Wat is spuitgieten met zwaartekracht?

Zwaartekrachtgieten is een veelgebruikt metaalgietproces waarbij de vorm van de mal wordt geleverd door een matrijs en gesmolten metaal in de matrijs wordt geperst door de zwaartekracht, in plaats van een externe matrijslocatie (positieve lokalisatie). Deze methode verschilt van hogedrukgieten in die zin dat het gesmolten metaal onder druk in de matrijs wordt geperst, maar dat de zwaartekracht de enige manier is om materiaal in de matrijs te brengen. De matrijs is meestal gemaakt van duurzame metalen zoals staal of gietijzer, herbruikbaar met een hoge maatnauwkeurigheid en een hoge oppervlakteafwerking. Deze techniek is ook erg populair bij de productie van non-ferro metalen onderdelen zoals aluminium, zink, magnesium en hun legeringen. Het metaal wordt verhit tot metaal en daarna in een voorverwarmde permanente mal gegoten. Het gesmolten metaal stroomt naar de zwaartekracht en naar beneden naar de vormholte, waardoor deze wordt gevuld. Daarna wordt de mal geopend en wordt het gietstuk uitgeworpen, dat mogelijk moet worden bijgesneden, bewerkt of op een andere manier behandeld om het oppervlak te verbeteren.

Een van de meest voorkomende toepassingen van dit proces is aluminium spuitgieten, omdat aluminium licht en corrosiebestendig is en goede mechanische eigenschappen heeft. De techniek wordt op grote schaal gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, industriële machines en consumentengoederen, om duurzame, complexe onderdelen te maken, zoals motoronderdelen, behuizingen, beugels en dergelijke. Een van de redenen om gebruik te maken van zwaartekrachtgieten is de mogelijkheid om middelgrote tot grote volumes onderdelen van hoge kwaliteit (lage porositeit) te gieten voor een goede mechanische sterkte. Hoewel er enkele beperkingen zijn, zoals hogere initiële gereedschapskosten en minder complexe producten dan andere gietsystemen, maken de voordelen dit een geschikte en goedkope methode voor veel productiebehoeften.

In essentie is het gieten van gravitatiematrijzen een nauwkeurig, herhaalbaar en rationeel materiaal, dat belangrijk is in het moderne metaalbewerkingsproces.

Hoe het proces van het spuitgieten met zwaartekracht begrijpen?

Dat was een gemakkelijke, efficiënte techniek die de kern vormde van het gravitatiegieten. Een voorverwarmde metalen mal van staal of ijzer wordt bedekt met een lossingsmiddel, klaar om te gieten, de gietstukken worden gemakkelijk verwijderd. Nadat de mal klaar is, wordt gesmolten metaal, zoals aluminium-, magnesium- of koperlegeringen, in de mal gegoten. Om het metaal de holte te laten vullen, koelt de mal gewoon af en stolt, alleen door de zwaartekracht.

Daarna wordt de mal geopend en het gietstuk verwijderd. Zo niet, dan wordt het overtollige materiaal, of het nu de poort of het runnersysteem of een ander onderdeel is, afgesneden en kan het gietstuk worden afgewerkt door machinale bewerking of op een andere manier. Vergeleken met zandgieten worden mallen waarin gietstukken van zand worden gemaakt maar één keer gebruikt. Het onderdeel dat gegoten wordt in een zwaartekrachtmatrijs is aanzienlijk verbeterd in termen van productie-efficiëntie en productconsistentie, omdat metalen matrijzen bij zwaartekrachtgieten hergebruikt kunnen worden.

Diverse opties voor oppervlakteafwerking bij zwaartekrachtgieten

Een ander voordeel van spuitgieten met zwaartekracht is dat het onderdelen met een gladde, consistente oppervlakteafwerking direct uit de mal kan opleveren. Andere oppervlakteafwerkingstechnieken kunnen echter, afhankelijk van de functionele en esthetische eisen van het eindproduct, worden toegevoegd aan het afwerkingsproces om het uiterlijk of de duurzaamheid te verbeteren of om het onderdeel voor te bereiden op verdere processen zoals verven of plateren. De meest gebruikte oppervlakteafwerkingen op spuitgietproducten staan hieronder opgesomd:

1. Gegoten afwerking

Het is het natuurlijke oppervlak dat direct het resultaat is van het gietproces. Als het echter goed voorbereid is en de procescondities optimaal zijn, kan zwaartekrachtgieten een vrij glad oppervlak produceren in vergelijking met zandgieten. Interne componenten of onderdelen waarvoor het uiterlijk niet kritisch is, worden meestal als gegoten oppervlakken geaccepteerd.

2. Schotstralen / Gritstralen

Dit vormt het kogelstralen, waarbij kleine stalen of keramische bolletjes op het gietoppervlak worden gespoten om de aanslag, uitlopers of resten te verwijderen. Dit proces zorgt voor een uniforme matte textuur van het oppervlak, reinigt het oppervlak beter en is zeer geschikt voor onderdelen die verder worden afgewerkt, zoals poedercoaten of verven. 

3. Polijsten

Mechanisch verwijderen van kleine onvolkomenheden wordt gebruikt voor polijsten om de gladheid en glans van het oppervlak te verbeteren. Vooral bij esthetische onderdelen en waar een lagere wrijving nodig is. Polijsten kan eenvoudig polijsten zijn, handmatig of geautomatiseerd, of een spiegelafwerking omvatten.

4. Poedercoating

Bij poedercoating wordt poeder op het gietoppervlak aangebracht en onder hitte uitgehard, waardoor een harde en beschermende laag wordt gevormd. De uitstekende weerstand tegen corrosie, schokken en UV heeft het geschikt gemaakt voor auto-onderdelen en onderdelen voor buitengebruik die geproduceerd zijn in aluminium spuitgietwerk met zwaartekracht.

5. Anodiseren

Aluminium onderdelen voor zwaartekrachtgieten hebben veel redenen om te kiezen voor anodiseren. Het oppervlak wordt elektrochemisch verdikt door een natuurlijke oxidelaag, wat de corrosiebestendigheid verbetert en de mogelijkheid biedt om de kleur aan te passen. Geanodiseerde oppervlakken zijn duurzaam, de kleuren worden niet moe en ze hebben een strakke, professionele uitstraling.

6. Bewerking voor precisieoppervlakken

In veel gevallen worden de op zwaartekracht gegoten onderdelen na het gieten ten minste gedeeltelijk bewerkt, met name om exacte toleranties te verkrijgen of om kritische oppervlakken glad te maken. CNC-bewerking wordt gebruikt om vlakke oppervlakken en schroefdraad te verfijnen, samen met het afdichten van gebieden waar de behoefte aan precisie de mogelijkheden van de matrijs zelf te boven gaat.

7. Schilderen en coaten

Onderdelen die een merknaam, kleurcodering of bescherming nodig hebben, kunnen op een van de methoden van conventioneel natlakken worden aangebracht. Het aanbrengen van verflagen gebeurt meestal handmatig of met geautomatiseerde spuitlijnen, vaak na reiniging van het oppervlak of priming.

8. Verchromen / Chemische behandelingen

Verchromen of chemische conversielagen kunnen worden toegepast voor een betere corrosiebescherming en een betere verfhechting. De passieve beschermlaag die door dergelijke behandelingen wordt geproduceerd heeft weinig invloed op de afmetingen, maar beschermt wel het aluminium oppervlak.

Voordelen van Gravity Die Casting

De superieure mechanische eigenschappen zijn een van de belangrijkste redenen waarom fabrikanten de voorkeur geven aan zwaartekrachtgieten. Gietstukken die met dit proces worden gemaakt, hebben minder luchtbellen of porositeiten en daardoor sterkere en betrouwbaardere onderdelen.

Andere belangrijke voordelen zijn:

• Hoge dimensionale nauwkeurigheid: Zwaartekrachtgieten zorgt voor strakke toleranties en fijne details op de onderdelen die worden gemaakt.
• Glad oppervlak: Aangezien de metalen mallen een betere oppervlakteafwerking opleveren, is er minder nabewerking nodig.
• Herhaalbaarheid: De mallen kunnen worden hergebruikt, zodat fabrikanten grote hoeveelheden kunnen maken met hetzelfde kwaliteitsniveau.
• Materiaalefficiëntie: Metaalverspilling wordt geminimaliseerd zolang de juiste gating- en voedingsontwerpen worden gebruikt.

Het afgietsel van de aluminiumzwaartekracht is zelfs vandaag de dag nog de beste optie voor de industrie die lichtgewicht, sterke en corrosiebestendige onderdelen wil produceren.

Aluminium spuitgieten?

Spuitgieten van aluminiumlegeringen met behulp van zwaartekracht is een methode waarbij een metalen mal (of matrijs) van zwaartekrachtgieten wordt gevuld met een gesmolten aluminiumlegering onder de kracht van de zwaartekracht alleen. Over het algemeen zijn deze matrijzen gemaakt van staal of gietijzer vanwege hun slijtvastheid en hun vermogen om een reeks warmtecycli te weerstaan. Het belangrijkste kenmerk van dit proces is de eenvoud, er wordt geen externe druk gebruikt om het metaal in de mal te duwen. In plaats daarvan wordt de stroom alleen geregeld door de zwaartekracht.

Aluminium spuitgietwerk met zwaartekracht is een van de voordelen die interne defecten minimaliseren. Luchtinsluiting wordt geminimaliseerd, wat op zijn beurt poreusheid minimaliseert omdat de mal zich heel langzaam en natuurlijk vult. Het levert gegoten onderdelen op met een betere integriteit en prestatie, evenals een hogere sterkte. Daarom geniet deze methode de voorkeur van veel fabrikanten voor de productie van goede en nauwkeurig vervaardigde onderdelen.

Gemeenschappelijke aluminiumlegeringen die worden gebruikt bij het spuitgieten van zwaartekrachtmatrijzen

Het kiezen van de juiste legering is cruciaal bij het aluminium zwaartekracht gieten. De verschillende legeringen zijn elk ontworpen voor verschillende eigenschappen afhankelijk van de toepassing. Een opsplitsing van deze veelgebruikte aluminiumlegeringen op basis van hun samenstelling, mechanische eigenschappen en industriële toepassingen kan als volgt worden gemaakt.

Deze tabel geeft een eenvoudige vergelijking van de verschillende gietmethodes op basis van een aantal belangrijke factoren. Het geeft fabrikanten een idee welke gietmethode het meest geschikt is om aan hun behoeften te voldoen.

Toepassingen van zwaartekrachtgieten

Omdat zwaartekrachtgieten het voordeel heeft dat het flexibel en economisch is en onderdelen van goede kwaliteit kan produceren, wordt het in veel industrieën op grote schaal gebruikt. Dit komt door de betrouwbaarheid en efficiëntie tot een punt waar het eigenlijk kan worden gebruikt als een go to voor de productie van kleine en grote batches van duurzame, en nauwkeurige, en consistente onderdelen. Enkele van de volgende zijn de meest voorkomende toepassingen van zwaartekrachtgieten.

Auto-industrie

Verscheidene toepassingen van zwaartekrachtgieten zijn te vinden in de automobielsector, waaronder zwaartekrachtgieten voor kritieke motoronderdelen zoals motorblokken, cilinderkoppen, ophangingscomponenten, etc., transmissiebehuizingen. Lichtgewicht maar sterke onderdelen kunnen worden gemaakt met behulp van aluminium zwaartekrachtgieten met een uitstekende sterkte-gewicht verhouding. Het wordt ook gebruikt om onderdelen te maken, zoals behuizingen voor versnellingsbakken, remonderdelen en inlaatspruitstukken voor auto's, omdat ze extreme duurzaamheid en chemische weerstand tegen hitte en slijtage bieden, wat belangrijke onderdelen van auto's zijn.

Ruimtevaart

Het proces van zwaartekrachtgieten is een belangrijk proces voor de luchtvaartindustrie om onderdelen met een lage dichtheid te produceren, maar wel structureel gezond, die veilig moeten zijn en moeten presteren zoals toekomstige ontwerpen en toepassingen dat toelaten. Shelton herhaalt dat, zoals bij de meeste zwaartekrachtgietstukken, de precisie en duurzaamheid van het product, zoals vliegtuigsteunen, landingsgestelonderdelen en rompsecties, belangrijk is. Vanwege de noodzaak van een lichtgewicht materiaal, maar zonder aan sterkte in te boeten, is aluminium spuitgietwerk geschikt voor ruimtevaarttoepassingen.

Industriële machines

Zwaartekrachtgieten wordt gebruikt bij de productie van duurzame en sterke onderdelen voor industriële machines, bijvoorbeeld in pomphuizen, tandwielkasten of beugels. Omdat deze onderdelen bestand moeten zijn tegen hoge druk, mechanische spanning en zware bedrijfsomstandigheden, wordt dit bereikt door zwaartekrachtgieten, waarbij robuuste onderdelen met een lage porositeit worden geproduceerd. De onderdelen worden bijvoorbeeld gebruikt in mijnbouwmachines en landbouwapparatuur, maar ook in zware motoren.

Consumentenproducten

Zwaartekrachtgieten is ook gunstig voor de sector van consumentenproducten, namelijk kookgerei, verlichtingsarmaturen en decoratieve hardware. Zwaartekrachtgieten wordt bijvoorbeeld gebruikt om artikelen te produceren zoals gietaluminium braadpannen, gootstenen en verlichtingsbeugels, omdat het een goede oppervlakteafwerking en vormstabiliteit van het gietstuk mogelijk maakt.

Artistieke onderdelen en architecturale componenten, zoals standbeelden, decoratieve panelen en deur- en raambeslag worden ook gemaakt met behulp van het zwaartekrachtgietproces. De veelzijdigheid van zwaartekrachtgieten betekent dat het een essentieel proces is in een breed scala aan industrieën, waarbij een goede economie wordt gecombineerd met goede prestaties.

Materialen die worden gebruikt bij spuitgieten op zwaartekracht

Een zeer veelzijdig gietproces is het zwaartekrachtgieten, waarmee een grote verscheidenheid aan materialen kan worden gegoten. Het cruciale onderdeel is de juiste materiaalkeuze omdat de sterkte en de prestaties van het eindproduct daar direct van afhangen. Aluminium, zink, koper en magnesiumlegeringen zijn de meest gebruikte materialen in het zwaartekrachtgieten, maar andere soorten metalen en legeringen kunnen worden gebruikt op basis van de vereisten van het te produceren onderdeel.

1. Aluminiumlegeringen

Aluminiumlegeringen zijn veruit de meest gebruikte materialen voor het gieten van zwaartekrachtmatrijzen vanwege de uitstekende verhouding sterkte/gewicht, de uitstekende corrosiebestendigheid en de gieteigenschappen. Typische toepassingen zijn te vinden in de automobiel-, luchtvaart- en industriële machine-industrie.

Enkele belangrijke aluminiumlegeringen zijn:

• A356: A356 heeft een goede sterkte, taaiheid en uitstekende bewerkbaarheid, en wordt veel toegepast op motorblok, behuizing en beugel gebruikt in de auto- en ruimtevaartindustrie.
• A380: Deze legering heeft een uitstekende vloeibaarheid, drukvastheid en gemiddelde sterkte. Over het algemeen wordt ijzer veel gebruikt voor het maken van motorblokken, behuizingen en transmissie-elementen.
• A413: Indien gevonden, goede bewerkbaarheid en een legering met hoge sterkte en goede drukdichtheid; dit wordt soms aangetroffen in hydraulische cilinders, kleppen en pompen.

De hoge effectiviteit van aluminium gravitatiegietwerk is vooral te danken aan de combinatie van lichtgewicht eigenschappen en mechanische sterkte.

2. Zinklegeringen

Zinklegeringen worden vaak gebruikt in het zwaartekrachtgieten omdat onderdelen die een goede sterkte, hardheid en corrosiebestendigheid nodig hebben bij een laag gewicht, vaak voorkomen. Zink is een relatief goedkoop materiaal dat zeer vloeibaar is en waarmee complexe vormen en detailleringen kunnen worden uitgevoerd.

Veelgebruikte zinklegeringen zijn onder andere:

• ZA8: Het heeft een hoge sterkte, gemiddelde vervormbaarheid en een goede dimensionale stabiliteit. Het wordt vaak gebruikt bij de productie van gegoten onderdelen met nauwe toleranties.
• Zamak: Dit is een groep zinklegeringen die vooral populair zijn voor auto-onderdelen, ijzerwaren en decoratief gietwerk vanwege hun goede corrosiebestendigheid en gietbaarheid.

Het zink-zwaartekrachtgietwerk wordt vaak gebruikt in duurzame toepassingen die nauwe toleranties vereisen in hardware, elektronische behuizingen en algemene consumentenproducten.

3. Magnesiumlegeringen

Magnesiumlegeringen zijn licht van gewicht en hebben een hoge sterkte, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met gewichtsreductie. Een van de populairste toepassingen van magnesium spuitgietwerk is in de auto- en luchtvaartindustrie voor lichtgewicht constructiedelen.

De belangrijkste magnesiumlegeringen die gebruikt worden in het zwaartekrachtgieten zijn:

• AM60: De sterkte en taaiheid van deze magnesiumlegering zijn hoog en het last gemakkelijk; deze legeringen zijn gebruikt in structurele onderdelen en auto-onderdelen.
• AZ91D: AZ91D staat bekend als goed corrosiebestendig en heeft een goede verhouding tussen sterkte en gewicht, en wordt gebruikt in ruimtevaarttoepassingen zoals beugels en behuizingen.

Magnesium is vooral waardevol in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart of de automobielindustrie, omdat het een hoge sterkte-gewichtsverhouding heeft waardoor het gewicht kan worden verminderd zonder prestatieverlies.

4. Koperlegeringen

Spuitgieten met zwaartekracht wordt gebruikt voor koperlegeringen met hoge sterkte, slijtvastheid en uitstekende warmtegeleiding. Onderdelen die bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen en slijtage worden vaak gemaakt van koper in verschillende gelegeerde vormen, zoals koperlegeringen, messing en brons.

De veelgebruikte koperlegeringen:

• C356: Deze legering wordt gebruikt voor onderdelen met een hoge sterkte en slijtvastheid, zoals zuigerveren, motoronderdelen en industriële machines.
• C443: Het is een messinglegering, meestal voor corrosiebestendigheid en sterkte, in marine- of automobieltoepassingen.

De waardering voor het vermogen van koperlegeringen om extreem ongunstige omgevingen, zoals hoge temperaturen, te weerstaan, heeft geleid tot het gebruik ervan in bijvoorbeeld scheepsmotoren, warmtewisselaars en elektrische apparaten zoals commentatoren.

5. Andere legeringen

De andere speciale legeringen kunnen, omwille van de gewenste eigenschappen van het eindproduct, naast de meer gangbare materialen gebruikt worden in het zwaartekrachtgieten. Enkele hiervan zijn:

• Loodlegeringen: In toepassingen waar een hoge dichtheid nodig is, wordt de folie gebruikt voor tegengewichten en afscherming.
• Tinlegeringen: Wordt gebruikt voor het maken van kleine, kleine en precieze onderdelen die worden gebruikt bij het maken van elektronica en decoratieve artikelen.

Deze materialen worden gekozen op basis van hun eigenschappen, die variëren van corrosiebestendigheid tot thermische geleidbaarheid, dichtheid en andere. Door het gebruik van zwaartekrachtgietwerk kan een verscheidenheid aan materialen worden gebruikt om op maat gemaakte eigenschappen in het product te produceren.

Innovaties in spuitgieten met zwaartekracht

Een verdere verbetering van het zwaartekrachtgietproces was te danken aan recente ontwikkelingen in simulatiesoftware, automatisering en het ontwerp van gietmallen. Nu kunnen ingenieurs de stroming en stolling van gesmolten metaal simuleren en zo het matrijsontwerp optimaliseren en defecten voorkomen.

Het is ook afhankelijk van automatisering. Toch worden het gieten van metaal, het extraheren van gietstukken en de basisstappen in de nabewerking voor de robotarmen vaak gebruikt. De innovaties verlagen de arbeidskosten en zorgen ook voor veiligheid op de werkplek. Bij het aluminium gravitatiegieten hebben ontwikkelingen zoals vacuümondersteuning en verbeterde matrijscoatings ook de porositeit kunnen verlagen en de levensduur van de matrijs kunnen verlengen.

Milieu-impact en duurzaamheid

In dit tijdperk waarin duurzaamheid steeds meer terrein wint, blijkt zwaartekrachtgieten relatief milieuvriendelijk te zijn. Als matrijzen worden hergebruikt, leidt dat ook tot minder afval en het gebruikte metaalschroot wordt vaak gerecycled en hergebruikt in het proces.

Bovendien is aluminium, een van de meest gebruikte materialen in het aluminium gravitatiegieten, zeer goed recyclebaar. Tot slot verbruikt het proces minder energie dan andere productiemethoden, vooral wanneer de technologie wordt geoptimaliseerd door moderne ovens en procescontrolesystemen.

Zwaartekrachtgieten vs. andere gietmethoden

Hoewel spuitgieten een veelgebruikte techniek is, is het niet de enige methode om metalen onderdelen te maken. De verschillende gietmethoden hebben verschillende voordelen voor de fabrikant, afhankelijk van de vereisten. In vergelijking met andere gietmethodes, zoals zandgieten, hogedrukgieten, verlorenwasgieten en lagedrukgieten, stelt het zwaartekrachtgieten de fabrikant in staat om een weloverwogen beslissing te nemen over welk type gietstuk het meest geschikt is voor zijn specifieke eisen. 

Zwaartekrachtgieten vs. Zandgieten

Er is een groot verschil tussen het matrijsmateriaal bij zwaartekrachtgieten en zandgieten. Bij zwaartekrachtgieten zijn de permanente mallen vaak van gietijzer of staal, terwijl zandgietmallen wegwerpmallen zijn. Dit leidt tot grote verschillen in oppervlakteafwerking en maatnauwkeurigheid.

De oppervlakteafwerking is gladder dan bij zandgietwerk en is veel gelijkmatiger. Ook de maatvastheid is beter. Het zandgietproces is echter flexibeler als de vormen groter of complexer zijn. Bovendien heeft zandgieten lagere initiële gereedschapskosten en is daarom kosteneffectiever voor kleine hoeveelheden of grote stukken. Zwaartekrachtgieten is minder kostbaar voor de productie van middelgrote tot grote volumes en biedt een betere kwaliteit en consistentie van het onderdeel.

Hogedrukgieten vs. zwaartekrachtgieten.

De manier waarop gesmolten metaal in de mal wordt gebracht is een van de belangrijkste verschillen tussen hogedrukgieten en zwaartekrachtgieten. Bij zwaartekrachtgieten wordt gesmolten metaal door de zwaartekracht in de matrijsholte gebracht, waardoor het vulproces langzamer en gecontroleerder verloopt. Dat beperkt de porositeit en versterkt en verbetert de betrouwbaarheid van de onderdelen.

Hogedrukgieten vereist echter hydraulische druk om het gesmolten metaal met een veel hogere snelheid in de vormholte te duwen. Hoewel het snel is om complexe vormen te produceren, is het gevoeliger voor hogere porositeit in het eindproduct. Daarom wordt zwaartekrachtgieten meestal gebruikt als mechanische sterkte en lage porositeit nodig zijn, bijvoorbeeld voor auto-onderdelen en structurele onderdelen. Hoewel het sneller is, kan hogedrukgieten geschikter zijn voor onderdelen met kleine details en een kritische snelheid.

Spuitgieten vs. Investeringsgieten 

Een andere manier die afwijkt van het gravitatiegieten is verloren was gieten. Investeringsgieten is een van de meest nauwkeurige processen en vereist het maken van een wassen versie van het onderdeel, het coaten van die wassen mal met een keramisch omhulsel, vervolgens het wegsmelten van de was en het maken van een mal. Zulke hoogwaardige en gedetailleerde onderdelen kunnen echter alleen met dit proces worden gemaakt en daarom is het zeer geschikt voor industrieën die sterk afhankelijk zijn van onderdelen, zoals lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur en juwelen.

Maar terwijl verlorenwasgieten vrij ingewikkeld is en langere doorlooptijden vergt, is het ook duurder. In tegenstelling tot het gieten van zwaartekrachtmatrijzen is het gieten van zwaartekrachtmatrijzen echter sneller en minder duur, vooral voor onderdelen die niet hetzelfde niveau van ingewikkeld detail vereisen. Investment Casting staat bekend om zijn nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking, maar Gravity Die Casting gebruikt een minder dure oplossing voor de productie van functionele onderdelen met goede mechanische eigenschappen in middelgrote tot grote volumes.

Lagedruk spuitgieten vs. gravitatie spuitgieten

Een andere techniek die voortbouwt op zwaartekrachtgieten is lagedrukgieten, waarbij gecontroleerde druk wordt gebruikt om de mal onder druk te zetten met gesmolten metaal. Dit leidt tot een gelijkmatigere vulling en een grotere materiaaldichtheid, wat een aantal potentieel problematische defecten zoals holtes en porositeit kan verbeteren.

Bij zwaartekrachtgieten zijn de kosten van apparatuur en matrijzen lager dan bij lagedrukgieten, maar de resulterende onderdelen zijn minder goed, met zowel materiaalimperfecties als defecten die worden geproduceerd. Het is complexer dan het huidige lagedruksysteem, maar het leent zich wel voor productie in grotere volumes en van hogere kwaliteit tegen lagere kosten dan alle huidige lagedruksystemen. Omdat de metaalstroom iets minder controleerbaar is, is gravitatiegieten (of lagedrukgieten) nog steeds een conventionelere en voordeligere manier om middelmatig complexe onderdelen te produceren, zoals onderdelen voor automotoren en structurele onderdelen in de meeste industrieën. 

Vergelijkingstabel: Gieten met zwaartekracht vs. andere gietmethodes

Beperkingen van spuitgieten met zwaartekracht

Spuitgieten met zwaartekracht heeft enkele beperkingen, maar het heeft ook een aantal voordelen zoals goede maatnauwkeurigheid, goede oppervlakteafwerking, goede mechanische sterkte, enz. Om het juiste fabricageproces voor een bepaalde toepassing te kiezen, moeten deze nadelen worden begrepen.

1. Hoge initiële gereedschapskosten

De kosten van de matrijs (mal) zijn het grootste nadeel van gravitatiegieten. De gereedschapskosten kunnen aanzienlijk zijn omdat het proces permanente metalen mallen gebruikt (meestal staal of gietijzer). Omdat zwaartekrachtgieten alleen economisch is voor middelgrote tot grote productievolumes, wordt dit meestal alleen op deze manier gedaan. Zandgieten kan het duurdere proces zijn voor lage productievolumes.

2. Beperkte ontwerpcomplexiteit

Vormen die extreem complex zijn of complexe interne kenmerken hebben, zijn echter minder geschikt voor het gravitatiegieten. Omdat het gesmolten metaal niet in de mal vloeit onder een andere druk dan die van de zwaartekracht, kan het zeer dunne of diepe holtes in de mal niet goed vullen. Ondersnijdingen, fijne gaten of extreem dunne wanden zijn moeilijker te bereiken in vergelijking met verlorenwasgieten of hogedrukgieten.

3. Langere koeltijd

Terwijl de koel- en stollingstijden bij hogedrukgieten vrij kort kunnen zijn, kunnen de koel- en stollingstijden bij zwaartekrachtgieten langer zijn. Dit kan dus de totale cyclustijd en productiesnelheid vertragen. Voor snellere en snelle productietoepassingen is dit misschien niet de beste keuze.

4. Beperkte materiaalcompatibiliteit

Hoewel zwaartekrachtgieten gebruikt kan worden met alle non-ferrometalen, is het het meest effectief met aluminium en minder effectief met zink- en magnesiumlegeringen. De hoge smeltpunten van ijzerhoudende materialen zoals staal of ijzer maken ze er echter ongeschikt voor, omdat het smeltpunt de mal verzwakt en de levensduur verkort. Als gevolg daarvan is het aantal toepassingen voor spuitgieten met zwaartekracht beperkt.

5. Slijtage en onderhoud van mallen

Metalen matrijzen die worden gebruikt bij het gieten van zwaartekrachtmatrijzen raken na verloop van tijd versleten en thermisch vermoeid omdat ze herhaaldelijk worden verwarmd en gekoeld. Dit veroorzaakt degradatie van de matrijsoppervlakken en kan leiden tot defecte onderdelen als het onderhoud niet correct wordt uitgevoerd. Regelmatig onderhoud en uiteindelijke vervanging van de matrijs brengen operationele kosten met zich mee.

6. Handmatige of halfautomatische bediening

Zwaartekrachtgieten is echter minder geautomatiseerd dan andere gietmethoden, zoals hogedrukgieten. Handmatig of halfautomatisch gieten van gesmolten metaal in de mal kan worden gedaan om de kwaliteit te variëren en de afhankelijkheid van arbeid te verminderen. Het is ook minder efficiënt in hoogvolume-omgevingen met volledig geautomatiseerde productie.

Conclusie 

Zwaartekrachtgieten is een belangrijk productieproces. Bij deze techniek wordt de zwaartekracht gebruikt om de mallen met gesmolten metaal te vullen, waardoor hoogwaardige en betrouwbare onderdelen met een uitstekende oppervlakteafwerking en mechanische eigenschappen worden verkregen. Het is uniek, vooral in de auto-, luchtvaart- en industriële machine-industrie, waar sterkte, consistentie en duurzaamheid niet in het gedrang kunnen komen. Het proces kan worden toegepast voor het gieten van aluminium zwaartekrachtmatrijzen of basisaluminiumzwaartekrachtgieten en kan de fabrikant bevoorraden met een kosteneffectieve en efficiënte manier om aluminium gravitatiematrijzen te gieten voor productievolumes van gemiddeld tot hoog. Het gieten met behulp van zwaartekrachtmatrijzen blijft een eenvoudige methode die nog vele jaren wordt gebruikt vanwege de combinatie van eenvoud en prestaties.

Een groot pluspunt van dit proces is dat het veelzijdig is. Het kan alle soorten non-ferrometalen verwerken, waarbij het aluminium zwaartekrachtgieten het populairst is, omdat aluminium lichtgewicht, corrosiebestendig en recyclebaar is. Betere maatnauwkeurigheid en herhaalbaarheid omdat het zwaartekrachtgieten permanente metalen mallen gebruikt, wat ook helpt om ervoor te zorgen dat elk onderdeel voldoet aan de industrienormen. Vandaag de dag is het proces van het gieten met behulp van zwaartekracht geëvolueerd om te voldoen aan de toenemende behoefte van de industrie aan goede, sterke en lichtgewicht oplossingen. Deze methode is duurzaam, kostenbesparend en produceert consistente producten voor gebruik bij de productie van motoronderdelen, machinedelen of structurele elementen.

FAQs

1. Wat is het grote verschil tussen het gieten van zwaartekrachtmatrijzen en het gieten van hogedrukmatrijzen?

Bij zwaartekrachtgieten wordt alleen de zwaartekracht gebruikt om de mal te vullen en bij hogedrukgieten wordt hydraulische druk gebruikt. Hoewel het langzamer is omdat er meer stappen nodig zijn, maakt zwaartekrachtgieten dichtere, betrouwbaardere onderdelen.

2. Waarom wordt aluminium vaak gebruikt voor spuitgieten?

Volgens Aluminum for Swordfish Application to Casting Technology (ook wel bekend als deze gids) is aluminium licht van gewicht, corrosiebestendig en heeft het een uitstekend warmtegeleidingsvermogen, wat betekent dat het zeer geschikt is voor spuitgiettoepassingen met zwaartekracht in de auto- en luchtvaartindustrie.

3. Is zwaartekrachtgieten geschikt voor kleine series?

Zwaartekrachtgieten is het meest succesvol voor middelgrote tot grote productievolumes vanwege de kosten van permanente mallen. Zandgieten is meestal voordeliger dan voor kleine series.

4. Wat is de omgevingsfactor bij het gieten van zwaartekrachtmatrijzen?

Het is een zeer milieuvriendelijk product, omdat er geen zeer vervuilende materialen, zoals plastic, voor nodig zijn. Moderne processen gebruiken veel minder energie en verminderen bovendien het afval dankzij herbruikbare mallen.