Komplexní technická analýza lití hliníku do písku v moderní výrobě
hliníkové odlitkyOdlévání hliníku do písku je jedním z nejstarších a nejuniverzálnějších postupů odlévání kovů, který se v moderní výrobě hojně využívá k výrobě složitých, odolných a cenově výhodných součástí. Výrobci hliníkových odlitků do písku mohou díky lití roztaveného hliníku do připravených pískových forem vytvářet složité geometrie se složitými prvky, které by jinak bylo nepraktické nebo nerentabilní opracovávat z pevného materiálu. Tato metoda je vhodná zejména pro nízko a středně velkoobjemovou výrobu, výrobu prototypů a odlitků s vysokou konstrukční hmotností u aplikací zahrnujících letecký, automobilový, obranný a energetický průmysl. Nejzajímavější na odlévání hliníku do písku je, že je flexibilní a funkční. Hliník má velmi dobrý poměr pevnosti a hmotnosti, odolnost proti korozi a recyklovatelnost, a proto je vynikajícím materiálem pro odlévání. Spolu s tepelnou odolností písku a jeho vysokou lisovací schopností poskytuje tento proces škálovatelnou výrobní kapacitu s vynikající rozměrovou přesností. Návrh vzoru, složení formy, kvalita taveniny a konstrukce vtoku jsou klíčovými faktory úspěchu každého odlitku. Vynikající slévárna hliníkových pískových odlitků musí ovládat nejen klasická fakta v technologii kovů, ale také se dotýkat inovací v procesech. Současné provozy používají nejmodernější technologie, které zabraňují vzniku vad a zajišťují nejlepší vlastnosti odlitku pomocí 3D tisku z písku, simulačního softwaru a sledování procesů v reálném čase. Přesně konstruované a odlévané hliníkové díly jsou nyní schopny splňovat přísné technické normy pro bezpečnost, toleranci a trvanlivost. S rostoucí poptávkou po složitých součástech s kratšími dodacími lhůtami a nižším dopadem na životní prostředí se musí profesionální služby v oblasti odlévání hliníku do písku dále vyvíjet. Tento článek se zabývá technickými zákoutími samotného procesu, jeho inženýrskými pracovními postupy, materiály, výzvami, inovacemi atd. Základy lití hliníku do písku V jádru lití hliníku do písku zahrnuje lití roztaveného hliníku do dutiny pískové formy, která je tvarována podle vzoru kopírujícího geometrii finálního dílu. Po ztuhnutí hliníku se písková forma setřese a vznikne odlitek. Tento proces se vyznačuje také mimořádnou rozměrovou flexibilitou a schopností škálování v podmínkách výroby s velkým množstvím směsi a malým objemem. Proces je založen na použití nestálé formy, písku, který lze recyklovat a znovu použít, což minimalizuje plýtvání materiálem a náklady. Pískové formy se nejčastěji skládají z křemičitého písku s přídavkem pojiva, přičemž povaha pojivového systému obecně výrazně ovlivňuje výslednou povrchovou úpravu, rozměrovou přesnost a rychlost chlazení. Proces Flow in the Engineering of Sand Casting Aluminum Odlévání hliníku do písku je inženýrský proces, který se skládá ze souboru přesně kalibrovaných činností, jejichž cílem je přeměnit surový hliník na specifické, dobře zhotovené a přesně dimenzované díly. Aby byly všechny fáze procesu úspěšné, je třeba mít hluboké znalosti jak v oblasti materiálu, tak v oblasti mechaniky. Následuje postupná analýza způsobu, jakým je odlévání hliníku do písku odborně a technicky realizováno. 1. Návrh a výroba vzoru V procesu lití hliníku do písku je počátečním krokem návrh a výroba vzoru, fyzické kopie konečného odlitku. Přídavky, které musí být zahrnuty do vzorů, jsou poměrně kritické, jako je smrštění, tah a obrábění materiálu. Protože se hliník během chladnutí smršťuje, jsou vzory vyloženy o něco větší než hotová součást. Míra smrštění hliníkových slitin se běžně uplatňuje na úrovni 1,3 %; v závislosti na slitině a podmínkách chlazení se však může lišit. Svislé části forem mají úhel ponoru, obvykle několik stupňů mezi 1 a 3, aby se zajistilo, že vzor lze v pískové formě snadno vyjmout, přičemž je třeba dbát na to, aby se nezničila dutina. Další přídavky (přídavky na obrábění) jsou zahrnuty tak, aby nedocházelo k nepříznivým interakcím mezi následným zpracováním a konečným dílem. Vzory mohou být vyrobeny ze dřeva, kovu, pryskyřice, nebo dokonce z polymerních materiálů vytištěných 3D tiskem, v závislosti na požadavcích na přesnost a potřebách objemu výroby. 2. Výroba formy (lisování a osazení jádra) Po přípravě vzoru je třeba připravit formu. U hliníkové formy odlévané do písku existují dvě oddělené poloviny: kopule (horní polovina) a vlek (spodní polovina). Vyrábějí se napěchováním písku kolem formy v baňce. V závislosti na použití je písek obvykle na bázi oxidu křemičitého a je amalgamován pojivy, jako je jíl (zelený písek) nebo chemické pryskyřice (nepálený písek). V případě, že konstrukce dílu má vnitřní prostor a duté části, je nutné použít písková jádra. Ta se umístí do dutiny formy a poté se nalije kov. Jádra lze vyrobit pomocí jádrových boxů a při přesné výrobě je lze vytisknout s větší přesností pomocí 3D pískového tisku. Přesná stopa jádra je velmi důležitá pro tuhou strukturu a dodržení konečného rozměru dílu. 3. Návrh systému vtoků Včasnost a účinnost vytvořeného systému vtoků jsou významné pro úspěch procesu lití hliníku do písku. Tento systém se skládá z vtokové vany, vtokového ústrojí, vtokových kanálů a vtokových vrat, která vhánějí vlitý hliník do účasti formy. Vhodně zvolená vtoková vrata zabrání velké turbulenci, minimalizují vzduchový uzávěr a také zajistí rovnoměrné plnění. Potřebné jsou také vzestupy (alternativně nazývané vtoky), které lze považovat za zásobník roztaveného kovu, který vyrovnává směr smršťování, jež přichází po ztuhnutí. Software pro simulaci odlévání obvykle využívají konstruktéři ke studiu a optimalizaci systémů vtoků a stoupaček. Predikce probíhá pomocí simulačních nástrojů, jako je MAGMASoft nebo ProCAST, takže typické vady, jako jsou studené uzávěry, chybné náběhy a smršťovací pórovitost, mohou být opraveny prakticky ještě před zahájením výroby. 4. Tavení Cu a úprava kovů Hliník se obvykle taví v reverberační peci, v kelímkové peci nebo v indukční peci, přičemž volba závisí na objemu dávky, potřebách slitiny a množství potřebné energie. Teplota tání čistého hliníku je přibližně 660 stupňů









