ZKRATKA

Odlievaciu formu pre odliatie do foriem je vysokej presnosti, opakovane použiteľný nástroj, zvyčajne vyrobený z dvoch polovíc kaleného ocele, ktorý slúži ako jadro procesu odliavania do foriem. Roztavený kov je do dutiny formy vtláčaný veľkým tlakom, čo umožňuje hromadnú výrobu komplexných kovových súčiastok. Táto metóda je známa tým, že vyrába súčiastky s vynikajúcou rozmerovou presnosťou a hladkým povrchom.

Čo je odlievacou formou pre odliatie do foriem? Vysvetlenie základného mechanizmu

Litárska forma, známa aj ako forma alebo nástroj, je sofistikovaný výrobný nástroj používaný na tom, aby roztavenému kovu dal špecifický, požadovaný tvar. Základom formy sú dve hlavné polovice: „krycia forma“, ktorá je nehybná, a „vyhadzovacia forma“, ktorá je pohyblivá. Keď sú tieto dve polovice spojené pod vysokým tlakom, vytvoria vnútornú dutinu, ktorá predstavuje presný negatív vyrobeného dielu. Tento proces je koncepčne podobný formám pre plastové vstrekovanie, no je navrhnutý tak, aby odolal extrémnym teplotám a tlakom roztavených kovov.

Základným princípom je vstrekovanie roztaveného neželezného zliatiny kovu do tejto uzavretej dutiny za vysokých rýchlostí a tlaku. Tento tlak sa udržiava aj počas tuhnutia kovu, čím sa zabezpečí vyplnenie každého detailu dutiny formy. Táto technika je kľúčová pri výrobe súčiastok s komplikovanou geometriou a tenkými stenami, ktoré by bolo ťažké vyrobiť inými lievarenskými metódami. Keď kov ochladne a ztuhne, odizolovacia polovica formy sa odsunie a vymieťací mechanizmus vytlačí hotový odliatok von.

Voľba kovu je rozhodujúca a hoci je tento proces najbežnejší pre neželezné zliatiny, nie je na ne výlučne obmedzený. Najčastejšie používané materiály v tlakovom liati pritom zahŕňajú:

• Hliníkovými ligatami
• Cínové ligatúry
• Hliníkové ligatúry
• Meďové zliatiny (napr. mosadz)

Tieto materiály ponúkajú širokú škálu vlastností, od ľahkosti a pevnosti (hliník a horčík) až po vysokú odolnosť voči korózii a dobrú odlievateľnosť (zinoček). Podľa Fictiv , tento proces je ideálny pre vysokozdružné produkčné série, kde sú najdôležitejšie konzistencia a presnosť.

Anatómia formy pre tlakové liatie: kľúčové komponenty a ich funkcie

Forma pre tlakové liatie je omnoho viac než len dutý blok ocele; ide o komplexnú zostavu presne navrhnutých komponentov, ktoré pracujú synchronizovane. Každá časť zohráva kritickú úlohu počas odlievacieho cyklu, od vedenia roztaveného kovu až po chladenie dielu a jeho čistené vysunutie. Porozumenie týmto komponentom je nevyhnutné na ocenenie inžinierskeho výkonu tohto procesu. Hlavné komponenty sú rám formy, ktorý drží všetky ostatné časti, a dutina samotná, ktorá tvorí vonkajší tvar dielu.

Cesta roztaveného kovu je riadená sieťou kanálov. Začína na prívodný kanál , kde kov vstupuje do formy z odlievacej mašiny. Odtiaľ pokračuje cez kanály , ktoré sú kanály vyfrézované do polovíc foriem, aby rozviedli kov. Nakoniec prechádza cez brana , úzky otvor, ktorým sa kov dostáva do dutiny formy. Návrh systému vedenia a vtokov je kľúčový pre kontrolu prietoku a tlaku, aby sa predišlo chybám.

Vo forme jadro tvorí vnútorné prvky súčiastky, zatiaľ čo kamerová priestor tvorí vonkajšie povrchy. Na uvoľnenie hotovej súčiastky vysunovací systém , pozostávajúca z kolíkov a dosiek, vytlačí zotvrdnutý odliatok z formy. Súčasne chladiaci systém , tvorený kanálmi, cez ktoré cirkuluje voda alebo olej, reguluje teplotu formy. Táto kontrola je nevyhnutná na riadenie času cyklu a na predchádzanie tepelnému poškodeniu nástroja. Vetracie otvory sú tiež zabudované, aby zachytili vzduch a umožnili mu uniknúť pri vstrekovaní kovu.

Bežné typy foriem a strojov pre tlakové liatie

Formy pre tlakové liatie sa často kategorizujú podľa ich štruktúry alebo podľa typu stroja, pre ktorý sú určené. Z hľadiska štruktúry môžu byť jednodielne formy, ktoré vyrobí jednu súčiastku za cyklus, alebo viacdielne formy, ktoré súčasne vyrábajú niekoľko identických súčiastok za účelom zvýšenia efektivity. Významnejším rozlíšením však je typ použitého stroja: horizontálne komorové a vertikálne komorové tlakové liacie stroje.

Tlakové liatie s horúcou komorou sa používa pri zliatinách s nízkou teplotou tavenia, ako je zinok, cín a olovo. V tomto procese je vstrekovací mechanizmus ponorený priamo do kúpeľa roztaveného kovu vo vnútri peci. To umožňuje veľmi rýchle cykly, pretože kov nie je potrebné prenášať z externého zdroja. Proces je vysoce automatizovaný a efektívny pre vysokozdružnú výrobu menších dielov.

Tlakové liatie s chladnou komorou je potrebný pri zliatinách s vysokou teplotou tavenia, najmä hliník a horčík. V tejto metóde sa presné množstvo roztaveného kovu odmeria z oddeleného zdroja do „studeného priestoru“ alebo striekacej rukávovej komory, odkiaľ je potom piestom vstreknuté do formy. Ako podrobne uvádza Wikipedia , toto oddelenie je nevyhnutné na predchádzanie poškodeniu vstrekovacích komponentov v dôsledku dlhodobého kontaktu s vysokoteplotnými kovmi. Hoci sú časové cykly pomalšie ako pri horúcom procese, táto metóda umožňuje odliatie pevných, ľahkých konštrukčných dielov používaných v automobilovom a leteckom priemysle.

Proces tlakovej liatiny a úvahy pri návrhu formy

Proces tlakového liatia je vysoce efektívny, automatizovaný cyklus, ktorý premení roztavený kov na hotový diel za niekoľko sekúnd. Odlievaciu formu tvorí jadro tohto procesu, ktorý možno rozdeliť na niekoľko kľúčových krokov. Každá fáza musí byť starostlivo kontrolovaná, aby sa zabezpečilo, že finálny diel spĺňa prísne štandardy kvality. Materiál použitý na výrobu formy je zvyčajne vysokokvalitná kalená nástrojová oceľ, ako napríklad H13, ktorá je vybraná pre svoju odolnosť voči tepelnému šoku a opotrebovaniu po státisícoch cyklov.

Výrobný cyklus nasleduje presnú postupnosť:

1. Príprava formy a upnutie: Vnútorné povrchy formy sú postriekané mazivom, aby sa uľahčilo chladenie a vysunutie dielu. Obe polovice formy sú potom pevne zopnuté spolu odlievacím strojom.
2. Injekcia: Roztavený kov je vsunutý do dutiny formy pod vysokým tlakom (v rozmedzí od 1 500 do viac ako 25 000 psi). Kov rýchlo zaplní dutinu, často za milisekundy.
3. Chlodenie: Roztavený kov sa ochladzuje a ztužuje vo vodou alebo olejom chladenom forme. Počas tejto fázy nadobúda súčiastka svoj konečný tvar.
4. Vysunutie: Po zotvrdnutí sa pohyblivá polovica formy otvorí a vysúvacie kolíky vystrčia odliatok z dutiny.
5. Zhrubný rez: Posledný krok zahŕňa odstránenie nadbytočného materiálu, známeho ako lipta, spolu so sprue a kanálikmi, z hotovej súčiastky. Toto sa často vykonáva ako sekundárna operácia pomocou strihacej formy.

Úspešná výroba súčiastok závisí do značnej miery od počiatočného návrhu formy. Inžinieri musia zohľadniť niekoľko faktorov, aby zabezpečili kvalitu súčiastok a maximalizovali životnosť formy. Správny návrh je nevyhnutný na predchádzanie bežným chybám, ako je pórovitosť a trhliny. Kľúčové aspekty návrhu zahŕňajú:

• Vykosenie: Plochy rovnobežné so smerom otvárania formy majú mierne skosenie (draft) tak, aby sa súčiastka mohla vysunúť bez trenia alebo poškodenia.
• Zaoblenia a polomery: Ostré vnútorné rohy sú zaoblené, aby sa zlepšil tok kovu a znížili sa koncentrácie napätia v hotovej súčiastke.
• Ťahlosť Stenu: Steny by mali byť čo najrovnomernejšie, aby sa zabezpečilo rovnomerné chladenie a predišlo sa skresleniu alebo dôlkam.
• Rozhodovacia hranica: Miesto, kde sa stretávajú dve polovice formy, musí byť starostlivo umiestnené tak, aby bolo jeho viditeľnosť na hotovom diele minimálna a zjednodušené odstraňovanie prebytkov materiálu.
• Ventilácia: Musia byť zahrnuté malé kanály, ktoré umožnia unik vzduchu zachyteného v dutine počas vstrekovania kovu, čím sa zabráni pórovitosti spôsobenej plynom.

Často kladené otázky

1. Aký je rozdiel medzi tlakovým liatím a inými metódami liatia?

Hlavný rozdiel spočíva vo využití opakovane použiteľnej ocelej formy (dzie) a aplikácii vysokého tlaku. Na rozdiel od pieskového liatia, ktoré používa jednorázovú pieskovú formu pre každú súčiastku, tlakové liatie využíva trvalú oceľovú formu určenú na výrobu veľkých sérií. V porovnaní s presným liatím alebo liatím do trvalej formy, tlakové liatie vtlačuje kov do formy za výrazne vyššieho tlaku, čo umožňuje vyrábať súčiastky s tenšími stenami, jemnejšími detailmi a lepším povrchovým úpravami.

2. Z akých materiálov sa vyrábajú formy na tlakové liatie?

Litierne formy sú vyrobené z kvalitných, tepelne odolných nástrojových ocelí. Najčastejšie sa používa nástrojová oceľ H13, ktorá sa vyznačuje vynikajúcou kombináciou tvrdosti, húževnatosti a odolnosti voči tepelnému únaveniu. Pre formy vyžadujúce ešte vyššiu trvanlivosť sa môžu použiť ocele vysokej triedy, ako napríklad maragovacia oceľ. Materiál musí odolať opakovanému teplotnému zaťaženiu spôsobenému plnením roztaveným kovom a následným ochladením.

3. Ako dlho vydrží litierna forma?

Životnosť litiernej formy, často označovaná ako „životnosť formy“, sa výrazne líši v závislosti od viacerých faktorov. Patria sem typ odlievanej zliatiny (hliník je abrazívnejší a horúcejší ako zinok), zložitosť dielu, doba cyklov a kvalita údržby. Dobre udržiavaná forma na odlievanie zinku môže vydržať viac ako milión cyklov, kým forma na hliník môže vydržať medzi 100 000 a 150 000 cyklov, než bude potrebná veľká oprava alebo výmena.