Hur fungerar högtrycksgjutning?

Högtrycksgjutning är en process där flytande metall sprutas in i en formkavitet med högt tryck och hastighet. En grundläggande uppställning består av två vertikala plattor, bolster och en rörlig platta som håller formhalvorna på plats. En hydrauliskt driven kolv används för att öppna och stänga formen. Metallen hälls sedan i en spruthylsa innan den förs in i formens hålighet.

Metaller med låg smältpunkt

Högtrycksgjutning använder en enda kolv för att tvinga smält metall genom en grind eller matarkanal, samtidigt som tryck från sju till 207 MPa appliceras. Metallen stelnar snabbt och avlägsnas sedan från formen. Under gjutningsprocessen kan en glödgning utvecklas där formens två halvor möts. Att trimma formen kan eliminera denna glödgning. Högtrycksgjutning kräver en stor mängd kapital.

Användningen av järn och koppar minskar graden av aluminiumangrepp på formarna, och koppar ökar gjutgodsets hårdhet, även om för mycket koppar kan orsaka sprickbildning. Processen kräver höga halter av Fe och kan orsaka bildandet av intermetalliska faser. Dessa intermetalliska föreningar påverkar gjutgodsets duktilitet och värmebehandlingsförmåga. Vanligtvis är denna process inte idealisk för gjutning av metaller med hög smältpunkt.

Icke-järnmetaller

Högtrycksgjutning av icke-järnmetaller är en teknik som används för att producera metalldelar med hjälp av trycksatt smälta. Denna process har sina fördelar och kan utföras med hög produktionshastighet och i specifika flöden. För att använda denna process värms formarna upp till cirka 700 °C. Trycket inuti formarna är konstant eller ökande och gör att metallen kan stanna kvar i formen tills den stelnar. När formarna släpps ut kommer den kvarvarande vätskan att rinna tillbaka in i hållugnen, medan gjutgodset avlägsnas från maskinen.

HPDC är en process som är bäst lämpad för högvolymproduktion av delar med nästan färdig form. Slammans tixotropa beteende resulterar i gjutgods med hög integritet. Högtrycksgjutningsmaskiner kan producera SSM-slam med hjälp av horisontell eller vertikal injektion och fastspänning. Processen har också framgångsrikt kommersialiserats av V-Forge och SAG.

Släta ytor

Högtrycksgjutningsprocessen producerar komponenter med utmärkt dimensionsnoggrannhet och ytjämnhet. Gjutningsprocessen kan producera komponenter med väggar så tunna som 3 mm och en ytjämnhet på 1,5 Ra. Denna process minimerar också kostnaderna för sekundär bearbetning, men den är mindre flexibel än gravitationsgjutning i sin design. Metallen eller legeringen sprutas in i formen under högt tryck, vilket resulterar i snabb fyllning och en finkornig struktur. Denna process minskar metallförlusten, påskyndar produktionen och producerar släta ytor.

Förutom att producera släta ytor, producerar högtrycksgjutning mycket komplexa delar med snäva toleranser. Eftersom metallen fyller hålrummet snabbt blir det svårt att frigöra gasen. Dessutom sätter sig gasen ofta under ytan, vilket begränsar den färdiga produktens komplexitet. Processen används ofta inom flyg- och rymdindustrin och andra industrier som kräver precision och högkvalitativa delar. Högtrycksgjutning är en idealisk lösning för en mängd olika tillämpningar.

Kostnader

Materialkostnaden för högtrycksgjutning är en viktig faktor i den totala produktionskostnaden. Mängden material som används beror på detaljens volym och densitet, samt detaljens maximala väggtjocklek. Själva formen är tillverkad av ett hårt verktygsstål. Ju högre temperaturen på den smälta metallen är, desto längre håller formen. Av denna anledning krävs ett större kanalsystem än ett litet, eftersom mindre delar kräver mindre material.

Själva gjutformen är mycket tung och väger vanligtvis mer än tusen gånger detaljens vikt. Den måste ha ytterligare kylkanaler för att förhindra att den mjuknar under det höga trycket. Den måste också ha utstötarstift för att ta bort detaljen efter gjutningsprocessen. Gjutformen måste också motstå termisk chock och inte mjukna vid gjuttemperaturen. Gjutformsmaterialen är vanligtvis gjorda av härdat verktygsstål, och dragvinklarna i separationsytorna måste vara exakta.