Ce este Gravity Die Casting?

Turnarea prin gravitație este un proces de turnare a metalelor utilizat în mod obișnuit, în care forma matriței este dată de o matriță, iar metalul topit este forțat să intre în matriță prin gravitație, mai degrabă decât printr-o localizare externă a matriței (localizare pozitivă). Această metodă diferă de turnarea sub presiune de înaltă presiune prin faptul că metalul topit este introdus în matriță sub presiune, dar gravitația este singura modalitate de a introduce materialul în matriță. Matrița este de obicei realizată din metale durabile, cum ar fi oțelul sau fonta, reutilizabilă, cu o precizie dimensională ridicată și un finisaj de suprafață ridicat. De asemenea, această tehnică este foarte favorizată în producția de piese din metale neferoase precum aluminiu, zinc, magneziu și aliajele acestora. Încălzirea metalului până la starea metalică și apoi turnarea acestuia într-o matriță permanentă preîncălzită. Metalul topit curge spre gravitație și coboară spre cavitatea matriței, ceea ce determină umplerea acesteia. Ulterior, se deschide matrița și se ejectează piesa turnată, care poate trebui să fie tăiată, prelucrată sau tratată în alt mod pentru îmbunătățirea suprafeței.

Una dintre cele mai comune aplicații ale acestui proces este turnarea sub presiune a aluminiului, deoarece aluminiul este ușor, rezistent la coroziune și are proprietăți mecanice bune. Tehnica este utilizată pe scară largă în diverse industrii, inclusiv industria auto, aerospațială, utilaje industriale și bunuri de larg consum, pentru a realiza piese durabile și complexe, cum ar fi piese de motor, carcase, suporturi și altele asemenea. Unul dintre motivele pentru care se respectă turnarea gravitațională este capacitatea de a turna volume medii sau mari de piese de înaltă calitate (porozitate redusă) pentru o bună rezistență mecanică. Deși există unele limitări, cum ar fi costurile inițiale mai ridicate pentru scule și produse mai puțin complexe decât alte sisteme de turnare, avantajele sale fac din aceasta o metodă adecvată și cu costuri reduse pentru multe nevoi de producție.

În esență, turnarea gravitațională sub presiune este un material de precizie, repetabil și rațional, care este important în procesul modern de prelucrare a metalelor.

Cum să înțelegeți procesul de turnare prin gravitație?

Aceasta a fost o tehnică ușoară și eficientă în centrul turnării prin gravitație. Matrița metalică preîncălzită din oțel sau fier este acoperită cu un agent de dezlipire, gata de turnare, piesele turnate sunt ușor de îndepărtat. După ce matrița este gata, metalul topit, cum ar fi aliajele de aluminiu, magneziu sau cupru, este turnat în matriță. Pentru ca metalul să umple cavitatea, matrița pur și simplu se răcește și se solidifică, doar cu ajutorul gravitației.

După aceea, matrița este deschisă, iar piesa turnată este îndepărtată. În caz contrar, surplusul de material rămas, fie că este vorba de sistemul de poartă sau de canal sau de o altă parte, este tăiat, iar turnarea poate fi finisată prin prelucrare sau în alte moduri. În comparație cu turnarea în nisip, matrițele în care se produc piese turnate din nisip sunt utilizate o singură dată. Componenta turnată într-o matriță gravitațională este îmbunătățită în mod semnificativ în ceea ce privește eficiența producției și consistența produsului, deoarece matrițele metalice din turnarea gravitațională pot fi reutilizate.

Diferite opțiuni de finisare a suprafeței pentru turnarea gravitațională sub presiune

Un alt avantaj al turnării sub presiune prin gravitație este acela că poate permite obținerea unor piese cu finisaje de suprafață netede și constante direct din matriță. Cu toate acestea, în funcție de cerințele funcționale și estetice ale produsului final, pot fi adăugate la procesul de finisare alte tehnici (tehnici) de finisare a suprafeței pentru a îmbunătăți aspectul, durabilitatea sau pentru a pregăti piesa pentru procese ulterioare, cum ar fi vopsirea sau placarea. Cele mai frecvent utilizate finisaje de suprafață pentru piesele turnate sub presiune sunt enumerate mai jos:

1. As-Cast Finish

Este suprafața naturală care rezultă direct din procesul de turnare. Cu toate acestea, dacă este pregătită corespunzător, iar condițiile de proces sunt optime, turnarea prin gravitație poate produce o suprafață destul de netedă în comparație cu turnarea cu nisip. Componentele interne sau piesele pentru care aspectul nu este critic acceptă de obicei ca suprafețe turnate.

2. Grătare / sablare cu nisip

Acest proces constă în sablarea cu alice, propulsarea unor mici bile de oțel sau ceramice pe suprafața de turnare pentru a îndepărta calcarul, scânteia sau orice reziduuri. Acest proces produce o textură mată uniformă a suprafeței, precum și curăță suprafața mai bine și este foarte potrivit pentru piesele care trec ulterior prin finisare, cum ar fi acoperirea cu pulbere sau vopsirea. 

3. Lustruire

Îndepărtarea mecanică a imperfecțiunilor minore este utilizată pentru lustruire pentru a îmbunătăți netezimea și strălucirea suprafeței. În special piesele estetice și acolo unde este necesară o frecare mai redusă. Șlefuirea poate fi o lustruire de bază, manuală sau automată, sau poate cuprinde un finisaj în oglindă.

4. Acoperire cu pulbere

În acoperirea cu pulbere, pulberea este aplicată pe suprafața piesei turnate și întărită la căldură, formând un strat dur și protector. Rezistența excelentă la coroziune, impact și UV a făcut-o potrivită pentru componente auto și componente de exterior produse în aluminiu turnat prin gravitație.

5. Anodizare

Piesele din aluminiu turnate gravitațional au multe motive de alegere pentru alegerea anodizării. Suprafața este îngroșată electrochimic de un strat de oxid natural, care îmbunătățește rezistența la coroziune și oferă posibilitatea de a personaliza culoarea. Suprafețele anodizate sunt durabile, culorile nu se vor obosi și au un aspect elegant, profesional.

6. Prelucrarea pentru suprafețe de precizie

În multe cazuri, piesele turnate gravitațional sunt cel puțin parțial prelucrate după turnare, în special pentru a obține toleranțe exacte sau pentru a netezi suprafețele critice. Prelucrarea CNC este utilizată pentru a rafina fețele plate și filetele, precum și zonele de etanșare în care nevoia de precizie depășește capacitatea matriței în sine.

7. Vopsire și acoperire

Piesele care necesită marcare, codificare cromatică sau protecție pot fi realizate prin oricare dintre metodele utilizate în vopsirea umedă convențională. Aplicarea straturilor de vopsea se face, de obicei, fie manual, fie cu ajutorul unor linii automate de pulverizare, frecvent după curățarea sau amorsarea suprafeței.

8. Cromare / Tratamente chimice

Se pot aplica acoperiri de cromare sau de conversie chimică pentru o protecție sporită împotriva coroziunii, precum și pentru îmbunătățirea aderenței vopselei. Pelicula de protecție pasivă produsă de astfel de tratamente are o influență redusă asupra dimensiunilor, dar protejează suprafața aluminiului.

Avantajele turnării prin gravitație

Proprietățile mecanice superioare sunt unul dintre principalele motive pentru care producătorii preferă turnarea prin gravitație. Ca urmare, piesele turnate produse prin acest proces tind să aibă mai puține goluri de aer, sau porozități, și, prin urmare, și în consecință, componente mai puternice și mai fiabile.

Alte beneficii cheie includ:

• Precizie dimensională ridicată: Turnarea prin gravitație menține toleranțe strânse și detalii fine pe piesele care sunt fabricate.
• Finisaj suprafață netedă: Deoarece matrițele metalice au un finisaj de suprafață mai bun, post-procesarea este redusă.
• Repetabilitate: Matrițele pot fi reutilizate, astfel încât producătorii pot crea cantități mari cu același nivel de calitate.
• Eficiența materialului: Risipa de metal este redusă la minimum atâta timp cât sunt utilizate modele adecvate de gating și alimentare.

Turnarea prin gravitație a aluminiului este chiar și astăzi opțiunea pentru industria care dorește să producă piese ușoare, puternice și rezistente la coroziune.

Aluminum Gravity Die Casting?

Turnarea prin gravitație a aliajelor de aluminiu este o metodă prin care o matriță metalică (sau matriță) de turnare prin gravitație este umplută cu aliaj de aluminiu topit numai sub forța gravitației. În general, aceste matrițe sunt realizate din oțel sau fontă datorită rezistenței la uzură și capacității lor de a suporta o serie de cicluri termice. Caracteristica definitorie a acestui proces este simplitatea sa, neexistând nicio presiune externă utilizată pentru a împinge metalul în matriță. În schimb, fluxul este controlat doar de gravitație.

Turnarea prin gravitație a aluminiului este unul dintre avantajele care minimizează defectele interne. Captarea aerului este minimizată, ceea ce, la rândul său, minimizează porozitatea, deoarece matrița se umple foarte lent și natural. Se obțin componente turnate cu o integritate și o performanță mai bune, precum și o rezistență mai mare. Prin urmare, această metodă este preferată pe scară largă în rândul producătorilor pentru producerea de piese bune și de precizie.

Aliaje comune de aluminiu utilizate în turnarea prin gravitație

Alegerea aliajului adecvat este esențială în turnarea gravitațională a aluminiului. Diferitele aliaje au fost fiecare concepute pentru diferite caracteristici, în funcție de aplicație. O defalcare a acestor aliaje de aluminiu utilizate în mod obișnuit poate fi făcută în funcție de compoziția lor, proprietățile mecanice și aplicațiile industriale, după cum urmează.

Acest tabel oferă o comparație simplă, una lângă alta, a diferitelor metode de turnare în funcție de mai mulți factori importanți. Acesta oferă producătorilor o idee cu privire la metoda de turnare care este cea mai potrivită pentru a satisface nevoile lor.

Aplicații ale turnării prin gravitație

Deoarece turnarea gravitațională are avantajul de a fi adaptabilă și economică, precum și capacitatea de a produce piese de bună calitate, aceasta a fost utilizată pe scară largă în multe industrii. Acest lucru se datorează fiabilității și eficienței sale până la un punct în care poate fi de fapt utilizată ca o soluție pentru fabricarea de loturi mici și mari de componente durabile, precise și consistente. Unele dintre următoarele sunt cele mai comune aplicații ale turnării gravitaționale.

Industria auto

Mai multe aplicații ale turnării gravitaționale se găsesc în domeniul auto, printre care se numără turnarea gravitațională pentru piesele critice ale motorului, cum ar fi blocurile motorului, capetele cilindrilor, componentele suspensiei etc., carcasele transmisiei. Componentele ușoare, dar puternice, pot fi create folosind turnarea prin gravitație a aluminiului cu un raport rezistență/greutate excelent. De asemenea, este utilizat pentru a face piese, care includ carcase de cutii de viteze pentru automobile, piese de frână și colectoare de admisie pentru automobile, deoarece oferă durabilitate extremă și rezistență chimică la căldură și uzură, care sunt părți importante ale utilizării automobilelor.

Industria aerospațială

Procesul de turnare sub presiune prin gravitație este un proces important pentru industria aerospațială, pentru a produce piese cu densitate redusă, dar solide din punct de vedere structural, care trebuie să fie sigure și să funcționeze așa cum le vor permite viitoarele proiecte și aplicații. Shelton reiterează că, la fel ca în cazul majorității pieselor turnate prin gravitație, este importantă precizia și durabilitatea produsului, cum ar fi suporturile aeronavelor, piesele trenului de aterizare și secțiunile fuselajului. Din cauza necesității unui material ușor, dar fără a pierde din rezistență, turnarea prin gravitație a aluminiului este potrivită pentru aplicațiile aerospațiale.

Utilaje industriale

Metoda de turnare prin gravitație este utilizată în producția de componente durabile și cu rezistență ridicată pentru utilaje industriale, de exemplu, în carcase de pompe, carcase de angrenaje sau suporturi. Deoarece aceste piese trebuie să reziste la presiuni ridicate, la solicitări mecanice și la condiții dure de funcționare, turnarea prin gravitație realizează acest lucru prin producerea de componente robuste, cu porozitate redusă. De exemplu, piesele sunt utilizate în utilaje miniere și echipamente agricole, precum și în motoare de mare putere.

Produse de larg consum

Turnarea prin gravitație este, de asemenea, benefică pentru sectorul produselor de consum, și anume vase de gătit, corpuri de iluminat și feronerie decorativă. De exemplu, turnarea prin gravitație este utilizată pentru a produce articole care includ tigăi din aluminiu turnat, chiuvete de bucătărie și suporturi de iluminat, deoarece permite obținerea unor finisaje de suprafață bune și a stabilității formei de turnare.

Piesele artistice și componentele arhitecturale, cum ar fi statuile, panourile decorative și feroneria pentru uși și ferestre sunt, de asemenea, realizate prin procesul de turnare prin gravitație. Versatilitatea turnării prin gravitație înseamnă că este un proces esențial într-o gamă largă de industrii, combinând o economie bună cu o performanță bună.

Materiale utilizate în turnarea gravitațională sub presiune

Un proces de turnare foarte versatil este turnarea sub presiune prin gravitație, care poate fi utilizată pentru a turna o mare varietate de materiale. Partea crucială este selectarea corectă a materialului, deoarece de aceasta depind în mod direct rezistența și performanța produsului final. Aliajele de aluminiu, zinc, cupru și magneziu sunt cele mai comune materiale utilizate în turnarea sub presiune prin gravitație, dar pot fi utilizate și alte tipuri de metale și aliaje în funcție de cerințele piesei care urmează să fie produsă.

1. Aliaje de aluminiu

Aliajele de aluminiu sunt de departe materialele cele mai utilizate în turnarea sub presiune prin gravitație datorită raportului excelent rezistență/greutate, rezistenței excelente la coroziune și proprietăților de turnare. De obicei, acestea își găsesc aplicații în industria auto, aerospațială și a utilajelor industriale.

Unele aliaje de aluminiu cheie includ:

• A356: A356 are o rezistență bună, ductilitate și o prelucrabilitate excelentă și este aplicat pe scară largă la blocul motor, carcasa și suportul utilizat în domeniile auto și aerospațial.
• A380: Acest aliaj are o fluiditate excelentă, etanșeitate la presiune și rezistență moderată. În general, fierul este utilizat pe scară largă pentru fabricarea blocurilor motor, carcaselor și elementelor de transmisie.
• A413: Dacă se găsește, o bună prelucrabilitate și un aliaj de înaltă rezistență cu o bună etanșeitate la presiune; acest lucru se găsește uneori în cilindrii hidraulici, supape și pompe.

Eficacitatea ridicată a turnării prin gravitație a aluminiului se datorează în principal combinației de proprietăți ușoare și rezistență mecanică.

2. Aliaje de zinc

Aliajele de zinc sunt frecvent utilizate în turnarea sub presiune prin gravitație, deoarece piesele care necesită o bună rezistență, duritate și rezistență la coroziune cu o greutate redusă sunt comune. Zincul este un material relativ necostisitor, care are o fluiditate foarte bună și permite realizarea de modelări și detalieri complexe.

Aliajele de zinc utilizate în mod obișnuit includ:

• ZA8: Are rezistență ridicată, ductilitate moderată și stabilitate dimensională bună. Este adesea utilizat în producția de piese turnate sub presiune cu toleranțe strânse.
• Zamak: Acesta este un grup de aliaje de zinc, deosebit de populare pentru piese auto, hardware și piese turnate decorative pentru rezistența lor bună la coroziune și turnabilitate.

Turnarea prin gravitație a zincului este frecvent utilizată în aplicații durabile care necesită toleranțe strânse în hardware, carcase electronice și produse de larg consum.

3. Aliaje de magneziu

Aliajele de magneziu sunt ușoare și au o rezistență ridicată, fiind astfel potrivite pentru aplicații cu reducere a greutății. Una dintre cele mai populare utilizări ale turnării gravitaționale sub presiune a magneziului este industria auto și aerospațială pentru piese structurale ușoare.

Principalele aliaje de magneziu utilizate în turnarea gravitațională sub presiune sunt:

• AM60: Rezistența și duritatea acestui aliaj de magneziu sunt ridicate și se sudează ușor; aceste aliaje au fost utilizate în componente structurale și piese auto.
• AZ91D: AZ91D este cunoscut ca având o bună rezistență la coroziune și un raport rezistență/greutate bun și este utilizat în aplicații aerospațiale, inclusiv suporți și carcase.

Magneziul este deosebit de valoros în industrii precum cea aerospațială sau auto, datorită raportului său ridicat rezistență/greutate, care permite reducerea greutății în contextul lipsei de pierderi de performanță.

4. Aliaje de cupru

Turnarea prin gravitație este utilizată pentru aliajele de cupru cu rezistență ridicată, rezistență la uzură și conductivitate termică excelentă. Piesele care trebuie să reziste la temperaturi ridicate și la uzură sunt adesea realizate din cupru sub diferite forme aliate, cum ar fi aliajele sale pe bază de cupru, bronzurile și bronzul.

Aliajele de cupru frecvent utilizate:

• C356: Acest aliaj este utilizat pentru piese care necesită rezistență ridicată și rezistență la uzură, cum ar fi inele de piston, piese de motor și utilaje industriale.
• C443: Este un aliaj de alamă, de obicei pentru rezistență la coroziune și rezistență, în aplicații marine sau auto.

Aprecierea capacității aliajelor de cupru de a rezista în medii extrem de adverse, cum ar fi temperaturile ridicate, a determinat utilizarea lor în domenii precum motoarele marine, schimbătoarele de căldură și aparatele electrice, cum ar fi comentatoarele.

5. Alte aliaje

Alte aliaje speciale pot fi utilizate, în funcție de proprietățile dorite ale produsului final, în turnarea sub presiune prin gravitație, pe lângă materialele mai comune. Unele dintre acestea includ:

• Aliaje de plumb: În aplicațiile în care este necesară o densitate ridicată, folia este utilizată în aplicații care implică contragreutăți și ecranare.
• Aliaje de staniu: Folosit pentru fabricarea de piese mici, mici și precise utilizate în fabricarea de electronice și articole decorative.

Aceste materiale sunt alese pe baza proprietăților lor, care variază de la rezistența la coroziune la conductivitatea termică, la densitate și altele. Utilizarea turnării prin gravitație permite utilizarea unei varietăți de materiale pentru a obține proprietăți personalizate ale produsului.

Inovații în turnarea prin gravitație

Îmbunătățirea în continuare a procesului de turnare prin gravitație s-a datorat progreselor recente în ceea ce privește software-ul de simulare, automatizarea și proiectarea matrițelor turnate. În prezent, inginerii pot simula curgerea și solidificarea metalului topit și, astfel, pot optimiza proiectarea matriței și evita defectele.

Aceasta depinde, de asemenea, de automatizare. Cu toate acestea, turnarea metalului, extragerea pieselor turnate, precum și aventurarea în etape de postprocesare de bază pentru brațele robotizate sunt adesea utilizate. Inovațiile reduc costurile forței de muncă și asigură, de asemenea, siguranța la locul de muncă. În ceea ce privește turnarea prin gravitație a aluminiului, dezvoltări precum asistența la vid și acoperiri îmbunătățite ale matriței au reușit, de asemenea, să reducă porozitatea și să prelungească durata de viață a matriței.

Impactul asupra mediului și durabilitatea

În această epocă în care sustenabilitatea câștigă teren, turnarea prin gravitație se dovedește a fi relativ ecologică. Dacă matrițele sunt reutilizate, aceasta va duce, de asemenea, la mai puține deșeuri, iar deșeurile metalice utilizate vor fi adesea reciclate și reutilizate în cadrul procesului.

În plus, aluminiul, unul dintre cele mai utilizate în turnarea sub presiune a aluminiului, este foarte reciclabil. În cele din urmă, procesul utilizează mai puțină energie decât alte metode de fabricație, mai ales atunci când tehnologia este optimizată prin cuptoare moderne și sisteme de control al procesului.

Turnarea prin gravitație vs. alte metode de turnare

Deși turnarea prin gravitație este o tehnică utilizată pe scară largă, aceasta nu este singura metodă de creare a pieselor metalice. Diferitele metode de turnare au diverse avantaje pentru producător, în funcție de cerințe. În comparație cu alte metode de turnare, care includ turnarea în nisip, turnarea sub presiune înaltă, turnarea în investiție și turnarea sub presiune joasă, turnarea sub presiune gravitațională permite producătorului să ia o decizie în cunoștință de cauză cu privire la tipul de turnare care este cel mai potrivit pentru cerințele sale specifice. 

Turnare prin gravitație vs. Turnare cu nisip

Există o diferență majoră între materialul matriței de turnare prin gravitație și cel de turnare în nisip. În cazul turnării sub presiune prin gravitație, matrițele permanente sunt adesea din fontă sau oțel, iar matrițele turnate în nisip sunt de unică folosință. Ca urmare, acest lucru duce la unele diferențe majore în ceea ce privește finisarea suprafeței și precizia dimensională.

Finisajul suprafeței este mai neted decât cel al pieselor turnate cu nisip și este mult mai uniform. De asemenea, consistența dimensională este mai bună. Cu toate acestea, procesul de turnare în nisip este mai flexibil dacă formele sunt mai mari sau mai complexe. În plus, turnarea în nisip are costuri inițiale de scule mai mici și, prin urmare, este mai rentabilă pentru rularea de cantități mici sau piese mari. Turnarea prin gravitație este mai puțin costisitoare pentru producția de piese de volum mediu sau mare și oferă o calitate și o consistență mai bune pentru piesă.

Turnare sub presiune înaltă vs. turnare sub gravitație.

Modul în care metalul topit este introdus în matriță este una dintre principalele diferențe dintre turnarea sub presiune înaltă și turnarea sub gravitație. Turnarea prin gravitație este un tip de fontă care permite metalului topit să intre în cavitatea matriței datorită forței gravitaționale, prin urmare un proces de umplere mai lent și mai controlat. Acest lucru menține porozitatea scăzută și întărește, îmbunătățește fiabilitatea pieselor.

Cu toate acestea, turnarea sub presiune înaltă necesită presiune hidraulică pentru a împinge metalul topit în cavitatea matriței la o viteză mult mai mare. Deși este rapidă pentru a produce forme complexe, este mai susceptibilă la o porozitate mai mare în produsul final. Din acest motiv, turnarea sub presiune prin gravitație este utilizată mai ales dacă sunt necesare rezistență mecanică și porozitate redusă, de exemplu, componente auto și piese structurale. Deși mai rapidă, turnarea sub presiune înaltă poate fi mai potrivită pentru piesele în care detaliile sunt mici și viteza este critică.

Turnare prin gravitație vs. turnare prin investiții 

O altă modalitate care se deosebește de turnarea prin gravitație este turnarea prin investiții sau turnarea cu ceară pierdută. Turnarea prin investiții este unul dintre cele mai precise procese și necesită realizarea unei versiuni în ceară a piesei, acoperirea acelei forme de ceară cu un înveliș ceramic, apoi topirea cerii și crearea unei forme. Cu toate acestea, piesele detaliate și de înaltă calitate sunt obținute numai prin acest proces, motiv pentru care este foarte potrivit pentru industriile care se bazează foarte mult pe piese, cum ar fi industria aerospațială, dispozitivele medicale și bijuteriile.

Dar, în timp ce turnarea pentru investiții este destul de complicată și necesită termene de execuție mai lungi, este mai scumpă. Cu toate acestea, spre deosebire de turnarea gravitațională sub presiune, turnarea gravitațională sub presiune este mai rapidă și mai puțin costisitoare, în special pentru piesele care nu necesită același nivel de detalii complexe. Turnarea pentru investiții este cunoscută pentru acuratețea și finisarea suprafeței, dar turnarea prin gravitație utilizează o soluție mai puțin costisitoare pentru producția de piese funcționale cu proprietăți mecanice bune în volume de producție medii și mari.

Turnare sub presiune joasă vs. Turnare prin gravitație

O altă tehnică care se bazează pe turnarea sub presiune este turnarea sub presiune redusă, care utilizează o presiune controlată pentru a presuriza matrița cu metal topit. Acest lucru duce la o umplere mai uniformă și la o densitate mai mare a materialului care poate îmbunătăți câteva defecte potențial problematice, cum ar fi golurile și porozitatea.

În cazul turnării sub presiune prin gravitație, costul echipamentelor și al matrițelor este mai mic decât cel al turnării sub presiune joasă, însă piesele rezultate sunt mai puțin bune, atât cu imperfecțiuni materiale, cât și cu defecte produse. Este mai complex decât sistemul actual de joasă presiune, dar se pretează la o producție de volum mai mare, de calitate superioară, la un cost mai mic decât toate sistemele actuale de joasă presiune. Fiind ușor mai puțin controlabilă în ceea ce privește fluxul de metal, turnarea sub presiune prin gravitație (sau turnarea sub presiune joasă) este în continuare o modalitate mai convențională și mai economică de a produce componente de complexitate medie, cum ar fi piesele pentru motoare auto și componentele structurale din majoritatea industriilor. 

Tabel comparativ: Gravity Die Casting vs. Alte metode de turnare

Limitări ale turnării prin gravitație

Turnarea gravitațională sub presiune are unele limitări, dar are și o serie de avantaje, cum ar fi o bună precizie dimensională, o bună finisare a suprafeței, o bună rezistență mecanică etc. Pentru a selecta procesul de fabricație potrivit pentru o anumită aplicație, trebuie să se înțeleagă aceste dezavantaje.

1. Costuri inițiale ridicate ale uneltelor

Costul matriței (matriței) este principalul dezavantaj al turnării prin gravitație. Costul uneltelor poate fi substanțial, deoarece procesul utilizează matrițe metalice permanente (de obicei din oțel sau fontă). Deoarece turnarea sub presiune prin gravitație este economică doar pentru producția de volum mediu sau mare, aceasta se realizează de obicei doar în acest mod. Turnarea în nisip poate fi procesul mai costisitor pentru volumele mici de producție.

2. Complexitate de proiectare limitată

Cu toate acestea, formele care sunt extrem de complexe sau au caracteristici interne complexe sunt mai puțin potrivite pentru a fi fabricate prin procesul de turnare sub presiune. Deoarece metalul topit nu curge în matriță sub nicio altă presiune decât cea a gravitației, este posibil să nu poată umple foarte bine cavitățile foarte subțiri sau adânci din matriță. Decupajele, găurile fine sau pereții extrem de subțiri sunt caracteristici care sunt mai dificil de obținut în comparație cu turnarea prin investiții sau turnarea la presiune înaltă.

3. Timp de răcire mai lung

În timp ce timpii de răcire și solidificare în turnarea sub presiune înaltă pot fi destul de scurți, timpii de răcire și solidificare în turnarea sub presiune gravitațională pot fi mai lungi. Astfel, acest lucru poate încetini durata totală a ciclului și rata de producție. În ceea ce privește aplicațiile de producție mai rapide și de mare viteză, aceasta poate să nu fie cea mai bună alegere.

4. Compatibilitate limitată a materialelor

Deși turnarea prin gravitație poate fi utilizată cu toate metalele neferoase, aceasta este mai eficientă cu aluminiul și mai puțin eficientă cu aliajele de zinc și magneziu. Cu toate acestea, punctele de topire ridicate ale materialelor feroase, cum ar fi oțelul sau fierul, le fac nepotrivite pentru acestea, deoarece punctul de topire slăbește matrița și îi reduce durata de viață. În consecință, gama de aplicații ale turnării sub presiune prin gravitație este limitată.

5. Uzura și întreținerea matrițelor

Matrițele metalice utilizate în turnarea prin gravitație se uzează și se obosesc termic în timp, deoarece sunt încălzite și răcite în mod repetat. Acest lucru cauzează degradarea suprafețelor matrițelor și poate duce la componente defecte dacă întreținerea nu este efectuată corect. Întreținerea regulată și eventuala înlocuire a matrițelor generează costuri operaționale.

6. Funcționare manuală sau semiautomatizată

Cu toate acestea, turnarea sub presiune prin gravitație este mai puțin automatizată decât alte metode de turnare, cum ar fi turnarea sub presiune de înaltă presiune. Turnarea manuală sau semiautomată a metalului topit în matriță ar putea fi făcută pe variabilitatea calității și ar reduce dependența de forță de muncă. De asemenea, este mai puțin eficientă în medii de volum mare cu producție complet automatizată

Concluzie 

Turnarea prin gravitație este un proces de fabricație important. Această tehnică constă în utilizarea gravitației pentru a încărca matrițele cu metal topit, pentru a obține piese de înaltă calitate și fiabile, cu finisaje de suprafață și proprietăți mecanice excelente. Este unic, în special în industria auto, aerospațială și a utilajelor industriale, unde rezistența, consistența și durabilitatea nu pot fi compromise. Procesul poate fi aplicat pentru turnarea gravitațională a aluminiului sau turnarea gravitațională de bază a aluminiului și poate aprovizionarea producătorului cu o modalitate rentabilă și eficientă de turnare a aluminiului prin gravitație pentru game de volume de producție de la mediu la mare. Turnarea gravitațională sub presiune rămâne o metodă simplă utilizată timp de mai mulți ani datorită combinației sale de simplitate și performanță.

Un avantaj major al acestui proces este că este versatil. Poate prelucra toate tipurile de metale neferoase, turnarea prin gravitație a aluminiului fiind cea mai populară, deoarece aluminiul este ușor, rezistent la coroziune și reciclabil. Precizie dimensională și repetabilitate mai bune, deoarece turnarea prin gravitație utilizează matrițe metalice permanente, ceea ce contribuie, de asemenea, la asigurarea faptului că fiecare piesă respectă standardele industriei. Astăzi, procesul de turnare sub presiune prin gravitație a evoluat pentru a satisface nevoia tot mai mare a industriilor de soluții bune, puternice și ușoare. Această metodă se asigură că este durabilă, că reduce costurile și că produce produse consistente pentru a fi utilizate în producerea componentelor motorului, a pieselor de mașini sau a elementelor structurale.

Întrebări frecvente

1. Care este diferența uriașă dintre turnarea gravitațională și turnarea de înaltă presiune?

Turnarea sub presiune prin gravitație utilizează doar gravitația pentru a umple matrița, iar turnarea sub presiune de înaltă presiune utilizează presiunea hidraulică. Deși este mai lentă din cauza mai multor etape, turnarea prin gravitație produce piese mai dense și mai fiabile.

2. De ce aluminiul este utilizat în mod obișnuit pentru turnarea prin gravitație?

În conformitate cu Aluminum for Swordfish Applicability to Casting Technology (a.k.a. Acest ghid), aluminiul este ușor, rezistent la coroziune și are o conductivitate termică excelentă, ceea ce înseamnă că este potrivit pentru aplicațiile de turnare prin gravitație în industria auto și aerospațială.

3. Este turnarea prin gravitație potrivită pentru producția de loturi mici?

Turnarea prin gravitație este cea mai reușită pentru producția de volum mediu spre mare, datorită costului matrițelor permanente. Turnarea în nisip este de obicei mai economică decât pentru loturile mici.

4. Care este condiția de mediu a turnării gravitaționale?

Este un articol destul de ecologic, deoarece nu necesită utilizarea unor materiale foarte poluante, cum ar fi plasticul. Procesele moderne utilizează mult mai puțină energie, pe lângă faptul că reduc și deșeurile cu ajutorul matrițelor reutilizabile.