Hvad er trykstøbning?

Hvad er trykstøbning?

Trykstøbning is a manufacturing process for producing accurately dimension, sharply defined, smooth or textured-surface metal parts. It is accomplished by forcing molten metal under high pressure into reusable metal dies or Trykstøbningsform. The process is often described as the shortest distance between raw material and finished product. The term, “trykstøbning” is also used to describe the finished metal part.
Udtrykket "gravity die casting" henviser til støbninger, der er lavet i Metalforme under et tyngdekraftshoved. Det er kendt som permanent formstøbning i USA og Canada. Det, vi kalder "trykstøbning" er her kendt som "trykstøbning under højt tryk" i Europa.

Hvordan produceres trykstøbninger

First, a steel die casting mold capable of producing ten thousands of castings in rapid succession must be made in at least two sections to permit removal of castings. These sections are mounted securely in a machine and are arranged so that one is stationary (fixed die half) while the other is moveable (injector die half). To begin the casting cycle, the two die halves are clamped tightly together by the die casting machine. Molten metal is injected into the die cavity where it solidifies quickly.

The die halves are drawn apart and the casting is ejected. Die casting dies can be simple or complex, having moveable slides, cores, or other sections depending on the complexity of the casting. The complete cycle of the die casting process is by far the fastest known for producing precise non-ferrous metal parts. This is in marked contrast to Sandstøbning som kræver en ny sandform til hver støbning. Mens den permanente støbeproces bruger jern- eller stålforme i stedet for sand, er den betydeligt langsommere og ikke så præcis som trykstøbning.

Typer af maskiner til trykstøbning

Regardless of the type of machine used, it is essential that die halves, cores and/or other moveable sections be securely locked in place during the casting cycle. Generally, the clamping force of the machine is governed by (a) the projected surface area of the casting (measured at the die parting line) and (b) the pressure used to inject metal into the die. Most die casting machines use toggle type mechanisms actuated by hydraulic cylinders (sometimes air pressure) to achieve locking. Others use direct acting hydraulic pressure. Safety interlock systems are used to prevent the die from opening during the casting cycles.
Trykstøbemaskiner, store som små, adskiller sig grundlæggende kun ved den metode, der bruges til at sprøjte smeltet metal ind i formen. De klassificeres og beskrives som enten varm- eller koldkammerstøbemaskiner.

Trykstøbemaskiner med varmt kammer

Varmekammermaskiner (fig. 1) bruges primært til zink og legeringer med lavt smeltepunkt, som ikke så let angriber og eroderer metalgryder, -cylindre og -stempler. Avanceret teknologi og udvikling af nye materialer med højere temperaturer har udvidet brugen af dette udstyr til Trykstøbning af magnesiumlegering.

Figur 1: Hot Chamber die casting Machine. Diagrammet illustrerer stempelmekanismen, som er nedsænket i smeltet metal. Moderne maskiner er hydraulisk drevne og udstyret med automatisk cykluskontrol og sikkerhedsanordninger.

I varmekammermaskinen er indsprøjtningsmekanismen nedsænket i smeltet metal i en ovn, der er fastgjort til maskinen. Når stemplet hæves, åbnes en port, så det smeltede metal kan fylde cylinderen. Når stemplet bevæger sig nedad og forsegler porten, tvinger det smeltet metal gennem svanehalsen og dysen ind i matricen. Når metallet er størknet, trækkes stemplet tilbage, matricen åbnes, og den resulterende støbning skydes ud.
Trykstøbning med varmt kammer machines are rapid in operation. Cycle times vary from less than one second for small components weighing less than one ounce to thirty seconds for a casting of several pounds. Dies are filled quickly (normally between five and forty milliseconds) and metal is injected at high pressures (1,500 to over 4,500 psi). Nevertheless, modern technology gives close control over these values, thus producing castings with fine detail, close tolerances and high strength.

Trykstøbemaskiner med koldt kammer

Cold chamber die casting machines (Fig. 2) differ from hot chamber machines primarily in one respect; the injection plunger and cylinder are not submerged in molten metal. The molten metal is poured into a “cold chamber” through a port or pouring slot by a hand or automatic ladle. A hydraulically operated plunger, advancing forward, seals the port forcing the metal into the locked die at high pressures. Injection pressures range from 3,000 to over 10,000 psi for both aluminum and magnesium alloys, and from 6,000 to over 15,000 psi for copper base alloys.

Figur 2: Cold Chamber Die Casting Machine. Diagrammet viser matrice, koldt kammer og vandret stempel (i ladeposition).
Die casting provides complex shapes within closer tolerances than many other mass production processes. In a cold chamber die casting machine, more molten metal is poured into the chamber that is needed to fill the die cavity. This helps sustain sufficient pressure to pack the cavity solidly with casting alloy. Excess metal is ejected along with the casting and is part of the complete shot.
Operation of a “cold chamber” machine is a little slower than a “hot chamber” machine because of the ladling operation. A cold chamber die casting machine is used for high melting point Legeringer til trykstøbning because plunger and cylinder assemblies are less subject to attack since they are not submerged in molten metal. you can go to hot chember and cold chember die casting machines page to know more details abetween them.

Trykstøbning og deres konstruktion

Trykstøbningsforme (fig. 3) er lavet af legeret værktøjsstål i mindst to sektioner kaldet fast formhalvdel og ejektorformhalvdel. Den faste formhalvdel er monteret på den side, der vender mod indsprøjtningssystemet til det smeltede metal. Ejektorhalvdelen, som trykstøbningen klæber til, og som den skubbes ud af, når formen åbnes, er monteret på maskinens bevægelige plade.

Den faste matricehalvdel er designet til at indeholde granathullet, hvorigennem det smeltede metal kommer ind i matricen. Ejektorhalvdelen indeholder normalt de kanaler (passager) og porte (indløb), som leder det smeltede metal til formens hulrum (eller hulrum). Ejektorhalvdelen er også forbundet med en ejektorboks, som indeholder mekanismen til at skubbe støbningen ud af matricen. Udstødningen sker, når stifter, der er forbundet med udstøderpladen, bevæger sig fremad for at tvinge støbegodset ud af hulrummet. Dette sker normalt som en del af maskinens åbningsslag. Placeringen af udstøderstifterne skal være omhyggelig, så den kraft, der udøves på støbegodset under udstødningen, ikke forårsager deformation. Returstifter, der er fastgjort til udkasterpladen, fører denne tilbage til støbepositionen, når matricen lukker.

Faste og bevægelige kerner bruges ofte i matricer. Hvis den er fast, skal kerneaksen være parallel med retningen af Trykstøbningsform åbning. Hvis de er bevægelige, er de ofte fastgjort til kerneslidser. Hvis siden af et trykstøbningsdesign kræver en fordybning, kan formen laves med en eller flere glidere for at opnå det ønskede resultat uden at påvirke udstødningen af støbningen fra formhulrummet. Alle bevægelige glidere og kerner skal være omhyggeligt monteret og kunne låses sikkert på plads under støbeprocessen. Ellers kan smeltet metal blive tvunget ind i deres glidebaner og forårsage driftsforstyrrelser. Selv om glidere og kerner øger kompleksiteten og omkostningerne ved formkonstruktion, gør de det muligt at producere trykstøbegods i en lang række konfigurationer og normalt mere økonomisk end nogen anden metalbearbejdningsproces.

Type af trykstøbningsforme

Dies are classified as: single cavity, multiple cavities, combination and unit dies (Figures below).

En matrice med et enkelt hulrum kræver ingen forklaring. Stempler med flere hulrum har flere hulrum, som alle er identiske. Hvis en matrice har hulrum med forskellige former, kaldes den en kombinations- eller familiematrice. En kombination af matricer bruges til at producere flere dele til en samling. Til enkle dele kan der bruges enhedsværktøjer for at opnå værktøjs- og produktionsbesparelser. Flere dele til en samling eller til forskellige kunder kan støbes på samme tid med enhedsforme. En eller flere støbeforme samles i en fælles holder og forbindes med skinner til en fælles åbning eller et granathul. Det giver mulighed for samtidig fyldning af alle hulrum.

Fordele ved trykstøbning

Trykstøbte komponenter, pyntelister og/eller færdige produkter har mange funktioner, fordele og gevinster for dem, der vælger denne fremstillingsproces.

1. Trykstøbegods produceres ved høje produktionshastigheder. Der kræves kun lidt eller ingen bearbejdning.
2. Die castings can be produced with thinner walls (as thin as 1.2mm thicker) than those obtainable by other casting methods … and much stronger than plastic injection moldings with the same dimensions.
3. Trykstøbning giver dele, som er holdbare, formstabile og har en fornemmelse af kvalitet.
4. Trykstøbningsforme kan producere tusindvis af identiske støbegods inden for de specificerede tolerancer, før der er behov for yderligere værktøj.
5. Trykstøbt zink kan let pletteres eller efterbehandles med et minimum af overfladebehandling.
6. Trykstøbegods kan produceres med overflader, der simulerer en lang række forskellige strukturer.
7. Trykstøbte overflader er glattere end de fleste andre former for støbning.
8. Huller i trykstøbegods kan udkernes og laves til gevindborestørrelser.
9. Udvendige gevind på dele kan let trykstøbes.
10. Trykstøbegods har integrerede fastgørelseselementer, som f.eks. bøsninger og bolte, hvilket kan give besparelser i monteringen.
11. Indsatser af andre metaller og nogle ikke-metaller kan trykstøbes på plads.
12. Trykstøbelegeringers korrosionsbestandighed varierer fra god til høj.
13. Trykstøbninger er monolitiske. De kombinerer mange funktioner i én kompleks formet del. Fordi trykstøbninger ikke består af separate dele, der er svejset eller fastgjort sammen, er styrken materialets, ikke gevindets eller svejsningens osv.
14. Trykstøbningsproces kan producere trykstøbning af aluminium, magnesium trykstøbning, zink trykstøbning, messing trykstøbning , blystøbning og så videre, og alle disse kan nemt produceres massivt.

Trykstøbning er en effektiv, økonomisk proces, som, når den udnyttes maksimalt, kan erstatte samlinger af forskellige dele, der er fremstillet ved hjælp af forskellige fremstillingsprocesser, med betydelige besparelser i omkostninger og arbejdskraft.

Sammenligninger med andre produkter

Sprøjtestøbning af plast Dele

Sammenlignet med Sprøjtestøbning af plast DeleTrykstøbegods er stærkere, stivere, mere dimensionsstabilt, mere varmebestandigt og langt bedre end plast, når det gælder egenskaber og omkostninger. De hjælper med at forhindre radiofrekvenser og elektromagnetiske emissioner. Til forkromning er trykstøbninger meget bedre end plast. Trykstøbninger har en høj grad af holdbarhed under belastning sammenlignet med plast, er fuldstændig modstandsdygtige over for ultraviolette stråler, vejrlig og spændingsrevner i nærvær af forskellige reagenser. Produktionscyklusserne for trykstøbninger er meget hurtigere end for plastsprøjtestøbninger. Plast kan dog være billigere pr. volumenenhed, har indbyggede farveegenskaber, som har tendens til at eliminere efterbehandling, er temperaturfølsomme og er gode elektriske isolatorer.

Støbning i sand

Sammenlignet med sandstøbninger, Trykstøbninger kræver meget mindre bearbejdning; kan laves med tyndere vægge; kan have alle eller næsten alle huller i størrelse; kan holdes inden for meget tættere dimensionsgrænser; produceres hurtigere i matricer, der laver tusindvis af trykstøbninger uden udskiftning; kræver ikke nye kerner til hver støbning; er let forsynet med indsatser, der er støbt på plads; har glattere overflader og involverer meget mindre arbejdsomkostninger pr. støbning. Sandstøbninger kan derimod laves af jernholdige metaller og af mange ikke-jernholdige legeringer, der ikke egner sig til trykstøbning. Former, der ikke kan fremstilles ved trykstøbning, er tilgængelige i sandstøbninger; den maksimale størrelse kan være større; værktøjsomkostningerne er ofte mindre, og små mængder kan produceres mere økonomisk. du kan tjekke mere Sandstøbning af aluminium

Støbning af permanent form

Sammenlignet med Støbning af permanent formTrykstøbninger kan laves til tættere dimensionsgrænser og med tyndere sektioner; huller kan udstøbes; produceres ved højere hastigheder med mindre manuelt arbejde; har glattere overflader og koster normalt mindre pr. trykstøbning. Permanent formstøbning indebærer noget lavere værktøjsomkostninger; kan laves med sandkerner, hvilket giver former, der ikke er tilgængelige ved trykstøbning.

Smedning

Sammenlignet med smedearbejde, Trykstøbninger kan gøres mere komplekse i formen og have former, der ikke kan smedes; kan have tyndere sektioner; holdes til tættere dimensioner og have udskæringer, der ikke er mulige i smedeemner. Smedegods er dog tættere og stærkere end trykstøbegods, har egenskaber som smedelegeringer, kan produceres i jernholdige og andre metaller og i størrelser, der ikke egner sig til trykstøbegods.

Stempling

Sammenlignet med stansning kan en trykstøbning ofte erstatte flere dele. Trykstøbninger kræver ofte færre samleprocesser; kan holdes inden for tættere dimensionsgrænser; kan have næsten enhver ønsket variation i sektionstykkelse; involverer mindre spild i form af skrot; kan produceres i mere komplekse former og kan laves i former, der ikke kan produceres i stansede former. Stansning har på den anden side egenskaber som smedede metaller, kan fremstilles i stål og i legeringer, der ikke egner sig til trykstøbning, produceres i deres enklere former hurtigere og kan veje mindre end trykstøbninger.

Produkter til skruemaskiner

Sammenlignet med produkter fra skruemaskiner, Trykstøbninger produceres ofte hurtigere; involverer meget mindre spild i form af skrot; kan fremstilles i former, der er vanskelige eller umulige at fremstille af stang- eller rørmateriale, og kan kræve færre operationer. På den anden side kan skruemaskiner fremstilles af stål og legeringer, som ikke kan trykstøbes; de har samme egenskaber som smedede metaller, og de kræver færre udgifter til værktøj.

Konklusion

Die casting is a manufacturing process that involves rapidly injecting molten metal into a steel mold cavity under high pressure to form the final product. It is primarily used for non-ferrous metals such as aluminum, zinc, and magnesium. This process offers advantages such as high dimensional accuracy, good surface quality, high repeatability, and suitability for mass production. However, the molds are relatively expensive, and it is typically used for medium to large-volume projects. The basic process includes mold preparation, metal injection, cooling and solidification, and demolding and finishing.

FAQs (Frequently Asked Questions) – Answers

1. What materials are commonly used in die casting?
The most common materials are non-ferrous metals such as aluminum (e.g., A380, A356, ADC12, LM25), zinc (e.g., Zamak 3, Zamak 5), and magnesium alloys （e.g., AZ91D）. Aluminum is widely used for its strength-to-weight ratio, zinc for its excellent fluidity, precision and throme plating high quality surface finish metal parts but small size, and magnesium for lightweight applications.

2. What are the main advantages of die casting compared to other processes?
Die casting offers high dimensional accuracy, smooth surface finish, excellent repeatability, and the ability to produce complex geometries with thin walls. It is highly efficient for high volem of mass production and reduces the need for secondary machining.

3. What is the typical mold lifespan in die casting?
Mold lifespan depends on material and process. Zinc die casting molds can last 100,000–200,000 shots or more, aluminum die casting molds typically last 50,000–80,000 shots, and magnesium molds fall in between. Proper maintenance and high quality of cavity and core steel can significantly extend tool life.

4. What is the difference between hot chamber and cold chamber die casting?
Hot chamber die casting is used for low-melting-point metals like zinc and magnesium alloys, where the injection system is submerged in molten metal, enabling faster cycles. Cold chamber die casting is used for higher melting point alloys like aluminum alloys , where molten metal is ladled into the chamber before injection.

5. What surface finishes can be achieved with die casting?
Die casting can achieve smooth as-cast surfaces suitable for painting, powder coating, anodizing (mainly aluminum such as 6061, 6063), plating (zinc, nickel, chrome), and polishing. Minimal post-processing is often required.

6. Is secondary machining always required?
Not always. Many die casting parts can be used directly as-cast or deburrs after casting. However, machining may be required for tight tolerances, threaded holes, sealing surfaces, or critical functional features.

7. What are common defects in die casting and how can they be controlled?
Common defects include porosity, cold shuts, shrinkage, and flash. These can be controlled through proper mold design, optimized gating and venting systems, controlled process parameters (temperature, pressure), and good die maintenance. you can go to die casting defects page to know more defects and solutions.

8. What production volumes are suitable for die casting?
Die casting is most cost-effective for medium to high production volumes, typically from a few thousand to hundreds of thousands or even millions of parts, due to the high initial tooling cost but low per-unit cost.

If you have a die casting project that need to check if sutiable for die casting process or not, you are welcome to contact us, we will check this for you in 24 hours.