Spuitgieten is een techniek waarbij verschillende onderdelen van een machine worden vervaardigd, meestal door een metaal te smelten en het vervolgens onder hoge druk door een matrijs te persen. Het is een van de meest gebruikte technieken in de maakindustrie.
Maar met de constante vooruitgang in het technologische landschap, lijkt deze techniek op sommige gebieden van zijn functionaliteiten te ontbreken, en dat heeft geleid tot de adoptie van vacuümspuitgieten. Dit artikel is een diepgaande analyse van vacuümspuitgieten, hoe het werkt en hoe u er het meeste uit kunt halen. Lees verder.
Wat is vacuümspuitgieten?
Vacuümgieten , ook wel gasvrij gieten genoemd, is een conventionele gietmethode. Het omvat alle technieken die bij het gieten van metaal horen, wat simpelweg neerkomt op het vullen van een matrijs met gesmolten metaal onder druk om een gestructureerd onderdeel of component te vormen.
Het belangrijkste verschil tussen dit en het traditionele spuitgieten is de toevoeging van een vacuümsysteem. Dit systeem verwijdert lucht en gassen uit de mal ter voorbereiding op en tijdens de injectie van het gesmolten metaal.
Deze eerdere stap draagt in hoge mate bij aan het verminderen van porositeit, waardoor de doorgang van ongewenste vloeibare substanties zoals water tijdens de productie wordt voorkomen. Het helpt ook de structurele integriteit van de onderdelen te vergroten en zorgt voor een gladdere oppervlakteafwerking.
Vacuüm spuitgietprocessen
Als u bekend bent met de processen voor het gieten van onderdelen op maat , dan zullen de volgende stappen u niet vreemd voorkomen. Beide processen lijken namelijk erg op elkaar, met uitzondering van de introductie van een vacuümsysteem, zoals we eerder al aangaven. Laten we er meteen mee beginnen!
Schimmel Voorbereiding
Gieten is de nummer één stap in een vacuümspuitgietproces. Het omvat de vorming van een replica, d.w.z. een patroon of prototype van uw gewenste uiteindelijke onderdeel dat vervolgens wordt gebruikt bij het maken van een mal of matrijsholte.
Het gietstuk is meestal gemaakt van staal vanwege de kneedbaarheid en hoge sterkte. In dit stadium is het belangrijk om een verwijderingsmiddel toe te voegen aan de matrijsholte om een soepele verwijdering van het gietstuk na productie te garanderen.
Het metaal smelten
De volgende stap is het verkrijgen van het gewenste metaal , zoals aluminium, zink, koper of magnesiumlegeringen, en het gebruik van een oven of andere verwarmingstechniek om het metaal tot de vereiste temperatuur te verhitten en te laten smelten.
Een vacuüm creëren
Deze specifieke procedure is wat vacuümspuitgieten volledig onderscheidt van traditioneel spuitgieten. Een vacuümsysteem wordt gebruikt om ingesloten lucht en gas uit het spuitgietwerk te zuigen, waardoor de porositeit wordt verminderd.
Injectie van gesmolten metaal
Het hete metaal in zijn vloeibare of halfvloeibare toestand wordt vervolgens overgebracht in de matrijsholte met behulp van de vereiste hoge druk. Injectie wordt uitgevoerd onder nauwlettend toezicht om defecten zoals koude sluitingen, krimp en blaasgaten die op dit punt kunnen optreden, te minimaliseren.
Stolling en uitwerping
Na injectie wordt de malholte apart gehouden om te koelen en uit te harden. Dit proces moet worden uitgevoerd onder een gereguleerd koelsysteem om krimp of scheuren te voorkomen, wat mogelijke defecten zijn tijdens het stollen.
Wanneer het gesmolten metaal volledig is gevormd tot het gestolde component, wordt het uit de spuitgietvorm geworpen. Vanwege het verwijderingsmiddel dat werd toegepast tijdens de matrijsvoorbereiding en de uitgevoerde vacuümbewerking, maakt het het uitwerpproces eenvoudig.
Nu het gipsverband succesvol is verwijderd, is het mogelijk dat het niet meer in perfecte staat verkeert en dat het nog wat bijgesneden en afgewerkt moet worden.
Metalen die worden gebruikt bij vacuümspuitgieten
aluminium
De meest gebruikte aluminiumlegeringen voor spuitgieten zijn A356 en A380. A356 wordt in de lucht- en ruimtevaartindustrie gebruikt voor het maken van waaiers, vliegtuigen en pomphuizen vanwege de hoge sterkte, het lichte gewicht en de goede giet- en bewerkbaarheidseigenschappen.
De aluminiumkwaliteit A380, identiek aan de ADC 10, staat bekend om zijn slijtvastheid en zijn uitzonderlijke giet- en mechanische eigenschappen. Wordt gebruikt bij de productie van tandwielkasten, motorbehuizingen en gereedschapsonderdelen.
Magnesium legering
Magnesiumlegeringen zijn vooral geschikt voor het gieten van constructieonderdelen die een hoge sterkte-gewichtsverhouding vereisen, met name in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de elektronica. Het heeft een lager smeltpunt dan aluminiumlegeringen, waardoor het qua energieverbruik tijdens het verhittingsproces gunstiger is.
zink legering
De Zamak 3-legering, ook wel zinklegering 3 genoemd, wordt in de VS veel gebruikt voor spuitgieten vanwege de uitstekende fysische en mechanische eigenschappen. Het biedt een langdurige dimensionale stabiliteit en een goede oppervlakteafwerking, waardoor het schilderen, galvaniseren en coaten van de eindproducten zeer eenvoudig is.
Koper legering
Een voorbeeld hiervan is de koper-tinlegering, ook wel brons genoemd. Het heeft een hoge corrosie-, slijtage- en zoutwaterbestendigheid en een draagvermogen dat het geschikt maakt voor gebruik in de maritieme industrie voor de productie van pompassen, kleplichamen en scheepsfittingen.
Omdat brons een koperlegering is en niet uit een grote hoeveelheid zink bestaat, is het niet vatbaar voor roesten in zware omstandigheden. In plaats daarvan kunnen oppervlaktevlekken en verkleuringen worden gereinigd en verwijderd met normale reinigingsmethoden.
Voordelen van vacuümspuitgieten
Er zijn veel voordelen van hogedruk vacuüm spuitgieten vergeleken met traditioneel spuitgieten. Deze omvatten:
Verminderde porositeit
Bij vacuümspuitgieten worden lucht en gas uit een mal gehaald voor injectie. Dit zorgt voor een constante stroom van het gesmolten metaal in elke hoek en spleet van de spuitgietvorm, zodat geen enkel onderdeel ongevuld blijft of gaten heeft.
Wanneer er een vermindering van poriën is tijdens het spuitgieten, heeft het eindproduct altijd een gladde oppervlakteafwerking. Bovendien kan de warmtebehandeling efficiënter worden uitgevoerd zonder risico op indringing van ingesloten lucht.
Verbeterde kwaliteitsonderdelen
Vacuüm-gegoten componenten hebben doorgaans weinig defecten en vereisen mogelijk geen nabewerking. Ze staan er doorgaans om bekend dat ze compatibele mechanische en fysieke eigenschappen vertonen, zoals een verbeterde dichtheid en structurele integriteit over alle lichaamsdelen.
Hoge Precisie en Nauwkeurigheid
Dit is een van de vele voordelen van vacuümspuitgieten ten opzichte van traditioneel spuitgieten. Het maakt de vorming van complexe en ingewikkelde geometrieën mogelijk, waarbij de matrijsholte nauwkeurig wordt gevuld met het gesmolten metaal, terwijl inconsistenties en defecten worden verminderd.
Het wordt aanbevolen voor toepassingen waarbij hoogwaardige componenten, nauwe toleranties en nauwkeurige specificaties vereist zijn.
Verhoogde sterkte en taaiheid
Vermindering van porositeit en insluiting van lucht tijdens het spuitgietproces compenseert de toename van de sterkte van componenten. Vacuüm spuitgietonderdelen kunnen gemakkelijk een warmtebehandeling ondergaan zoals lassen en bewerken zonder oppervlaktedefecten.
Toepassingen van vacuümspuitgieten
Automobielsector
Bij de productie van auto-onderdelen die dimensionale nauwkeurigheid, hoge precisie en uitstekende mechanische eigenschappen vereisen, wordt een vacuümspuitgietproces gebruikt. Voorbeelden van dergelijke onderdelen zijn versnellingsbakken, cilinderkoppen, ophangingscomponenten, dashboards en andere structurele carrosseriedelen.
Dit proces wordt veel toegepast in de automobielindustrie, omdat hiermee consistent grote volumes identieke onderdelen van hoge kwaliteit kunnen worden geproduceerd.
LUCHT- EN RUIMTEVAART
Hogedruk vacuüm spuitgieten van geanodiseerd aluminium kan worden gebruikt bij de productie van vliegtuigonderdelen. Vanwege de hoge nauwkeurigheid en precisie, en de capaciteit om complexe ontwerpen te creëren, staan de onderdelen die met dit proces worden gevormd bekend om hun uitstekende duurzaamheid en hoge sterkte.
Vliegtuigonderdelen die met behulp van vacuümspuitgieten worden gevormd, zijn onder meer brandstofsystemen, turbinebladen, luchtkanalen en dunwandige systemen.
medische apparatuur
Bij de fabricage van biocompatibele metalen onderdelen zoals titanium, roestvrijstalen legeringen en platina, die allemaal worden gebruikt bij de productie van medische implantaten en apparaten, kan het vacuümgietproces worden toegepast.
Consumer Goods
Een groot voordeel van deze techniek dat niet genoeg benadrukt kan worden, is de mogelijkheid om complexe en ingewikkelde ontwerpen met hoge precisie te creëren. Het zorgt ervoor dat ongeacht de vorm van uw prototype het gesmolten materiaal gelijkmatig verdeeld is, terwijl porositeit en luchtinterferentie worden verminderd.
Het proces wordt gebruikt bij de productie van speelgoed, sportuitrusting, keukenapparatuur en hardwarecomponenten voor consumenten.
Veelvoorkomende defecten die kunnen worden verwijderd door vacuümspuitgieten
poreusheid
Porositeit is een groot defect dat optreedt tijdens spuitgieten. Het is het insluiten van luchtbellen in een gietvorm en als het niet op tijd wordt ontdekt, kan het leiden tot het ontstaan van andere defecten. Vacuümspuitgieten wordt gebruikt om het ingesloten gas en de lucht uit een matrijs te verwijderen voordat het gesmolten metaal wordt geïnjecteerd.
Het vermindert interne holtes en gaszakken in het uiteindelijke gevormde onderdeel aanzienlijk. Dit proces helpt ook de sterkte en duurzaamheid van het onderdeel te vergroten, terwijl het een gladde oppervlakteafwerking biedt.
Koud gesloten
Koude afsluitingen worden veroorzaakt door de onjuiste fusie van twee stromen gesmolten metaal, wat resulteert in scheuren of zwakke plekken en zichtbare lijnen op het materiaal. Dit defect kan worden geassocieerd met een lage smelttemperatuur, een lage injectiesnelheid of een slecht poortsysteem.
Er zijn verschillende manieren om koude afsluitingen te controleren en te voorkomen, waaronder het verhogen van de smelttemperatuur en de injectiesnelheid. Bovendien verbetert de gecontroleerde druk in vacuümspuitgieten de vloeibaarheid van het metaal en vermindert turbulentie tijdens de injectie.
Krimpdefecten
Dit defect wordt veroorzaakt door inconsistente stroming van het gesmolten metaal in de gietvorm. Krimp treedt ook op als er niet de juiste zorg wordt betracht tijdens het stollingsproces, omdat bekend is dat metalen contrasteren na afkoeling.
Om deze contracties en krimpdefecten te voorkomen, is het belangrijk om een adequate poortopstelling te garanderen vóór injectie. Bovendien helpt het uitvoeren van een vacuümspuitgieten om ervoor te zorgen dat er een uniforme stroming is in elk ingewikkeld deel van de gietvorm, waardoor krimp wordt verminderd.
Er zijn veel andere defecten die kunnen optreden tijdens het spuitgieten. Deze omvatten insluiting, uitloop, misruns, kromtrekken, slak, blaren, etc. Het is essentieel om dit alles en hun oorzaken te kennen om een efficiënt spuitgietproces te garanderen en ook uitstekende eindproducten te bereiken.
Beperkingen van vacuümspuitgieten
Ondanks de voordelen ten opzichte van de traditionele spuitgietprocessen, kent vacuümspuitgieten ook zijn beperkingen. Hieronder staan er een aantal:
Onverenigbaarheid met alle metalen
Net als traditioneel gieten kan vacuümgieten niet met alle metalen worden uitgevoerd. Er zijn bepaalde metaallegeringen die geschikt zijn voor dit proces, waaronder zinklegering, aluminiumlegering en magnesiumlegering.
Terwijl ferrometalen zoals staal de neiging hebben om te reageren met het matrijsmateriaal, waardoor ze minder geschikt zijn. Bovendien kan vacuümspuitgieten niet worden gebruikt in toepassingen die zeer hoge temperaturen vereisen.
Hoge kosten van apparatuur
De productie van spuitgietmatrijzen en de initiële installatiekosten kunnen zeer hoog oplopen vanwege het extra vacuümsysteem dat bestaat uit verschillende nieuwe kleppen en pompen.
Tijdrovend
Het vacuümspuitgieten is een wat langzaam en technisch proces. Het vereist constante controle en toezicht om één onderdeel van een product te voltooien. Daarom biedt het niet voldoende efficiëntie voor de productie van grote hoeveelheden onderdelen.
Conclusie
Vacuümspuitgieten is een innovatieve productietechniek die het metalen onderdeel verbetert en een glad oppervlakteresultaat oplevert door de porositeit tijdens het gieten te verlagen en de mechanische eigenschappen van complexe ontwerpen te verbeteren.
Bij HM bieden we een gunstige en gereguleerde omgeving voor vacuümgeassisteerd spuitgieten . Neem contact met ons op om uw vacuümspuitgietproject in onze ultramoderne fabriek te starten.