Ce este turnarea sub presiune
Turnarea sub presiune este un proces de fabricație utilizat pentru a produce piese metalice cu precizie dimensională și finisaj de suprafață ridicat. Aceasta implică introducerea metalului topit într-o cavitate a matriței sub presiune ridicată. Cavitatea matriței este creată de două matrițe din oțel călit care sunt prelucrate în forma dorită.
Procesul începe cu topirea metalului, de obicei aluminiu, zinc sau magneziu, într-un cuptor. Metalul topit este apoi injectat în matriță la presiune ridicată folosind o presă hidraulică. Metalul se solidifică rapid în interiorul matriței, iar cele două jumătăți ale matriței sunt deschise pentru a elibera piesa finită.
Turnarea sub presiune este utilizată pe scară largă pentru a produce piese cu forme complexe și pereți subțiri, cum ar fi blocuri de motor, carcase de transmisie și diverse componente auto și aerospațiale. Procesul este, de asemenea, popular în producția de bunuri de consum, cum ar fi jucării, articole de bucătărie și electronice.
Turnare sub presiune
Turnarea sub presiune este un proces destul de specializat, care s-a dezvoltat predominant în secolul XX. Procesul de bază cuprinde: metalul topit este turnat/injectat într-o matriță de oțel și, prin intermediul unei presiuni constante, intensificate și de mare viteză (în turnarea sub presiune) și răcirea metalului topit, acesta se solidifică pentru a forma o piesă turnată solidă. De obicei, procesul în sine durează doar câteva secunde și este o modalitate rapidă de a forma un produs metalic din materie primă. Turnarea sub presiune este potrivită pentru materiale precum staniu, plumb, zinc, aluminiu, magneziu, aliaje de cupru și chiar aliaje de fier, cum ar fi oțelul inoxidabil. Principalele aliaje utilizate astăzi în turnarea sub presiune sunt aluminiul, zincul și magneziul. De la primele mașini de turnare sub presiune care orientau sculele de matriță în orientare verticală, până la standardul acum comun de orientare și funcționare orizontală, cu patru tensionări ale barelor de legătură și etape ale procesului complet controlate de computer, procesul a avansat de-a lungul anilor.
Industria a devenit o mașină de producție la nivel mondial, producând componente pentru o varietate de aplicații, multe dintre ele fiind la îndemâna fiecăruia, deoarece aplicațiile pieselor turnate sub presiune sunt atât de diverse.
Beneficiile turnării sub presiune
Câteva dintre beneficiile turnării sub presiune înaltă:
• Procesul este potrivit pentru producția de volum mare.
• Produceți rapid piese turnate destul de complexe în comparație cu alte procese de formare a metalelor (de exemplu, prelucrare mecanică).
• Componente de înaltă rezistență produse în stare turnată (în funcție de proiectarea componentei).
• Repetabilitate dimensională.
• Secțiuni de pereți subțiri posibile (de exemplu, 1-2,5 mm).
• Toleranță liniară bună (de exemplu, 2 mm/m).
• Finisaj bun al suprafeței (de exemplu, 0,5-3 µm).
Procesul de turnare sub presiune în cameră caldă implică topirea lingourilor metalice într-un cuptor situat aproape/integrat în jumătatea plăcii fixe a mașinii de turnare sub presiune și injectarea metalului topit prin intermediul unui piston scufundat, direct prin gâtul de lebădă și duză, în scula matriței. Gâtul de lebădă și duza necesită încălzire pentru a preveni înghețarea metalului înainte de a ajunge în cavitatea matriței; întregul element de încălzire și de metal topit al acestui proces este denumirea de cameră caldă. Greutatea granulelor de turnare este dictată de cursa, lungimea și diametrul pistonului, precum și de dimensiunea manșonului/camerei, iar duza joacă, de asemenea, un rol care trebuie luat în considerare la proiectarea matriței. Odată ce metalul s-a solidificat în cavitatea matriței (durează doar câteva secunde), jumătatea mobilă a plăcii mașinii pe care este fixată jumătatea mobilă a matriței se deschide, iar materialul turnat este ejectat de pe fața matriței și îndepărtat din scula matriței. Fețele matriței sunt apoi lubrifiate printr-un sistem de pulverizare, matrița se închide și procesul pornește din nou.
Datorită acestui sistem „închis” de topire/injecție a metalului și a mișcării mecanice minime, turnarea sub presiune în cameră caldă poate oferi economii mai bune pentru producție. Aliajul metalic de zinc este utilizat în principal în turnarea sub presiune în cameră caldă, care are un punct de topire destul de scăzut, ceea ce oferă beneficii suplimentare pentru uzura redusă a mașinilor (oală, gât de lebădă, manșon, piston, duză) și, de asemenea, o uzură redusă a sculelor matriței (deci, o durată de viață mai lungă a sculelor în comparație cu sculele de turnare sub presiune din aluminiu - sub rezerva acceptării calității turnării).
Denumirea de cameră rece provine de la procesul de turnare a metalului topit într-o cameră rece/manșon de turnare, care este atașat prin placa fixă a jumătății de matriță la spatele sculei fixe. Cuptoarele de topire/menținere a metalului topit sunt de obicei amplasate cât mai aproape de capătul de turnare al mașinii de turnare sub presiune, astfel încât un operator manual sau o oală de turnare automată să poată extrage metalul topit necesar pentru fiecare turnare/ciclu cu o oală de turnare și să turne metalul topit într-un orificiu de turnare din interiorul manșonului/camerei de turnare. Un vârf de piston (care este o piesă uzabilă și înlocuibilă, prelucrată cu precizie la diametrul interior al manșonului de turnare, cu toleranță pentru dilatarea termică) conectat la berbecul mașinii împinge metalul topit prin camera de turnare și în cavitatea matriței. Mașina de turnare sub presiune, atunci când este solicitată, va efectua prima etapă pentru a împinge metalul topit dincolo de orificiul de turnare din manșon. Etapele ulterioare au loc sub presiuni hidraulice crescute din partea berbecului pentru a injecta metalul topit în cavitatea matriței. Întregul proces durează câteva secunde, presiunea rapidă și intensificată, precum și scăderea temperaturii metalului determină solidificarea metalului în cavitatea matriței. Se deschide jumătatea mobilă a plăcii de turnare sub presiune (de care este fixată jumătatea mobilă a sculei de turnare) și ejectează piesa turnată solidificată de pe fața matriței. Piesa turnată este îndepărtată, fețele matriței sunt lubrifiate cu un sistem de pulverizare, iar apoi ciclul se repetă.
Mașinile cu cameră rece sunt potrivite pentru turnarea sub presiune a aluminiului, piesele mașinii (manșonul de turnare, vârful pistonului) pot fi înlocuite în timp, manșoanele pot fi tratate metalic pentru a le crește durabilitatea. Aliajul de aluminiu este topit într-un creuzet ceramic datorită punctului de topire relativ ridicat al aluminiului și necesității de a reduce riscul de preluare a fierului, care reprezintă un risc în creuzetele feroase. Deoarece aluminiul este un aliaj metalic relativ ușor, permite turnarea pieselor turnate sub presiune mari și grele sau acolo unde este necesară o rezistență și o ușurință sporite în piesele turnate sub presiune.
