Τι είναι η χύτευση με υπό πίεση
Η χύτευση με πίεση είναι μια διαδικασία κατασκευής που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεταλλικών εξαρτημάτων με υψηλή ακρίβεια διαστάσεων και φινίρισμα επιφάνειας. Περιλαμβάνει την εισαγωγή τηγμένου μετάλλου σε μια κοιλότητα καλουπιού υπό υψηλή πίεση. Η κοιλότητα του καλουπιού δημιουργείται από δύο σκληρυμένες χαλύβδινες μήτρες που κατεργάζονται στο επιθυμητό σχήμα.
Η διαδικασία ξεκινά με την τήξη του μετάλλου, συνήθως αλουμινίου, ψευδαργύρου ή μαγνησίου, σε έναν κλίβανο. Το τηγμένο μέταλλο στη συνέχεια εγχέεται στο καλούπι υπό υψηλή πίεση χρησιμοποιώντας μια υδραυλική πρέσα. Το μέταλλο στερεοποιείται γρήγορα μέσα στο καλούπι και τα δύο μισά του καλουπιού ανοίγουν για να απελευθερωθεί το τελικό μέρος.
Η χύτευση υπό πίεση χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή εξαρτημάτων με σύνθετα σχήματα και λεπτά τοιχώματα, όπως μπλοκ κινητήρα, περιβλήματα κιβωτίου ταχυτήτων και διάφορα εξαρτήματα αυτοκινήτων και αεροδιαστημικής. Η διαδικασία είναι επίσης δημοφιλής στην παραγωγή καταναλωτικών αγαθών, όπως παιχνίδια, μαγειρικά σκεύη και ηλεκτρονικά είδη.
Χύτευση υπό πίεση
Η χύτευση υπό πίεση είναι μια αρκετά εξειδικευμένη διαδικασία που αναπτύχθηκε περισσότερο τον 20ό αιώνα. Η βασική διαδικασία περιλαμβάνει: το λιωμένο μέταλλο χύνεται/εγχύεται σε ένα χαλύβδινο καλούπι και μέσω υψηλής ταχύτητας, σταθερής και αυξανόμενης πίεσης (στη χύτευση υπό πίεση) και ψύξης, το λιωμένο μέταλλο στερεοποιείται για να σχηματίσει ένα στερεό χυτό. Συνήθως, η ίδια η διαδικασία διαρκεί μόνο λίγα δευτερόλεπτα και είναι ένας γρήγορος τρόπος σχηματισμού μεταλλικού προϊόντος από την πρώτη ύλη. Η χύτευση υπό πίεση είναι κατάλληλη για υλικά όπως κασσίτερος, μόλυβδος, ψευδάργυρος, αλουμίνιο, μαγνήσιο έως κράματα χαλκού, ακόμη και κράματα σιδήρου όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας. Τα κύρια κράματα που χρησιμοποιούνται σήμερα στη χύτευση υπό πίεση είναι το αλουμίνιο, ο ψευδάργυρος και το μαγνήσιο. Από τις πρώτες μηχανές χύτευσης υπό πίεση, οι οποίες προσανατόλιζαν τα εργαλεία χύτευσης σε κάθετο προσανατολισμό, μέχρι το πλέον κοινό πρότυπο οριζόντιου προσανατολισμού και λειτουργίας, την τάνυση τεσσάρων ράβδων σύνδεσης και τα πλήρως ελεγχόμενα από υπολογιστή στάδια επεξεργασίας, η διαδικασία έχει εξελιχθεί με την πάροδο των ετών.
Η βιομηχανία έχει εξελιχθεί σε μια παγκόσμια μηχανή παραγωγής, κατασκευάζοντας εξαρτήματα για μια ποικιλία εφαρμογών, πολλά από τα οποία θα είναι προσβάσιμα από τον καθένα ξεχωριστά, καθώς η εφαρμογή των χυτών υπό πίεση είναι τόσο ποικίλη.
Οφέλη της χύτευσης υπό πίεση
Μερικά από τα οφέλη της χύτευσης υπό υψηλή πίεση:
• Η διαδικασία είναι κατάλληλη για παραγωγή μεγάλου όγκου.
• Παράγετε αρκετά πολύπλοκα χυτά προϊόντα γρήγορα σε σύγκριση με άλλες διαδικασίες διαμόρφωσης μετάλλων (π.χ. μηχανική κατεργασία).
• Εξαρτήματα υψηλής αντοχής που παράγονται στην κατάσταση χύτευσης (ανάλογα με τον σχεδιασμό του εξαρτήματος).
• Επαναληψιμότητα διαστάσεων.
• Δυνατότητα λεπτών τοίχων (π.χ. 1-2,5 mm).
• Καλή γραμμική ανοχή (π.χ. 2mm/m).
• Καλό φινίρισμα επιφάνειας (π.χ. 0,5-3 µm).
Η διαδικασία χύτευσης με πίεση σε θερμό θάλαμο περιλαμβάνει την τήξη μεταλλικού ιμάντα μέσα σε έναν κλίβανο που βρίσκεται κοντά/ενσωματωμένα στην σταθερή μισή πλάκα της μηχανής χύτευσης με μήτρα και την έγχυση τηγμένου μετάλλου μέσω ενός βυθισμένου εμβόλου απευθείας μέσω του λαιμού χήνας και του ακροφυσίου και στο εργαλείο χύτευσης. Ο λαιμός χήνας και το ακροφύσιο απαιτούν θέρμανση για να αποφευχθεί το πάγωμα του μετάλλου πριν φτάσει στην κοιλότητα της μήτρας. Όλο το στοιχείο θέρμανσης και τηγμένου μετάλλου αυτής της διαδικασίας είναι από όπου προέρχεται ο χαρακτηρισμός θερμός θάλαμος. Το βάρος των βλημάτων χύτευσης υπαγορεύεται από τη διαδρομή, το μήκος και τη διάμετρο του εμβόλου, καθώς και από το μέγεθος του μανικιού/θαλάμου, και το ακροφύσιο παίζει επίσης ρόλο, ο οποίος πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό της μήτρας. Μόλις το μέταλλο στερεωθεί στην κοιλότητα της μήτρας (χρειάζονται μόνο λίγα δευτερόλεπτα), η κινούμενη μισή πλάκα της μηχανής, στην οποία είναι στερεωμένο το κινούμενο μισό της μήτρας, ανοίγει και το χυτό υλικό εξάγεται από την επιφάνεια της μήτρας και αφαιρείται από το εργαλείο. Οι επιφάνειες της μήτρας στη συνέχεια λιπαίνονται μέσω ενός συστήματος ψεκασμού, η μήτρα κλείνει και η διαδικασία επαναλαμβάνεται.
Λόγω αυτού του «κλειστού» συστήματος τήξης/έγχυσης μετάλλου και της ελάχιστης μηχανικής κίνησης, η χύτευση με θερμό θάλαμο υπό πίεση μπορεί να προσφέρει καλύτερες οικονομίες στην παραγωγή. Το κράμα ψευδαργύρου χρησιμοποιείται κυρίως στη χύτευση με θερμό θάλαμο υπό πίεση, η οποία έχει αρκετά χαμηλό σημείο τήξης, γεγονός που προσφέρει περαιτέρω οφέλη για χαμηλή φθορά στις μηχανές (χύτρα, λαιμός χήνας, χιτώνιο, έμβολο, ακροφύσιο) και επίσης χαμηλή φθορά στα εργαλεία χύτευσης (άρα μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου σε σύγκριση με τα εργαλεία χύτευσης αλουμινίου - υπό την προϋπόθεση αποδοχής της ποιότητας χύτευσης).
Η ονομασία ψυχρός θάλαμος προέρχεται από τη διαδικασία έγχυσης τηγμένου μετάλλου σε έναν ψυχρό θάλαμο/χιτώνιο βολών, ο οποίος είναι προσαρτημένος μέσω της σταθερής ημιπλάκας μήτρας στο πίσω μέρος του σταθερού εργαλείου ημιπλάκας. Οι κλίβανοι συγκράτησης/τήξης τηγμένου μετάλλου βρίσκονται συνήθως όσο το δυνατόν πιο κοντά στο άκρο των βολών της μηχανής χύτευσης με μήτρα, έτσι ώστε ένας χειροκίνητος χειριστής ή μια αυτόματη κουτάλα έκχυσης να μπορεί να εξάγει το τηγμένο μέταλλο που απαιτείται για κάθε βολή/κύκλο με μια κουτάλα και να το χύσει σε μια οπή έκχυσης μέσα στο χιτώνιο/θάλαμο βολών. Μια άκρη εμβόλου (η οποία είναι ένα φορετό και αντικαταστάσιμο εξάρτημα, κατεργασμένο με ακρίβεια στην εσωτερική διάμετρο του χιτωνίου βολών με πρόβλεψη για θερμική διαστολή) που συνδέεται με το έμβολο της μηχανής ωθεί το τηγμένο μέταλλο μέσω του θαλάμου βολών και στην κοιλότητα της μήτρας. Η μηχανή χύτευσης με μήτρα, όταν της ζητηθεί, θα εκτελέσει το πρώτο στάδιο για να ωθήσει το τηγμένο μέταλλο πέρα από την οπή έκχυσης στο χιτώνιο. Περαιτέρω στάδια λαμβάνουν χώρα υπό αυξημένες υδραυλικές πιέσεις από το έμβολο για την έγχυση του τηγμένου μετάλλου στην κοιλότητα της μήτρας. Η όλη διαδικασία διαρκεί δευτερόλεπτα, η γρήγορη και εντεινόμενη πίεση καθώς και η πτώση της θερμοκρασίας του μετάλλου προκαλούν τη στερεοποίηση του μετάλλου στην κοιλότητα της μήτρας. Η κινούμενη ημιπλάκα της μηχανής χύτευσης με υπό πίεση ανοίγει (στην οποία είναι στερεωμένο το κινούμενο μισό του εργαλείου χύτευσης) και εκτινάσσει το στερεοποιημένο χυτό από την επιφάνεια της μήτρας του εργαλείου. Το χυτό αφαιρείται, οι επιφάνειες της μήτρας λιπαίνονται με σύστημα ψεκασμού και στη συνέχεια ο κύκλος επαναλαμβάνεται.
Οι μηχανές ψυχρού θαλάμου είναι κατάλληλες για χύτευση αλουμινίου με μήτρα, τα εξαρτήματα της μηχανής (χιτώνιο σφηνός, άκρη εμβόλου) μπορούν να αντικατασταθούν με την πάροδο του χρόνου, τα χιτώνια μπορούν να υποστούν μεταλλική επεξεργασία για να αυξηθεί η αντοχή τους. Το κράμα αλουμινίου τήκεται σε κεραμικό χωνευτήριο λόγω του σχετικά υψηλού σημείου τήξης του αλουμινίου και της ανάγκης μείωσης του κινδύνου συλλογής σιδήρου, ο οποίος αποτελεί κίνδυνο στα χωνευτήρια σιδηρούχων μετάλλων. Επειδή το αλουμίνιο είναι ένα σχετικά ελαφρύ μεταλλικό κράμα, επιτρέπει τη χύτευση μεγάλων και βαρέων χυτευμένων προϊόντων ή όπου απαιτείται αυξημένη αντοχή και ελαφρότητα στα χυτά προϊόντα.
