Wat is spuitgieten

Spuitgieten is een productiemethode Proces voor het produceren van nauwkeurig gedimensioneerde, scherp gedefinieerde, gladde of getextureerde metalen onderdelen. Het wordt bereikt door gesmolten metaal onder hoge druk in herbruikbare metalen matrijzen te persen. Het proces wordt vaak beschreven als de kortste afstand tussen grondstof en eindproduct. De term "spuitgieten" wordt ook gebruikt om het afgewerkte onderdeel te beschrijven.
De term "gravitatiegieten" verwijst naar gietstukken gemaakt in metalen mallen onder een zwaartekrachtkop. Het staat bekend als permanent vormgieten in de V.S. en Canada. Wat we "spuitgieten" noemen" staat hier bekend als "hoge druk spuitgieten" in Europa.

Hoe worden gietstukken geproduceerd?

Spuitgieten onder hoge druk

Ten eerste moet een stalen mal die snel achter elkaar tienduizenden gietstukken kan produceren, in minstens twee secties worden gemaakt om de gietstukken te kunnen verwijderen. Deze secties worden stevig in een machine gemonteerd en zo opgesteld dat de ene stilstaat (vaste matrijshelft) terwijl de andere beweegbaar is (injectiematrijshelft). Om de gietcyclus te beginnen, worden de twee matrijshelften stevig samengeklemd door de spuitgietmachine. Gesmolten metaal wordt in de matrijsholte gespoten waar het snel stolt. De matrijshelften worden uit elkaar getrokken en het gietstuk wordt uitgeworpen. Matrijzen voor spuitgieten kunnen eenvoudig of complex zijn, met beweegbare geleiders, kernen of andere secties afhankelijk van de complexiteit van het gietstuk.
De volledige cyclus van het spuitgietproces is veruit de snelste die bekend is voor het produceren van nauwkeurige non-ferro metalen onderdelen. Dit staat in schril contrast met zandgieten waarbij voor elk gietstuk een nieuwe zandmal nodig is. Hoewel het permanente vormproces ijzeren of stalen mallen gebruikt in plaats van zand, is het aanzienlijk langzamer en niet zo nauwkeurig als spuitgieten.

Soorten machines voor spuitgieten

Ongeacht het type machine dat gebruikt wordt, is het essentieel dat de matrijshelften, kernen en/of andere beweegbare delen stevig op hun plaats worden gehouden tijdens de gietcyclus. Over het algemeen wordt de klemkracht van de machine bepaald door (a) het geprojecteerde oppervlak van het gietstuk (gemeten op de snijlijn van de matrijs) en (b) de druk die gebruikt wordt om metaal in de matrijs te spuiten. De meeste machines gebruiken een kniehefboommechanisme dat bediend wordt door hydraulische cilinders (soms door luchtdruk) om te vergrendelen. Andere gebruiken direct werkende hydraulische druk. Veiligheidsvergrendelingssystemen worden gebruikt om te voorkomen dat de matrijs opent tijdens de gietcycli.
Gietmachines, groot of klein, zijn fundamenteel alleen in de methode die wordt gebruikt om gesmolten metaal in de matrijs te spuiten. Deze worden geclassificeerd en beschreven als warme of koude kamer spuitgietmachines.

Hete kamer spuitgietmachines

Hete kamer machines (Fig.1) worden voornamelijk gebruikt voor zink en legeringen met een laag smeltpunt die metalen potten, cilinders en plunjers niet snel aantasten en eroderen. Geavanceerde technologie en de ontwikkeling van nieuwe materialen met een hogere temperatuur hebben het gebruik van deze apparatuur uitgebreid voor magnesiumlegering spuitgieten.
Figuur 1: Hete kamer machine. Diagram illustreert het plunjermechanisme dat ondergedompeld is in gesmolten metaal. Moderne machines worden hydraulisch bediend en zijn uitgerust met automatische cyclische controles en veiligheidsvoorzieningen.
Bij de warmtekamermachine wordt het injectiemechanisme ondergedompeld in gesmolten metaal in een oven die aan de machine is bevestigd. Als de plunjer omhoog wordt gebracht, gaat er een poort open waardoor gesmolten metaal de cilinder kan vullen. Terwijl de plunjer naar beneden beweegt en de poort afsluit, duwt hij gesmolten metaal door de zwanenhals en het mondstuk in de matrijs. Nadat het metaal gestold is, wordt de plunjer teruggetrokken, gaat de matrijs open en wordt het gietstuk uitgeworpen.
Warmkamermachines werken snel. Cyclustijden variëren van minder dan een seconde voor kleine onderdelen die minder dan een ons wegen tot dertig seconden voor een gietstuk van een paar kilo. Matrijzen worden snel gevuld (normaal tussen vijf en veertig milliseconden) en metaal wordt onder hoge druk ingespoten (1500 tot meer dan 4500 psi). Desalniettemin biedt moderne technologie nauwkeurige controle over deze waarden, waardoor gietstukken met fijne details, nauwe toleranties en hoge sterkte worden geproduceerd.

Koudkamer spuitgietmachines

Koudkamermachines (Afb. 2) verschillen in één opzicht van warmkamermachines: de injectieplunjer en cilinder zijn niet ondergedompeld in gesmolten metaal. Het gesmolten metaal wordt door een poort of gietgleuf in een "koude kamer" gegoten door een handmatige of automatische gietpan. Een hydraulisch bediende plunjer, die naar voren beweegt, sluit de poort af en dwingt het metaal onder hoge druk in de vergrendelde matrijs. Injectiedrukken variëren van 3000 tot meer dan 10.000 psi voor zowel aluminium- als magnesiumlegeringen en van 6000 tot meer dan 15.000 psi voor legeringen op koperbasis.

Figuur 2: Koudekamermachine. Diagram illustreert matrijs, koude kamer en horizontale ram of plunjer (in laadpositie).
Spuitgieten levert complexe vormen met nauwere toleranties dan veel andere massaproductieprocessen. In een machine met koude kamer wordt meer gesmolten metaal in de kamer gegoten dan nodig is om de matrijsholte te vullen. Dit helpt voldoende druk in stand te houden om de holte stevig te vullen met de gietlegering. Overtollig metaal wordt samen met het gietstuk uitgeworpen en maakt deel uit van de complete gieting.
De werking van een "koude kamer" machine is iets langzamer dan een "warme kamer" machine vanwege het opscheppen. Een koude kamermachine wordt gebruikt voor machines met een hoog smeltpunt spuitgietlegeringen omdat de plunjer en cilinder minder gevoelig zijn voor aantasting omdat ze niet ondergedompeld zijn in gesmolten metaal.

Spuitgieten en hun constructie

De matrijzen van het matrijzenafgietsel (Fig. 3) worden gemaakt van gelegeerd gereedschapsstaal in minstens twee secties genaamd vaste matrijzenhelft en uitwerpmatrijzenhelft. De vaste matrijshelft is gemonteerd aan de kant in de richting van het injectiesysteem voor gesmolten metaal. De uitwerpmatrijshelft, waaraan het gietstuk vastkleeft en waaruit het wordt uitgeworpen wanneer de matrijs wordt geopend, is gemonteerd op de beweegbare plaat van de machine.

De vaste matrijshelft is ontworpen om het sprue-gat te bevatten waardoor gesmolten metaal de matrijs binnenkomt. De uitwerphelft bevat meestal de runners (doorgangen) en gates (inlaten) die het gesmolten metaal naar de holte (of holtes) van de matrijs leiden. De uitwerphelft is ook verbonden met een uitwerpkast die het mechanisme bevat om het gietstuk uit de matrijs te werpen. Het uitwerpen gebeurt wanneer pinnen die verbonden zijn met de uitwerpplaat naar voren bewegen om het gietstuk uit de holte te duwen. Dit gebeurt meestal tijdens de openingsslag van de machine. De uitwerppinnen moeten zorgvuldig geplaatst worden zodat de kracht die tijdens het uitwerpen op het gietstuk wordt uitgeoefend geen vervorming veroorzaakt. Terugslagpennen op de uitwerpplaat brengen deze terug naar de gietpositie als de matrijs sluit.
In matrijzen worden vaak vaste en beweegbare kernen gebruikt. Bij vaste kernen moet de kernas evenwijdig zijn aan de richting van matrijzengietmatrijs opening. Als ze beweegbaar zijn, zijn ze vaak bevestigd aan kernschuiven. Als de zijkant van een spuitgietontwerp een holte vereist, kan de matrijs met een of meer geleiders worden gemaakt om het gewenste resultaat te verkrijgen zonder de uitwerping van het gietstuk uit de matrijsholte te beïnvloeden. Alle beweegbare geleiders en kernen moeten zorgvuldig worden gemonteerd en moeten veilig in positie kunnen worden vergrendeld tijdens de gietcyclus. Anders kan er gesmolten metaal in de geleiders worden geperst, waardoor de werkzaamheden worden onderbroken. Hoewel geleiders en kernen de constructie van matrijzen complexer en duurder maken, maken ze het mogelijk om gietstukken in een groot aantal configuraties te produceren, en meestal economischer dan elk ander metaalbewerkingsproces.

Type spuitgietmatrijzen

Matrijzen worden ingedeeld in: matrijzen met één caviteit, matrijzen met meerdere caviteiten, combinatiematrijzen en eenheidsmatrijzen (figuren 4-A tot 4-D).

Een matrijs met één caviteit heeft geen uitleg nodig. Matrijzen met meerdere caviteiten hebben meerdere caviteiten die allemaal identiek zijn. Als een matrijs caviteiten van verschillende vormen heeft, wordt het een combinatiematrijs of familiematrijs genoemd. Een combinatiematrijs wordt gebruikt om verschillende onderdelen voor een assemblage te produceren. Voor eenvoudige onderdelen kan eenheidsmatrijs worden gebruikt om gereedschap en productie te besparen. Verschillende onderdelen voor een assemblage, of voor verschillende klanten, kunnen tegelijkertijd gegoten worden met eenheidsmatrijzen. Een of meer matrijzen worden samengevoegd in een gemeenschappelijke houder en verbonden met een gemeenschappelijke opening. Dit maakt gelijktijdig vullen van alle caviteiten mogelijk.

Voordelen van spuitgieten

Onderdelen van spuitgietwerk, decoratieve versieringen en/of afgewerkte producten bieden veel eigenschappen, voordelen en voordelen voor wie dit productieproces specificeert.

1. Gietstukken worden met hoge productiesnelheden gemaakt. Er is weinig of geen machinale bewerking nodig.
2. Gietstukken kunnen worden geproduceerd met dunnere wanden dan met andere gietmethoden ... en veel sterker dan kunststof spuitgietstukken met dezelfde afmetingen.
3. Gietstukken leveren onderdelen die duurzaam en vormvast zijn en het gevoel en uiterlijk van kwaliteit hebben.
4. Matrijzen voor spuitgieten kan duizenden identieke gietstukken produceren binnen gespecificeerde toleranties voordat er extra gereedschap nodig is.
5. Zink spuitgietwerk kunnen gemakkelijk worden geplateerd of afgewerkt met een minimum aan oppervlaktevoorbereiding.
6. Gietstukken kunnen worden gemaakt met oppervlakken die een grote verscheidenheid aan texturen simuleren.
7. Gegoten oppervlakken zijn gladder dan de meeste andere vormen van gieten.
8. Gaten in gietstukken kunnen worden geboord en op tapboormaat worden gemaakt.
9. Buitenschroefdraad op onderdelen kan gemakkelijk worden gegoten.
10. Gietstukken bieden integrale bevestigingselementen, zoals nokken en tapeinden, wat kan leiden tot lagere assemblagekosten.
11. Inzetstukken van andere metalen en sommige niet-metalen kunnen op hun plaats worden gegoten.
12. De corrosiebestendigheid van spuitgietlegeringen varieert van goed tot hoog.
13. Gietstukken zijn monolithisch. Ze combineren vele functies in één complex gevormd onderdeel. Omdat spuitgietstukken niet uit afzonderlijke delen bestaan die aan elkaar gelast of bevestigd zijn, is de sterkte die van het materiaal, niet die van schroefdraad of lasnaden enz.
14. Gietproces kan produceren aluminium spuitgietwerkmagnesium spuitgietmatrijzen, zink spuitgietmatrijzen, messing spuitgietmatrijzen , loodgieten enzovoort, en al deze producten kunnen gemakkelijk massaal worden geproduceerd.

Spuitgieten is een efficiënt, economisch proces dat, wanneer het maximaal wordt benut, assemblages van een verscheidenheid aan onderdelen vervangt die worden geproduceerd door verschillende productieprocessen tegen aanzienlijke besparingen in kosten en arbeid.

Vergelijkingen met andere producten

Spuitgieten van kunststoffen Onderdelen

Vergeleken met spuitgieten van kunststof Onderdelengietstukken zijn sterker, stijver, hebben stabielere afmetingen, zijn hittebestendiger en zijn qua eigenschappen/kosten veel beter dan kunststoffen. Ze helpen radiofrequentie en elektromagnetische emissies voorkomen. Voor verchromen zijn gietstukken veel beter dan kunststof. Gietstukken hebben een hoge mate van duurzaamheid onder belasting in vergelijking met kunststoffen, zijn volledig bestand tegen ultraviolette straling, verwering en stress-cracking in aanwezigheid van verschillende reagentia. De productiecycli voor spuitgietwerk zijn veel sneller dan voor spuitgietwerk van kunststof. Kunststoffen kunnen echter goedkoper zijn per volume-eenheid, hebben inherente kleureigenschappen waardoor afwerking niet nodig is, zijn temperatuurgevoelig en zijn goede elektrische isolatoren.

Zandgietwerk

Vergeleken met zandgietwerk, gietstukken vereisen veel minder machinale bewerking; kunnen met dunnere wanden worden gemaakt; kunnen alle of bijna alle gaten op maat worden geboord; kunnen binnen veel nauwere dimensionale grenzen worden gehouden; worden sneller geproduceerd in matrijzen die duizenden gietstukken maken zonder vervanging; vereisen geen nieuwe kernen voor elk gietstuk; zijn gemakkelijk te voorzien van inzetstukken die op hun plaats worden gegoten; hebben gladdere oppervlakken en brengen veel minder arbeidskosten per gietstuk met zich mee. Zandgietwerk daarentegen kan worden gemaakt van ferrometalen en vele non-ferro legeringen die niet geschikt zijn voor spuitgieten. Vormen die niet door middel van spuitgieten kunnen worden geproduceerd, zijn beschikbaar in zandgietwerk; de maximale afmetingen kunnen groter zijn; de gereedschapskosten zijn vaak lager en kleine hoeveelheden kunnen economischer worden geproduceerd. u kunt meer controleren aluminium zandgietwerk

Permanente vormgietstukken

Vergeleken met permanente vormgietstukkengietstukken kunnen worden gemaakt binnen nauwere dimensionale grenzen en met dunnere secties; gaten kunnen worden geboord; worden geproduceerd tegen hogere snelheden met minder handenarbeid; hebben gladdere oppervlakken en kosten meestal minder per gietstuk. Permanente vormgieten brengt iets lagere gereedschapskosten met zich mee; kan worden gemaakt met zandkernen die vormen opleveren die niet beschikbaar zijn bij spuitgieten.

Smeedstukken

Vergeleken met smeedstukken, gietstukken kunnen complexer van vorm worden gemaakt en hebben vormen die niet kunnen worden gesmeed; kunnen dunnere doorsneden hebben; op nauwere afmetingen worden gehouden en kunnen worden voorzien van kernen die niet mogelijk zijn in smeedstukken. Smeedstukken zijn echter dichter en sterker dan spuitgietstukken; hebben eigenschappen van smeedlegeringen; kunnen geproduceerd worden in ferro- en andere metalen en in afmetingen die niet geschikt zijn voor spuitgietstukken.

Stempelen

Vergeleken met stansen kan één spuitgietproduct vaak meerdere onderdelen vervangen. Spuitgietstukken vereisen vaak minder assemblagebewerkingen, kunnen binnen nauwere dimensionale grenzen worden gehouden, kunnen bijna elke gewenste variatie in doorsnededikte hebben, brengen minder afval in de vorm van schroot met zich mee, zijn produceerbaar in complexere vormen en kunnen worden gemaakt in vormen die niet produceerbaar zijn in gestanste vormen. Stempelen daarentegen heeft eigenschappen van gesmeed metaal, kan worden gemaakt van staal en legeringen die niet geschikt zijn voor spuitgieten, wordt in zijn eenvoudigere vormen sneller geproduceerd en kan minder wegen dan spuitgieten.

Schroefmachine producten

Vergeleken met schroefmachineproducten, gietstukken worden vaak sneller geproduceerd; hebben veel minder afval in de vorm van schroot; kunnen worden gemaakt in vormen die moeilijk of onmogelijk te maken zijn van staaf- of buismateriaal en vereisen mogelijk minder bewerkingen. Aan de andere kant kunnen schroefmachineproducten gemaakt worden van staal en legeringen die niet gegoten kunnen worden; ze hebben de eigenschappen van gesmeed metaal en vereisen minder gereedschapskosten.