Hogyan működik a présöntés? Az automatikus öntőalkatrészek mögötti folyamat

A présöntés úgy működik, hogy az olvadt fémet egy újrafelhasználható acélformába kényszerítik nagy nyomás alatt, ahol másodpercek alatt megszilárdul egy precíz, már-már kész darabká. Az olvadt fémet, jellemzően alumíniumot, cinket vagy magnéziumot, nagyjából 1000-20 000 psi (7-138 MPa) nyomással fecskendezik be, kitölti a formaüreg minden részletét, gyorsan lehűl, és olyan alkatrészként kilökődik, amelynél gyakran alig kell többet megnyírni, mielőtt használatra készen áll. A sebesség, az ismételhetőség és a méretpontosság ezen kombinációja pontosan ezért a fröccsöntés a standard folyamat a legtöbb mögött. öntő alkatrészek , a motorblokkoktól a sebességváltóházakig.

Az alábbi szakaszok végigvezetik a folyamat egyes szakaszait, a melegkamrás és hidegkamrás gépek közötti különbséget, a kifejezetten az automata öntéshez használt ötvözeteket és nyomásokat, valamint az öntés minőségének megítélését.

A présöntési folyamat lépésről lépésre

Minden présöntési ciklus ugyanazt a magsorrendet követi, függetlenül a használt géptípustól vagy ötvözettől. Ezeknek a lépéseknek a megértése megmagyarázza, hogy a présöntéssel miért lehet naponta több ezer azonos alkatrészt elkészíteni, minimális eltéréssel.

Az alapvető gyártási lépések

1. Tisztítsa meg és kenje meg az acélszerszám két felét, majd zárja le és szorítsa össze őket
2. Olvassa meg a fémrúdokat egy kemencében, és tartsa a folyékonyság érdekében ideális öntési hőmérsékleten
3. Mérje be az olvadt fémet a sörétkamrába az adott gépciklushoz
4. Fecskendezze be a fémet a szerszámüregbe egy hidraulikus dugattyú segítségével nagy nyomással és sebességgel
5. Tartsa a nyomást, amíg a szerszám vízhűtött, és a fém megszilárdul, gyakran egy másodperc alatt
6. Nyissa ki a szerszámot, és dobja ki a kész öntvényt a kilökőcsapok segítségével
7. Vágja le a felesleges vakut és futószalagokat, majd alkalmazzon bármilyen szükséges felületkezelést, például eloxálást vagy porszórt

A ciklus teljes befecskendezéstől megszilárdításig terjedő része csak ezredmásodperctől néhány másodpercig tarthat , ami lehetővé teszi, hogy egyetlen présöntőgép több ezer azonos alkatrészt készítsen egyetlen műszakban.

Forró Kamra vs Hidegkamra Die Casting

A két öntvénycsaládot a fém megolvadásának helye választja szét. In melegkamrás présöntvény , a kemence közvetlenül a gépbe van beépítve, és egy dugattyú az olvadt fémet egy süllyesztett "libanyakú" csövön keresztül nyomja a szerszámba. In hidegkamrás présöntvény , az olvadt fémet egy külön kemencéből egy fűtetlen lövőkamrába öntik, mielőtt egy hidraulikus dugattyú nagy nyomással a szerszámba kényszeríti.

Főbb különbségek egy pillantásra

Az alumínium magas olvadáspontja idővel károsítaná a forró kamra elmerült libanyakát, ezért szinte minden alumínium öntvény alkatrész, beleértve a motorblokkokat és a sebességváltó házakat, hidegkamrás présöntéssel készül nem pedig a cink és más alacsony olvadáspontú ötvözetek számára fenntartott forrókamrás módszert.

Nagynyomású vs. alacsony nyomású présöntés autóalkatrészekhez

A meleg-/hidegkamra-felosztáson túl a présöntést az is besorolja, hogy mekkora nyomás kényszeríti a fémet a formába, és ez a választás jelentősen befolyásolja, hogy egy eljárás mely öntési alkatrészekre alkalmas.

Nagynyomású présöntés (HPDC)

A HPDC olvadt fémet fecskendez be 10 000-20 000 psi (nagyjából 30-70 MPa) , ami a leggyorsabb ciklusidőt és a legnagyobb termelési arányt biztosítja a présöntési módszerek közül. Ez az alapértelmezett választás a nagy mennyiségben öntött alkatrészekhez, például motortartókhoz, érzékelőházakhoz és motorházakhoz, ahol a sebesség és az alkatrészenkénti költség a legfontosabb.

Alacsony nyomású présöntés (LPDC)

Az LPDC jellemzően sokkal enyhébb nyomásokat használ 2-15 psi (15-100 kPa) , az olvadt fémet felfelé nyomja a szerszámba egy alacsony turbulenciájú felszállócsövön keresztül. Ez a lassabb, nyugodtabb kitöltés kevesebb belső hibával rendelkező öntvényeket eredményez, ezért az LPDC a szabványos eljárás alumínium kerekek és egyéb szerkezeti elemek ahol a terhelés alatti mechanikai integritás többet jelent, mint a nyers kimeneti sebesség.

Általános szabály, hogy ha a nyomás túl alacsony az alkatrész falvastagságához képest, előfordulhat, hogy a fém nem tölti ki teljesen a formát, mielőtt lehűlne, így hiányos szakaszok vagy gyengébb öntvény marad. A nyomásnak az alkatrész geometriájához igazítása az egyik legfontosabb folyamati döntés, amelyet a présöntő meghoz.

Általános öntvényalkatrészek és a mögöttük lévő ötvözetek

Az alumínium uralja az autóipari fröccsöntést, mert biztosítja a szilárdság-tömeg arányt, a korrózióállóságot és a hővezető képességet, amelyre a modern járműveknek szüksége van. Egyedül Japánban, Az alumíniumöntvények 76%-át és a présöntvény alkatrészek 77%-át az autóiparban használják , kiemelve, hogy ez a folyamat mennyire központi szerepet játszik az autók tényleges építésében.

Gyakran fröccsöntött autóalkatrészek és ötvözeteik

Présöntvény Az alumínium hajtóműház nagyjából 40%-os súlycsökkenést ér el a hagyományos öntöttvas egyenértékhez képest 200 Nm-t meghaladó nyomatékterhelés mellett is megtartja szerkezeti integritását. Ez a súlycsökkentés nem csak gyártási részlet: egy 1,3 tonnás autó tömegének 10%-os csökkentése körülbelül 8%-kal csökkenti az üzemanyag-fogyasztást, ezért az autógyártók egyre több alkatrészt fejlesztenek az acéltól az alumíniumöntvényig.

Hogyan ellenőrizhető a minőség az automatikus öntőalkatrészeknél

Mivel az öntött alkatrészek gyakran szerkezeti terhelést vagy nyomás alatt lévő tömítőfolyadékot hordoznak, a minőségellenőrzés nem kötelező. A gyártók még azelőtt ellenőrzik a méretpontosságot és a belső szilárdságot, mielőtt az alkatrészek elérnék a szerelősort.

Tipikus minőségi referenciaértékek

• A méretstabilitás nagyjából megtartva ±0,05 mm precíziós autóházakon
• Felületkezelési célok körül Ra ≤1,6 µm sima illeszkedő felületet igénylő alkatrészekhez
• Nagyjából alább érvényesített porozitási szintek 0,1% CMM és röntgenvizsgálaton keresztül
• A szivárgásmentességet szivárgásérzékelővel igazolják, a tipikus iparági küszöbértékek 12 ml/perc körüli alacsony nyomású kamrákban és 8 ml/perc nagynyomású kamrákban

Ezek az ellenőrzések azért fontosak, mert az öntvény átmegy a statikus szilárdsági teszten, de a telepítés után is sikertelen. A sebességváltóból és a hőciklusból származó vibráció a valós vezetés során olyan porozitást vagy szivárgási utakat tárhat fel, amelyeket a próbapadi teszt önmagában kihagyna, ezért a tömített alkatrészeket, például a sebességváltó-házakat általában jóval a névleges tervezési specifikációkon túl tesztelik jóváhagyás előtt.

Miért hagyatkoznak az autógyártók a présöntésre más módszerek helyett?

A homoköntéssel vagy a tuskóból történő CNC-megmunkálással összehasonlítva a présöntés olyan előnyök kombinációját kínálja, amelyeket nehéz összehozni a nagy mennyiségben szükséges alkatrészekkel.

Az autóipari gyártás előnyei

• Közeli háló alakú alkatrészek amelyek minimális másodlagos megmunkálást, vágási munkát és anyagveszteséget igényelnek
• Összetett geometriák egy darabban , a többrészes szerelvények egyetlen öntéssel történő helyettesítése
• Magas ismételhetőség , egyetlen matricával, amely több százezer cikluson át képes futni
• Erős újrahasznosíthatóság , mivel az alumíniumöntvények több mint 90%-a újrafelhasználható, és az öntött alumínium autóalkatrészek akár 95%-a már újrahasznosított anyagból származik
• Vékonyfalú képesség , egyes eljárásoknál akár 2 mm-es falvastagságot érnek el, miközben az ötvözettől függően akár 250 MPa szakítószilárdságot is megtartanak

A becslések szerint az alumínium présöntvény járművekben való széles körben elterjedt használata segít megtakarítani 50 millió tonna CO2 kibocsátás évente a könnyebb járművekből származó üzemanyag-megtakarítás révén. Ez a nagymértékű hatás egy olyan gyártási folyamat közvetlen eredménye, amelyre a legtöbb sofőr soha nem gondol, és minden alkalommal, amikor egy új modell gyártásba kerül, csendesen formálja a motorháztető alatti alkatrészeket.