot tienduizenden psi (pounds per square inch) bedragen, om er zeker van te zijn dat het gesmolten metaal in elk detail van de mal terechtkomt.

2. Stolling:

Dit gebeurt wanneer het metaal in de gietholte wordt gespoten waarbij het afkoelt en het metaal hard wordt. De kwaliteit van het gietstuk hangt af van de afkoelsnelheid. Bijkomende faalwijzen (afschuiving, klimmen en glijden) spelen in dit geval een rol en resulteren in snellere afkoeling, hogere sterkte en betere oppervlakteafwerking, en langzamere afkoeling die kan resulteren in meer interne defecten en lagere mechanische eigenschappen. In de matrijs ingebouwde waterkoelsystemen worden meestal gebruikt om het koelproces te ondersteunen.

3. Uitwerping:

Hierna laat men het metaal afkoelen en stollen en dan kan men gemakkelijk de mal verwijderen van het grotere gietstuk en het onderdeel uitwerpen. De meeste tijd wordt dan gebruikt om het onderdeel uit de mal te duwen met een mechanisch uitwerpsysteem. Dit hangt af van de complexiteit van het onderdeel waarvoor andere extra stappen nodig zijn, namelijk bijsnijden en machinaal bewerken om de uiteindelijke vorm en afmeting te verkrijgen.

4. Kwaliteitscontrole:

Na het uitwerpen wordt een kwaliteitscontrole uitgevoerd op het onderdeel. Het kan gaan om dimensionale verificatie, visuele inspectie en mechanische testen om te bevestigen dat het onderdeel gelijk is aan of beter is dan de vereisten. Hoge precisie en herhaalbaarheid worden theoretisch bereikt bij spuitgieten.

Soorten spuitgietwerk

Er zijn twee soorten spuitgieten, namelijk spuitgieten met een warme kamer en spuitgieten met een koude kamer. Deze zijn allemaal goed en hebben hun voordelen, beperkingen en ideale toepassingen.

1. Hete kamer spuitgieten

Het proces dat het meest geschikt is voor metalen zoals zink, magnesium en lood is het warme kamer spuitgieten, omdat het proces bij hoge temperaturen en smeltpunten wordt uitgevoerd. Het injectiesysteem wordt in de smeltoven geïnstalleerd, zodat het metaal altijd in contact is met de kamer.

Voordelen:

• Omdat het gesmolten metaal in de matrijs wordt gespoten omdat het zich in de injectiekamer bevindt, duurt het gieten met een warme kamer korter dan met een koude kamer.
• Eentraps: Er zijn minder onderdelen nodig en er is minder tijd nodig voor het instellen, waardoor het zuinig is, vooral bij grote volumes.
• Voor bepaalde metalen; Hot Chamber Die Casting is het meest geschikt in situaties waar de te gebruiken metalen lage smelttemperaturen hebben zodat er weinig of geen vervuiling van de metalen zal zijn.

Nadelen:

• Kan niet worden gebruikt voor metaalwerk met een hoog smeltpunt zoals aluminium en messing vanwege de hoge temperatuur in het metaal waardoor de kamer smelt.
• Alle onderdelen worden blootgesteld aan gesmolten metaal, waardoor er na verloop van tijd veel slijtage optreedt.

2. Koudkamer spuitgieten

De metalen met een hoger smeltpunt, zoals aluminium, messing en koper, worden gegoten in een matrijzengieterij met koude kamer. In dit geval wordt het gesmolten metaal uit een tweede oven getapt en in de koude kamer en vervolgens in de vormholte gespoten.

Voordelen:

• Op het gebied van veelzijdigheid in materiaalkeuzes biedt Koudkamergieten veelzijdigheid in materiaalgebruik waardoor materialen met een hoog smeltpunt gebruikt kunnen worden.
• Grotere controle over metaalkwaliteit: Aangezien de gesmolten metaalcilinder apart in de kamer wordt gegoten, kan de kwaliteit van het metaal goed worden gecontroleerd om verontreiniging te voorkomen.
• Langere levensduur gereedschap: Omdat het tijdens het injectieproces niet meer in contact komt met het metaal, gaat het gereedschap langer mee.

Nadelen:

• Langzamere cyclustijd: Handmatig metaal in de kamer gieten verlengt de cyclus.
• De kosten zullen hoger zijn omdat dit een extra procedure is met complexere apparatuur.

De vergelijking van spuitgietmethodes: Hete kamer vs. Koude kamer

Hier volgt een vergelijking van de meest voorkomende typen van twee spuitgietmethodes,

Voordelen van spuitgieten

Het is een van de grootste voordelen dat spuitgieten een van de belangrijkste voorkeursmethoden is om op grote schaal producten te maken van metaallegeringen.

1. Hoge precisie en nauwkeurigheid

Er zijn veel voordelen van spuitgieten, waardoor het handig is om een hoge matrijzenprecisie te bieden. Deze productiemethode wordt ook veel gebruikt voor de productie van onderdelen die een goede maatnauwkeurigheid vereisen, wat zeer cruciaal is omdat het tolerantieniveaus definieert die vereist zijn in een specifieke taak. Men moet opmerken dat het matrijzenafgietsel de enige productietechniek is die bepaalde delen met de uiterste ingewikkeldheid zoals de ingewikkeldheid van zijn geometrieën kan produceren. 

2. Hoge productiesnelheden

Voor grote volumes is spuitgieten erg efficiënt. Onderdelen worden snel en goedkoop geproduceerd zodra de eerste mal is gemaakt, zonder dat er veel arbeid aan te pas komt. De vraag naar gesimuleerde poeders is vooral hoog in industrieën zoals de auto-industrie en elektronica, waar grote hoeveelheden van dezelfde onderdelen nodig zijn.

3. Complexe ontwerpen en dunne wanden

Met spuitgieten kunnen complexe ontwerpen worden gemaakt die met traditionele productiemethoden moeilijk of onmogelijk te realiseren zijn. Het proces kan onderdelen maken met dunne wanden en complexe interne structuren en kan ondersnijdingen verwerken, waardoor het de meest geschikte toepassing is in gevallen waar de ruimte beperkt is.

4. Materiaalefficiëntie

Spuitgieten minimaliseert materiaalverspilling. Door de druk waarmee het gesmolten metaal wordt ingespoten, wordt elk deel van de matrijsholte gevuld, waardoor er minder afval ontstaat. Bovendien kunnen veel spuitgietonderdelen worden gerecycled, wat bijdraagt aan de duurzaamheid van het proces.

5. Uitstekende oppervlakteafwerking

De oppervlakteafwerking van onderdelen die worden geproduceerd door spuitgieten is glad en esthetisch. Er zijn minder secundaire afwerkingsprocessen nodig, zoals polijsten of coaten, waardoor tijd en kosten worden bespaard.

Wat kan worden toegepast in het spuitgietproces?

Non-ferrometalen worden voornamelijk gebruikt bij spuitgieten vanwege de goede gieteigenschappen. Aluminiumlegeringen zijn de meest gebruikte materialen voor spuitgieten, zoals de volgende materialen aangeven.

1. Aluminiumlegeringen

Omdat het licht in gewicht is, bestand tegen corrosie en een uitstekende geleider van warmte en elektriciteit, is aluminium het meest gebruikte materiaal bij spuitgieten. Verdergaand met de lijst, worden speciale kwaliteiten van aluminiumlegeringen gebruikt als de sterkte-gewichtsverhouding een overweging is, vooral in de automobiel-, luchtvaart- en elektrische industrie. Tot slot zijn ze ook dimensionaal stabiel, waardoor ze geschikt zijn voor de productie van hoognauwkeurige onderdelen.

2. Zinklegeringen

Gietlegeringen van zink verdienen de voorkeur vanwege hun eigenschappen zoals een laag smeltpunt en hoge vloeibaarheid, waardoor ingewikkelde ontwerpen met dunne doorsneden en scherpe details gemakkelijker en efficiënter kunnen worden gemaakt. Dergelijke zinken onderdelen hebben een hoge taaiheid, zijn bestand tegen corrosie en hebben een hoogglanslak. Een ander toepassingsgebied van zinklegeringen is de productie van reserveonderdelen voor auto's en andere voertuigen, hardware en elektronica.

3. Magnesiumlegeringen

Het is de moeite waard om te vermelden dat magnesium het lichtste structurele metaal is en daarom veel gewicht toevoegt aan onderdelen voor auto's of vliegtuigen. Dit komt omdat magnesiumlegeringen worden gebruikt in onderdelen die sterk maar zo licht mogelijk moeten zijn. Omdat het metaal echter zeer reactief is, wordt de legering goed beheerd tijdens het spuitgietproces.

4. Koperlegeringen

Naast aluminium en zink worden ook legeringen op basis van koper, messing en brons gebruikt bij spuitgieten, maar niet zo vaak als aluminium en zink. Het biedt goede sterkte-eigenschappen voor slijtage en is vaak nuttig voor elektrische en sanitairtoepassingen.

Het is zeer belangrijk om op te merken dat verschillende vormen van de basismaterialen geschikt zijn voor verschillende toepassingen en dat de kosten tussen deze vormen en dus ook de eigenschappen van het eindproduct variëren.

Matrijzengieten vs. andere gietmethoden

In vergelijking met gietmethodes zoals zandgieten, verlorenwasgieten en permanente vorm gieten, zou dit gedeelte het vergelijkingsgedeelte van het spuitgieten kunnen zijn. Daarbij is het verstandig om de sterke en zwakke punten van elke methode te benadrukken, zodat de lezers leren wanneer ze moeten kiezen voor spuitgieten boven andere alternatieven. Daarom zou dit een vergelijkend overzicht kunnen zijn dat zou helpen bij het bepalen van de optimale gietmethode op basis van het materiaal, de complexiteit en het productievolume van het onderdeel.

De productieprocessen van spuitgieten en spuitgieten zullen worden vergeleken.

Twee veelgebruikte technieken voor het maken van onderdelen met fijne details en ingewikkelde vormen zijn spuitgieten en spuitgieten. Hoewel bij beide technieken materiaal wordt gebruikt voor het vormen van details om eindproducten te maken, zijn er verschillen in het type materiaal, het gevormde product en specifiek de voordelen van elk proces.

1. Gebruikte materialen

Spuitgieten: Spuitgieten heeft meestal de voorkeur voor andere metalen naast de groep ferrometalen, vooral aluminium, zink, vaardigheden en koperlegeringen. De metalen worden verhit en vervolgens met hydraulische druk in een mal gegoten. In dat opzicht is spuitgieten de meest geschikte methode om onderdelen te maken die sterk en duurzaam zijn en bestand zijn tegen hoge temperaturen.

Spuitgieten: Spuitgieten wordt meestal gebruikt bij kunststof materialen en is zelden mogelijk bij metalen en glas. Op de lijst van veelgebruikte polymeren staan polyethyleen, polypropyleen en polystyreen. Het materiaal voor de vorming van het product is ook licht en flexibel, en bovendien zijn de kosten laag en zijn de vormen vrij complex, zodat je kunt zeggen dat spuitgieten perfect is voor dit soort producten.

2. Procesverschillen

Spuitgieten: Zoals de naam al doet vermoeden, is dit het proces waarbij gesmolten metaal onder hoge druk in de matrijs wordt gespoten. Ze komen tevoorschijn na het afkoelen en stollen van het metaal op zeer hoge snelheid met fijne tolerantie en een goede oppervlakteafwerking, zonder verdere bewerkingen uit te voeren.

Spuitgieten: Aangezien bij spuitgieten gesmolten kunststof in een vormholte wordt gespoten door er druk op uit te oefenen, gaat het om spuitgieten. Wanneer de temperatuur van het gesmolten kunststof is verlaagd, gaat de matrijs open en is het product de matrijs van kunststof. Toch kan spuitgieten ook een hoge nauwkeurigheid bieden, hoewel het meestal wordt gebruikt voor het produceren van relatief kleinere en lichtere onderdelen in vergelijking met spuitgieten.

3. Toepassingen

Spuitgieten: Spuitgieten is nuttig bij het maken van harde en sterke onderdelen die worden gebruikt bij autofabricage, vliegtuigen en andere elektronische producten vanwege de uitstekende hittebestendigheid.

Spuitgieten: Kan worden gebruikt voor de productie van consumentenproducten, verpakkingen, medische apparatuur en speelgoed omdat daar flexibiliteit, ontwerpgemak en goedkope productie belangrijk zijn.

Toepassingen van spuitgieten

Een van de factoren die het spuitgieten tot een populair productieproces in veel industrieën heeft gemaakt, is dat het de productie mogelijk maakt van hoogwaardige, duurzame onderdelen met vrij ingewikkelde geometrieën. Enkele van de toepassingen zijn:

1. Auto-industrie

Over het algemeen worden motoronderdelen, transmissiebehuizingen en andere belangrijke auto-onderdelen gemaakt door spuitgieten. Gegoten onderdelen hebben de precisie en sterkte om geïnstalleerd te worden in veeleisende toepassingen in de auto-industrie.

2. Elektronica-industrie

Spuitgieten in de elektronicasector wordt gebruikt om behuizingen te maken voor elektronische apparatuur zoals mobiele telefoons, laptops en televisies. Met deze techniek kunnen lichte, maar sterke behuizingen worden gemaakt die kwetsbare componenten beschermen.

3. Ruimtevaartindustrie

Het spuitgieten biedt grote voordelen voor bedrijven in de lucht- en ruimtevaartindustrie omdat ze lichtgewicht onderdelen met een hoge sterkte kunnen produceren die nodig zijn voor vliegtuigen en ruimtevaartuigen. Gegoten onderdelen hebben de precisie en materiaaleigenschappen om gebruikt te worden in toepassingen waar prestaties en veiligheid belangrijke aspecten zijn.

4. Industriële apparatuur

De onderdelen van machines, gereedschappen en andere industriële apparatuur worden ook gegoten door middel van spuitgieten. Omdat het onderdelen kan produceren met geometrieën die ingewikkelde details en goede mechanische eigenschappen hebben, is het een goed hulpmiddel voor deze toepassingen.

Conclusie

Spuitgieten is een veelzijdig, rendabel en efficiënt productieproces dat in veel industrieën wordt gebruikt. De geproduceerde kwaliteit is extreem hoog in termen van onderdeeltoleranties, oppervlakteafwerking en hoge productiesnelheden waardoor het een uitstekend productiemiddel is voor de moderne productiepraktijken van vandaag. Nog steeds beantwoordt spuitgieten aan de behoeften van veel van deze industrieën die sterkte, nauwkeurigheid en efficiëntie vereisen in onderdelen - van auto-industrie tot ruimtevaart, elektronica en industriële apparatuur.
Hoewel de technologie snel groeit en waarschijnlijk gebruikt zal blijven worden als bron voor uitstekend gemaakte metalen onderdelen op een enorme schaal, is het in spuitgieten. Een beter begrip van de grondbeginselen van het spuitgieten kan engineering-, productie- en ontwerpprofessionals helpen weloverwogen beslissingen te nemen over hoe ze het spuitgietproces kunnen gebruiken voor het gewenste resultaat.

FAQ's over spuitgieten 

1. Wat is de tijdcyclus voor spuitgieten en spuitgieten?

De cyclustijd voor een bepaald onderdeel bedraagt 15 tot 5 minuten voor spuitgieten en 10 tot 60 seconden voor spuitgieten.

2. Kan spuitgieten worden gebruikt voor kunststof onderdelen?

Spuitgieten wordt niet gebruikt voor niet-metalen. Gewoonlijk gebruiken ze de technieken die bekend staan als spuitgieten om de kunststof onderdelen te produceren.

3. Welke producten zijn het meest geschikt voor het productieproces van spuitgieten?

Spuitgieten is het meest geschikt voor de productie van kleine en middelgrote ingewikkelde onderdelen met een hoge mate van nauwkeurigheid die gemaakt zijn van metalen. Enkele van de mechanische producten die worden geproduceerd zijn onder andere auto- en auto-onderdelen en accessoires, omhulsels en kasten voor elektrische goederen, elektronica-onderdelen en omhulsels voor apparatuur.

4. Hoe spuitgieten verschilt van zandgieten.

Toch als je de twee vergelijkt: Spuitgieten is nauwkeuriger en neemt minder tijd in beslag dan zandgieten. Terwijl zandgieten de voorkeur heeft voor grote en minder gecompliceerde manieren, heeft AL-gieten de voorkeur voor kleine en complexe manieren omdat het gladdere oppervlakken en nauwere toleranties mogelijk maakt die typisch zijn voor hoge productieruns.

5. Wat bepaalt de kosten van spuitgieten?

Enkele overwegingen die de kosten van spuitgieten kunnen beïnvloeden zijn: het type materiaal, de complexiteit van het onderdeel, het ontwerp van de matrijs en de hoeveelheid bestellingen. Lichte tooling hangt af van het volume. Hoewel een hoog volume de kosten per eenheid laag houdt, zijn de initiële kosten van tooling hoog.