Odlewanie ciśnieniowe

Odlewanie ciśnieniowe polega na wtłaczaniu pod wysokim ciśnieniem ciekłego metalu do wnęki formy odlewniczej. Stosuje się go dla stopów: Al, Zn, PB, Sn, Mg, i Cu.

Cechami charakterystycznymi odlewania ciśnieniowego to:

• wysoka wydajność dedykowana szczególnie do wieloseryjnej produkcji,
• duża trwałość form,
• małe odchyłki i stabilizacja wymiarowa odlewów,
• mała chropowatość powierzchni,
• ograniczenie lub wyeliminowanie obróbki skrawaniem, czyszczenia i wykańczania powierzchni detali,
• uzyskanie lepszych własności fizycznych i chemicznych w porównaniu do pozostałych metod odlewania,
• możliwość wykonywania detalio złożonym kształcie,
• uzyskiwanie lżejszych odlewów w stosunku do form piaskowych,
• możliwość wykonywania złożonych oraz cienkościennych odlewów z wkładkami (wtopami).

Do czynników ograniczających zastosowanie odlewania ciśnieniowego zaliczamy:

• duże nakłady inwestycyjne w maszyny ciśnieniowe, piece stanowiskowe, systemy topienia i załadunku metalu,
• długi okres przygotowania produkcji wynikający z konieczności wykonania formy ciśnieniowej,
• ograniczona wielkość i ciężar odlewów,
• możliwość wykonywania odlewów tylko z wybranych stopów odlewniczych,
• skłonność do porowatości detali.

Do odlewania ciśnieniowego służą maszyny ciśnieniowe. Podstawową cechą klasyfikacji tej grupy maszyn jest ich podział na maszyny gorącokomorowe i zimnokomorowe. Maszyny gorącokomorowe stosuje się do odlewania stopów łatwotopliwych: Pb, Sn, Zn oraz przy specjalnej konstrukcji do odlewania stopów Mg. Maszyny zimnokomorowe stosuje się do odlewania skomplikowanych ciśnieniowych odlewów ze stopów Mg oraz odlewów ze stopów Al i Cu.

Narzędziem służącym do odlewania jest forma odlewnicza. Składa się ona z następujących grup elementów:

• wkłady nadające kształt odlewom,
• elementy zapewniające sztywność i stabilność konstrukcji: płyty form i wypychaczy, obudowy,
• siłowniki i mechanizmy umożliwiające poruszanie się części ruchomych formy,
• elementy instalacji grzewczo-chłodzącej umożliwiające utrzymanie optymalnej temperatury formy,
• wypychacze pozwalające na usunięcie odlewu z formy.

Proces powstawania odlewu można podzielić na następujące etapy:

• smarowanie obu połówek formy specjalnym środkiem,
• zamknięcie formy,
• smarowanie tłoka,
• zalanie komory wlewowej ciekłym metalem,
• opcjonalne usunięcie powietrza z formy za pomocą systemu próżniowego,
• wypełnienie formy metalem pod ciśnieniem za pomocą tłoka,
• stygnięcie ciekłego metalu w formie i krzepnięcie odlewu,
• otwarcie formy,
• wyciągnięcie odlewu z formy,
• stygnięcie i obniżenie temperatury odlewu.

Wykonane odlewy poddawane są kolejnym operacjom technologicznym, z czego najczęściej stosuje się: usunięcie układu wlewowego / okrawanie, czyszczenie, obróbka ścierno-wibracyjna, obróbka mechaniczna, mycie, pakowanie.

Dobry odlew musi być od właściwie zaprojektowany i skonstruowany. W jego konstrukcji należy unikać:

• ostrych przejść,
• nierównomiernych grubości ścianek,
• zbyt grubych ścianek i obszarów,
• cienkich miejsc i żeber,
• dużych powierzchni bez wzmocnienia naroży i żeber.

W celu ograniczenia porowatości detali i usunięcia z nich powietrza w konstrukcji form stosuje się kanały odpowietrzające oraz przelewy.

Dla utrzymania możliwie stałej i technologicznie wymaganej temperatury formy stosuje się jej chłodzenie. Chłodzone są płyty główne, a czasem również wkładki i nieruchome rdzenie.

Materiały na formy powinny charakteryzować się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, wytrzymałością na zmęczenie i pełzanie w podwyższonych temperaturach, odpornością na działanie korodujące i erozję ciekłego metalu, odpornością na ścieranie, dobra przewodnością cieplną, stabilizacją wymiarową po obróbce cieplnej oraz wystarczającą obrabialnością. Decydującymi warunkami obciążenia są udary mechaniczne i cieplne.