Τι είναι το Gravity Casting; Βασικές πληροφορίες για τους κατασκευαστές

Στις σύγχρονες ημέρες της μεταποίησης, η χύτευση μετάλλων είναι πολύ σημαντική όταν πρόκειται για την παραγωγή εξαρτημάτων με πολύπλοκες γεωμετρίες υψηλής ποιότητας. Μεταξύ των πιο αποτελεσματικών τρόπων για να γίνει αυτό είναι η χύτευση με βαρύτητα. Αυτή η διαδικασία είναι ένας συνδυασμός ακρίβειας, αποτελεσματικότητας και οικονομικής αποδοτικότητας- ως εκ τούτου, αποτελεί μια προτιμώμενη λύση για βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η αεροδιαστημική και ο βιομηχανικός εξοπλισμός. Στην ουσία, η χύτευση με βαρύτητα περιλαμβάνει τη χρήση της δύναμης της βαρύτητας για να γεμίσει ένα καλούπι με μέταλλο χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί εξοπλισμός υψηλής πίεσης, καθιστώντας έτσι τη διαδικασία όχι πολύπλοκη ως προς την εγκατάστασή της. Εάν είστε φοιτητής μηχανικός, διευθυντής παραγωγής ή απλώς ενδιαφέρεστε για τις τεχνολογίες χύτευσης, τότε η εκμάθηση της χύτευσης με βαρύτητα είναι ζωτικής σημασίας για την υιοθέτηση μιας γενικής άποψης για την παραγωγή μετάλλων.

Οι βασικές αρχές της χύτευσης αλουμινίου με βαρύτητα, ο τρόπος με τον οποίο γίνεται, σημαντικοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία και ο χρόνος, ο τύπος των υλικών που χρησιμοποιούνται, καθώς και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της, μαζί με τις συνήθεις εφαρμογές, καλύπτονται σε αυτό το άρθρο.

Πώς λειτουργεί η χύτευση αλουμινίου με βαρύτητα;

Η χύτευση αλουμινίου με βαρύτητα είναι μια διαδικασία μόνιμης χύτευσης σε καλούπι που εφαρμόζεται συνήθως για την κατασκευή μεταλλικών εξαρτημάτων από μη σιδηρούχο αλουμίνιο. Η χύτευση αλουμινίου με βαρύτητα περιλαμβάνει τη χύτευση λιωμένου μετάλλου αλουμινίου σε επαναχρησιμοποιήσιμο μεταλλικό καλούπι μόνο με την επίδραση της βαρύτητας. Καταργώντας τη χύτευση υπό υψηλή πίεση που χρησιμοποιεί πίεση χιλιάδων psi για να συμπιέσει το μέταλλο στο καλούπι, η χύτευση υπό βαρύτητα χρησιμοποιεί μόνο τις φυσικές δυνάμεις της βαρύτητας, επιτρέποντας στο λιωμένο κράμα μετάλλου να ρέει στις κοιλότητες της μήτρας χωρίς περιορισμό.

Ακολουθεί η τυπική διαδικασία που περιλαμβάνει αυτή τη δραστηριότητα:

1. Προθερμασμένη στους 150-300° C για να αποφευχθεί το θερμικό σοκ και να προαχθεί η ομαλή ροή του μετάλλου, η μεταλλική μήτρα (συνήθως κατασκευασμένη από χυτοσίδηρο ή χάλυβα) ωθείται προς το μεταλλικό καλούπι.
2. Η μήτρα καλύπτεται με ένα λιπαντικό από κεραμικό ή γραφίτη για να μην κολλήσει πάνω της το λιωμένο μέταλλο.
3. Στη μήτρα χύνεται λιωμένο μέταλλο (με τη μορφή κράματος αλουμινίου, μαγνησίου ή χαλκού) που θερμαίνεται στους 650-750°C (ανάλογα με το είδος του υλικού).
4. Το λιωμένο μέταλλο ωθείται στην κοιλότητα της μήτρας μέσω ενός εκμαγείου και καταλαμβάνει ολόκληρο το καλούπι υπό την επίδραση της βαρύτητας.
5. Η μήτρα στερεοποιεί τη χύτευση εντός των ορίων μεταξύ 20 και 90 δευτερολέπτων, ανάλογα με το μέγεθος και το υλικό.
6. Στη συνέχεια ανοίγει η μήτρα, και η εκτίναξη γίνεται χειροκίνητα ή αφαιρείται από τη μήτρα.
7. Πριν το προϊόν φθάσει στο φινίρισμα, κόβεται το πλεονάζον υλικό από τους δρομείς και τα ελατήρια.

Δεδομένου ότι η διαδικασία περιλαμβάνει τη χρήση της βαρύτητας και όχι της μηχανικής πίεσης, η εγκατάσταση του εξοπλισμού απλοποιείται και το κόστος συντήρησης καθώς και το κόστος των εργαλείων είναι συνήθως χαμηλότερο.

Βήμα-προς-βήμα διαδικασία χύτευσης με βαρύτητα

Η τεχνική χύτευσης με βαρύτητα είναι δημοφιλής για την ευκολία της επαναληψιμότητας και είναι επίσης σε θέση να παράγει μέταλλο υψηλής ποιότητας με στενές ανοχές. Σε αντίθεση με τη χύτευση υπό υψηλή πίεση, εφαρμόζει τη δύναμη της βαρύτητας και μόνο και γεμίζει την κοιλότητα του καλουπιού, καθιστώντας έτσι την όλη διαδικασία πιο αποδοτική από πλευράς κόστους και μηχανικά λιγότερο δυσκίνητη.

Παρακάτω παρατίθεται ένας οδηγός βήμα προς βήμα για το πώς γίνεται η χύτευση αλουμινίου με βαρύτητα σε μια συνηθισμένη εγκατάσταση:

1. Προετοιμασία καλουπιού

Η αρχική διαδικασία στη χύτευση αλουμινίου Gravity χρησιμοποιεί την προετοιμασία του καλουπιού, ή αλλιώς γνωστή ως μήτρα. Ο χάλυβας ή ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή αυτών των καλουπιών που προορίζονται για επαναλαμβανόμενες χρήσεις. Το καλούπι καθαρίζεται κατάλληλα αφού μπορεί να χυθεί οποιοδήποτε μέταλλο, ώστε να απομακρυνθούν τυχόν υπολείμματα που έχουν απομείνει από προηγούμενες χύτευσης.

Μετά τον καθαρισμό, το καλούπι προθερμαίνεται σε θερμοκρασία μεταξύ 150°C και 300 300°C. Η προθέρμανση σημαίνει ότι το λιωμένο κράμα αλουμινίου δεν ψύχεται πολύ γρήγορα κατά την επαφή, οδηγώντας σε ελαττώματα όπως ψυχρά κλεισίματα ή ανεπαρκή πλήρωση. Στην εσωτερική επιφάνεια του καλουπιού εφαρμόζεται ένας αποδέσμευτικός παράγοντας, συνήθως μια επικάλυψη με βάση το γραφίτη ή το κεραμικό. Αυτό εξυπηρετεί δύο λειτουργίες: εξασφαλίζει ότι το λιωμένο κράμα αλουμινίου δεν κολλάει στη μήτρα και βοηθά στην επίτευξη ομαλότερου φινιρίσματος στο τελικό προϊόν.

2. Λιώσιμο κράματος αλουμινίου

Μετά την προετοιμασία του καλουπιού ακολουθεί η τήξη του επιλεγμένου μεταλλικού κράματος. Οι ποσότητες των μεταλλικών κραμάτων τοποθετούνται σε κλίβανο και λιώνουν στη θερμοκρασία έκχυσης που εξαρτάται από το κράμα. Για παράδειγμα, τα σημεία τήξης των κραμάτων αλουμινίου κυμαίνονται συνήθως μεταξύ 650°C-750°C, ενώ τα κράματα με βάση το χαλκό μπορεί να απαιτούν σημεία τήξης μεταξύ 900°C και 1100°C.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό να παρέχεται ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας τήξης. Η υπερβολική θέρμανση θα μπορούσε να απαιτήσει αυξημένη οξείδωση ή απορρόφηση αερίων, ενώ η υποθέρμανση θα μπορούσε να οδηγήσει σε ελλιπή πλήρωση των καλουπιών ή σε κακές μηχανικές ιδιότητες.

3. Έκχυση του λιωμένου μετάλλου κράμα

Όταν επιτευχθεί η κατάλληλη θερμοκρασία τήγματος, το λιωμένο μέταλλο χύνεται στο προθερμασμένο καλούπι. Στη χύτευση με βαρύτητα, δεν εφαρμόζεται καμία μηχανική δύναμη ή ακόμη και πίεση. Η βαρύτητα αναγκάζει τα κράματα αλουμινίου να ρέουν με φυσικό τρόπο στην είσοδο της κοιλότητας του καλουπιού μέσω ενός συνόλου από καλούπια και πύλες.

Αυτό το βήμα απαιτεί αργή, ελεγχόμενη έκχυση, ώστε να μην δημιουργηθούν αναταράξεις, οι οποίες μπορούν να παγιδεύσουν αέρια και να οδηγήσουν σε πορώδες στο χυτό. Σε ορισμένα προηγμένα συστήματα, υπάρχει η δυνατότητα πολύ αργής κλίσης του καλουπιού κατά τη χύτευσή του - η χύτευση με κλίση βαρύτητας για τη δημιουργία ομαλής και ομοιόμορφης ροής του μετάλλου.

4. Πλήρωση της κοιλότητας του καλουπιού

Μόλις το λιωμένο μέταλλο διεισδύσει στο καλούπι, γεμίζει όλα τα τμήματα της κοιλότητας κάτω από το σχήμα της μήτρας. Ο σχεδιασμός του καλουπιού είναι πολύ σημαντικός σε αυτό το σημείο. Τα σωστά σχεδιασμένα συστήματα δικλείδων θα κατανέμουν το μέταλλο ώστε να αποφεύγονται οι αναταράξεις, τα ψυχρά σημεία ή οι περιοχές με πιθανή συρρίκνωση.

Καθώς για τη ροή του μετάλλου χρησιμοποιείται μόνο η βαρύτητα, είναι απαραίτητο το μέταλλο να χύνεται με την κατάλληλη ταχύτητα και θερμοκρασία. Η έλλειψη ελέγχου της ροής μπορεί να προκαλέσει ελαττώματα όπως ατελείς πληρώσεις ή ψυχρά κλείσματα - σημεία όπου δύο μέτωπα μετάλλων αγγίζουν αλλά δεν λιώνουν μεταξύ τους.

5. Στερεοποίηση και ψύξη

Αφού γεμίσει η κοιλότητα, το λιωμένο κράμα μετάλλου αρχίζει να ψύχεται και να στερεοποιείται. Ο χρόνος ψύξης εξαρτάται από το μέγεθος και την πολυπλοκότητα της χύτευσης, καθώς και από το είδος του μετάλλου που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, τα μικρά εξαρτήματα από αλουμίνιο μπορούν να στερεοποιηθούν ήδη σε 20-30 δευτερόλεπτα, ενώ τα μεγάλα ή παχύτερα εξαρτήματα μπορεί να χρειαστούν 60-90 δευτερόλεπτα και περισσότερο.

Η μήτρα είναι στις περισσότερες περιπτώσεις υδρόψυκτη, ώστε να βοηθηθεί ο έλεγχος του ρυθμού ψύξης. Η ελεγχόμενη ψύξη ενισχύει τη βελτίωση της δομής των κόκκων και των εσωτερικών τάσεων και τις μειώνει, καθιστώντας έτσι ισχυρότερα και αξιόπιστα τα χυτά.

6. Άνοιγμα μήτρας και αφαίρεση εξαρτημάτων

Η μήτρα ανοίγει μετά τη στερεοποίηση του κράματος αλουμινίου. Ανάλογα με τον σχεδιασμό, το χυτό μπορεί να αφαιρεθεί χειροκίνητα ή να εκτοξευθεί μέσω της πίεσης που παρέχουν οι μηχανικοί πείροι εκτίναξης που είναι ενσωματωμένοι στο καλούπι. Καθώς η χύτευση βαθμίδας χρησιμοποιεί μεταλλική μήτρα, το καλούπι μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για χιλιάδες κύκλους και, ως εκ τούτου, η διαδικασία είναι οικονομικά αποδοτική για μεσαίες και μεγάλες ποσότητες.

Όσο κι αν πρέπει να γίνει αφαίρεση του εξαρτήματος, πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να μην καταστραφεί το χυτό ή το καλούπι. Σε αυτό το σημείο, το χυτό έχει αφήσει ακόμα το πλεονάζον υλικό από τους δρομείς και τις πύλες, το οποίο απαιτείται να αφαιρεθεί στο επόμενο βήμα.

7. Κοπή και φινίρισμα

Η εξαγόμενη χύτευση τείνει να συνεπάγεται επιπλέον μέταλλο, το οποίο συνδέεται με το σύστημα εκμαγείο και το σύστημα πύλης. Το υλικό αυτό αποκόπτεται μηχανικά με πριόνι, ψαλίδι ή εργαλεία λείανσης. Άλλες εργασίες φινιρίσματος θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν απογύμνωση, αμμοβολή, μηχανική κατεργασία ή θερμική επεξεργασία, ανάλογα με την περίπτωση, για τις προδιαγραφές του προϊόντος.

Σκοπός αυτού του σταδίου είναι να βελτιωθεί η εμφάνιση του χυτού, να αυξηθεί η ακρίβεια των διαστάσεων και να προετοιμαστεί για την τελική του λειτουργία ή τη συναρμολόγηση.

8. Επιθεώρηση και έλεγχος ποιότητας

Η τελευταία διαδικασία της μεθόδου χύτευσης με βαρύτητα είναι η επιθεώρηση. Οι επιφανειακές ατέλειες, οι ανοχές διαστάσεων και οι εσωτερικές ατέλειες των χυτών προϊόντων ελέγχονται αξιόπιστα. Αρχικά πραγματοποιούνται οπτικοί έλεγχοι και ανάλογα με το τι απαιτείται, ακολουθούν άλλες πιο προηγμένες τεχνικές, όπως

• Η δοκιμή ακτίνων Χ διατάσσεται για τον εντοπισμό του εσωτερικού πορώδους ή της συρρίκνωσης.
• Επιφανειακές ρωγμές με δοκιμή διεισδυτικής χρωστικής.
• Δοκιμές υπερήχων για δομική συνοχή
• Δοκιμές πίεσης, ιδίως για τα εξαρτήματα χειρισμού υγρών

Μόνο τα χυτά που έχουν περάσει όλους τους ποιοτικούς ελέγχους αποδεσμεύονται για χρήση ή παράδοση στους πελάτες. Τα απορριφθέντα μέρη συνήθως λιώνουν και ανακυκλώνονται, μειώνοντας έτσι τη σπατάλη υλικών.

Τύποι χύτευσης βαρύτητας

Η χύτευση με βαρύτητα είναι μια ευέλικτη διαδικασία που έχει διάφορες μορφές με στόχο την ικανοποίηση διαφορετικών γεωμετριών, υλικών και παραγωγής με διάφορες ανάγκες. Παρόλο που η ουσία της ιδέας - το γέμισμα ενός μεταλλικού καλουπιού με τη βοήθεια της βαρύτητας - διατηρείται, η διαδικασία χύτευσης με βαρύτητα έχει συγκεκριμένους τύπους, ή μάλλον μεθόδους που εφαρμόζουν διάφοροι κατασκευαστές για να ικανοποιήσουν μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

1. Μόνιμο καλούπι Gravity Die Casting

Αυτή είναι η πιο τυπική χύτευση με βαρύτητα. Η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων με το ίδιο εξάρτημα γίνεται με τη χρήση ενός επαναχρησιμοποιήσιμου μεταλλικού καλουπιού (κυρίως από χάλυβα ή χυτοσίδηρο). Το καλούπι προθερμαίνεται και στη συνέχεια επικαλύπτεται με έναν αποκολλητικό παράγοντα και γεμίζεται με λιωμένο μέταλλο. Στη συνέχεια, το εξάρτημα εξάγεται από το καλούπι μετά τη στερεοποίησή του, όπου το ίδιο ανακυκλώνεται.

Εφαρμογές: Εξαρτήματα αυτοκινήτων, εξαρτήματα σωληνώσεων και περιβλήματα αντλιών

Πλεονεκτήματα: Υψηλή ακρίβεια διαστάσεων, καλό φινίρισμα επιφάνειας και μούχλα μεγάλης διάρκειας ζωής

2. Κλίση βαρύτητας Die Casting

Το καλούπι κλίνει αργά κατά τη διαδικασία της χύτευσης με αυτή τη μέθοδο. Αυτό επιτρέπει στο λιωμένο μέταλλο να γεμίσει αργά και ομοιόμορφα την κοιλότητα της μήτρας, έτσι ώστε να αποφεύγονται οι αναταράξεις και οι πιθανότητες παγίδευσης αερίων ή ψυχρών σφαλμάτων.

Εφαρμογές: Εξαρτήματα με λεπτά τοιχώματα ή μέρη που είναι επιρρεπή σε παγίδευση αέρα

Πλεονεκτήματα: Ενισχυμένη εσωτερική ευρωστία, βελτιωμένη επιφάνεια και μειωμένη εμφάνιση ελαττωμάτων

3. Χύτευση με βαρύτητα χαμηλής πίεσης (υβρίδιο)

Τεχνικά, πρόκειται για μια ξεχωριστή κατηγορία, αν και ορισμένοι μπορεί να τη θεωρήσουν ως μια παραλλαγή όπου εφαρμόζεται χαμηλή πίεση αερίου (συνήθως 0,7 - 1,5 bar) στο λιωμένο μέταλλο και το σπρώχνει απαλά μέσα στη μήτρα. Προσθέτει τα πλεονεκτήματα της απλότητας της χύτευσης με βαρύτητα καθώς και κάποια πλεονεκτήματα του ελέγχου της πίεσης.

Εφαρμογές: Οι τροχοί και τα δομικά στοιχεία των οχημάτων είναι επίσης από χυτό υλικό υψηλής ακεραιότητας.

Πλεονεκτήματα: Βελτιωμένος έλεγχος της ροής του μετάλλου, καλύτερες μηχανικές ιδιότητες

4. Χύτευση βαρύτητας με πυρήνα άμμου

Η μέθοδος περιλαμβάνει τη χρήση πυρήνων άμμου που εισάγονται στο μεταλλικό καλούπι, όπου επιτρέπει τη διαμόρφωση των εσωτερικών κοιλοτήτων ή των υποκοπών που δεν θα ήταν ποτέ δυνατό να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας μόνο ένα συμπαγές μεταλλικό καλούπι.

Εφαρμογές: Σύνθετα εξαρτήματα κινητήρα, σώματα βαλβίδων

Πλεονεκτήματα: Επιτρέπει την κατασκευή προηγμένων εξαρτημάτων απολαμβάνοντας την παρατεταμένη διάρκεια ζωής ενός μόνιμου καλουπιού. 

Πίνακας: Τύποι χύτευσης με βαρύτητα

Υλικά που εφαρμόζονται στη χύτευση με βαρύτητα 

Η χύτευση με βαρύτητα είναι μία από τις πιο κοινές διαδικασίες χύτευσης με μόνιμο καλούπι- εφαρμόζεται κυρίως σε μη σιδηρούχα κράματα. Τα υλικά που εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία πρέπει να είναι σε θέση να έχουν υψηλή ρευστότητα, μέτρια σημεία τήξης και εξαιρετική χυτευσιμότητα, έτσι ώστε το λιωμένο μέταλλο να μπορεί να αποδώσει χωρίς ελαττώματα, όντας σε θέση να γεμίσει την κοιλότητα της μήτρας. Δεδομένου ότι η χύτευση βαρύτητας εφαρμόζει μόνο τη βαρύτητα για να γεμίσει το καλούπι χωρίς εξωτερική πίεση, η επιλογή του υλικού είναι ένας ακόμη πιο κρίσιμος παράγοντας για την επίτευξη της ακρίβειας των διαστάσεων, της ποιότητας της επιφάνειας και της αντοχής. Τα κύρια υλικά που χρησιμοποιούνται κατά τη χύτευση με βαρύτητα περιλαμβάνουν,

Κράματα αλουμινίου

Το αλουμίνιο είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό στη διαδικασία χύτευσης με βαρύτητα λόγω των ελαφρών ιδιοτήτων του, των εξαιρετικών ιδιοτήτων αντίστασης στη διάβρωση και της ευκολίας χύτευσης. Τα τυπικά κράματα αλουμινίου περιλαμβάνουν τα κράματα A356, AlSi12 και A319. Τα εν λόγω κράματα παρέχουν ένα καλό μείγμα αντοχής, ολκιμότητας και θερμικής αγωγιμότητας, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για εξαρτήματα αυτοκινήτων, όπως μπλοκ κινητήρα, κυλινδροκεφαλές, περίβλημα κιβωτίου ταχυτήτων και άλλα δομικά κομμάτια.

Τα κράματα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται για τη χύτευση με βαρύτητα συνήθως λιώνουν σε θερμοκρασίες μεταξύ 660°C και 750°C. Το λιωμένο αλουμίνιο ρέει ομαλά μέσα στο μεταλλικό καλούπι και ψύχεται γρήγορα, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μια πυκνή, λεπτόκοκκη δομή. Αυτά μπορούν επίσης να εφοδιαστούν με θερμική επεξεργασία T5 ή T6, η οποία θα βελτιώσει τις μηχανικές επιδόσεις. Η χύτευση με βαρύτητα σε αλουμίνιο δίνει υψηλή ακρίβεια διαστάσεων, καλό φινίρισμα επιφάνειας και μεγάλη διάρκεια ζωής ποτέ, όταν η μήτρα συντηρείται καλά.

Κράματα με βάση το χαλκό

Η χύτευση με βαρύτητα είναι επίσης δυνατή με κράματα χαλκού, ιδίως χαλκό και ορείχαλκο. Αυτά τα υλικά εφαρμόζονται όπου απαιτείται υψηλή αντοχή στη φθορά, εξαιρετική αντοχή, εξαιρετική θερμική/ηλεκτρική αγωγιμότητα. Για παράδειγμα, τα χύτευσης από μπρούντζο χρησιμοποιούνται σε τομείς όπως οι προπέλες της ναυτιλίας, τα περιβλήματα αντλιών και τα ρουλεμάν, ενώ η χρήση του ορείχαλκου είναι σε τομείς όπως τα υδραυλικά εξαρτήματα και το διακοσμητικό υλικό.

Όταν πρόκειται για θερμοκρασίες τήξης, τα κράματα με βάση το χαλκό είναι υψηλότερα, σε ένα εύρος 1000° έως 1200° Κελσίου. Αυτό τοποθετεί το υλικό της μήτρας να αντέχει τη θερμική καταπόνηση και η διαδικασία έκχυσης αναμένεται να είναι καλά ελεγχόμενη για την αποφυγή ελαττωμάτων οξείδωσης και συρρίκνωσης. Η χύτευση βαρύτητας με τη χρήση κραμάτων χαλκού μπορεί να γίνει για να παραδώσει ισχυρά εξαρτήματα με εξαιρετική εξυπηρέτηση σε ακραίες συνθήκες, εάν ελέγχεται σωστά.

Κράματα μαγνησίου

Τα κράματα μαγνησίου ενσωματώνονται στη χύτευση με βαρύτητα, όταν ο σχεδιασμός ελαφρών κατασκευών αποτελεί βασικό μέλημα, συμπεριλαμβανομένης της αεροδιαστημικής και της αυτοκινητοβιομηχανίας. Ορισμένα από τα κοινά κράματα περιλαμβάνουν το AZ91D που συνδυάζει μια καλή ισορροπία αντοχής, χυτευσιμότητας και αντοχής στη διάβρωση. Το κύριο πλεονέκτημά του είναι η χαμηλή πυκνότητα περίπου 1,8 g/cm³, πράγμα που σημαίνει ότι είναι το ελαφρύτερο δομικό μέταλλο που εφαρμόζεται.

Τα κράματα μαγνησίου υγροποιούνται στους 600°C - 650°C περίπου. Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητας, πρέπει να χυτεύονται σε προστατευτικό περιβάλλον ή με τη βοήθεια ροών για την αποφυγή οξείδωσης και καύσης. Παρ' όλα αυτά, η χύτευση με βαρύτητα επιτρέπει την παραγωγή εξαρτημάτων μαγνησίου με μεγάλο βαθμό ακρίβειας και λιγότερα απόβλητα σε σύγκριση με άλλες διαδικασίες μορφοποίησης.

Κράματα ψευδαργύρου

Αν και ο ψευδάργυρος είναι πιο κατάλληλος για διαδικασίες χύτευσης υπό πίεση, έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για χύτευση υπό βαρύτητα για συγκεκριμένες εφαρμογές, συγκεκριμένα για μικρά, στενά εξαρτήματα με αυστηρότερες ανοχές. Τα κράματα ψευδαργύρου, όπως το Zamak 3 και το Zamak 5, προτιμώνται λόγω του χαμηλού σημείου τήξης (περίπου 385 °C), της καλής ρευστότητας και της αναπαραγωγής λεπτών λεπτομερειών στα καλούπια.

Τα χυτά βαρύτητας ψευδαργύρου εφαρμόζονται σε ηλεκτρονικά και καταναλωτικά προϊόντα και σε μηχανικά μέρη χαμηλού φορτίου. Το κύριο πλεονέκτημα της χρήσης ψευδαργύρου στη χύτευση βαρύτητας είναι η δυνατότητα κατασκευής αιχμηρών ακμών και λεπτών χαρακτηριστικών χωρίς πολλές διεργασίες κατεργασίας. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής μηχανικής του αντοχής σε σύγκριση με το αλουμίνιο ή το χαλκό, μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε μη δομικές χρήσεις.

Κράματα αλουμινίου ενισχυμένα με πυρίτιο

Τα κράματα αλουμινίου πλούσια σε πυρίτιο, όπως το AlSi12, είναι ιδανικά για χύτευση με βαρύτητα, καθώς το προστιθέμενο πυρίτιο αυξάνει τη ρευστότητα, μειώνει τη συρρίκνωση και αυξάνει την αντοχή στη φθορά. Τέτοια κράματα χρησιμοποιούνται εκτενώς σε εξαρτήματα κινητήρων, σε μέλη φρένων και σε υδραυλικά περιβλήματα, όπου η σταθερότητα των διαστάσεων και η αντοχή έχουν σημασία.

Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο που εμπίπτει στο εύρος 7-12% βελτιώνει περαιτέρω την ικανότητα του κράματος να γεμίζει περίπλοκα σχήματα καλουπιών χωρίς θερμό σχίσιμο ή πορώδες αερίου. Αυτά τα κράματα κρυσταλλώνονται με συνέπεια, δημιουργώντας λιγότερα ελαττώματα και μικρή μετα-επεξεργασία.

Εναλλακτικές λύσεις στη χύτευση με βαρύτητα

Η χύτευση με βαρύτητα είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική για την κατασκευή μεταλλικών εξαρτημάτων μεσαίου έως μεγάλου όγκου με αξιοπρεπείς μηχανικές ιδιότητες. Δεν είναι όμως πάντα η καλύτερη επιλογή. Ενώ ένας αριθμός παραγόντων, όπως η πολυπλοκότητα του τεμαχίου, το επιθυμητό φινίρισμα της επιφάνειας, το κόστος και ο όγκος παραγωγής, είναι καθοριστικοί για τον καθορισμό του τύπου των τεχνικών χύτευσης. Οι κατασκευαστές μπορούν σε τέτοιες περιπτώσεις να καταφύγουν στη χρήση διαφόρων άλλων εναλλακτικών διαδικασιών χύτευσης. Μια προσεκτική εξέταση των βασικών εναλλακτικών λύσεων της χύτευσης με βαρύτητα και των δυνατών και αδύνατων σημείων τους, καθώς και των συνήθων εφαρμογών τους ακολουθεί.

Χύτευση με άμμο

Η πιο παραδοσιακή και ευέλικτη μέθοδος χύτευσης είναι η χύτευση με άμμο. Ενσωματώνει την εργασία με την κοιλότητα του καλουπιού με την προετοιμασία μίγματος άμμου για τη διαμόρφωσή του, το οποίο συνήθως δεσμεύεται από πηλό ή χημικά συνδετικά. Για τη διαμόρφωση του καλουπιού από άμμο χρησιμοποιείται ένα πρότυπο, το οποίο είναι συνήθως κατασκευασμένο από ξύλο ή μέταλλο. Μετά τη διαμόρφωση του καλουπιού, το λιωμένο μέταλλο γεμίζει την κοιλότητα.

Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα καλή για χαμηλό έως μεσαίο όγκο παραγωγής, μεγάλα εξαρτήματα ή εξαρτήματα με πολύπλοκες εσωτερικές γεωμετρικές δομές που δεν θα μπορούσαν να επιτευχθούν εύκολα στο μέταλλο στερεάς μήτρας. Η χύτευση με άμμο είναι σχετικά φθηνότερη όσον αφορά το κόστος κατασκευής εργαλείων, επομένως είναι κατάλληλη για την κατασκευή πρωτοτύπων ή προσαρμοσμένων παραγγελιών.

Ωστόσο, η χύτευση με άμμο έχει ως αποτέλεσμα ένα τραχύ φινίρισμα και χαμηλότερη ακρίβεια διαστασιολόγησης σε σύγκριση με τη χύτευση με βαρύτητα. Το καλούπι καταστρέφεται μετά από κάθε χρήση και έτσι ο χρόνος παραγωγής και η σπατάλη υλικού γίνεται υψηλότερη για μεγάλες ποσότητες. Παρ' όλα αυτά, η χύτευση με άμμο είναι μια ευέλικτη επιλογή όταν το κόστος των ρυθμίσεων έχει χαμηλή προτεραιότητα.

Χύτευση υψηλής πίεσης

Η χύτευση υπό υψηλή πίεση (HPDC) χρησιμοποιεί την έγχυση λιωμένου μετάλλου σε χαλύβδινο καλούπι υπό υψηλή πίεση, δηλαδή μεταξύ 600 και 1200 bar (1 πίεση). Η μέθοδος αυτή καθιστά δυνατή τη δημιουργία περίπλοκων σχημάτων με μεγάλη διαστατική ακρίβεια και ποιότητα της επιφάνειας με υψηλές ταχύτητες.

Η HPDC είναι ιδιαίτερα χρήσιμη κατά την κατασκευή εξαρτημάτων με λεπτά τοιχώματα, τα οποία δεν θα ήταν δυνατόν να χυτευτούν με την τεχνολογία μόνο βαρύτητας της βαρύτητας. Πρόκειται για μια κοινή πρακτική στις βιομηχανίες αυτοκινήτων, ηλεκτρονικών και συσκευών. Οι σύντομοι χρόνοι κύκλου και τα υψηλά επίπεδα αυτοματοποιημένων δυνατοτήτων την καθιστούν οικονομικά αποδοτική για παραγωγή πολύ μεγάλου όγκου.

Τα κύρια μειονεκτήματα σε σύγκριση με τη χύτευση με βαρύτητα είναι η απαγορευτικά δαπανηρή κατασκευή εργαλείων, καθώς και η τάση εγκλωβισμού αερίων, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε πορώδες στο τελικό προϊόν χύτευσης. Επίσης, λόγω της υψηλής πίεσης, η διαδικασία περιορίζεται συνήθως σε μικρότερα εξαρτήματα και μπορεί να μην είναι χρήσιμη για μεγαλύτερα ή παχύτερα εξαρτήματα.

Χύτευση χαμηλής πίεσης

Η χύτευση υπό χαμηλή πίεση (LPDC) είναι μια τροποποιημένη έκδοση της χύτευσης υπό βαρύτητα. Αντί να ρίχνεται απλώς λιωμένο μέταλλο στο καλούπι, εφαρμόζεται θετική πίεση (μεταξύ 0,7 και 1,5 bar) στο θάλαμο του κλιβάνου, με αποτέλεσμα το λιωμένο μέταλλο να ανεβαίνει στο καλούπι μέσω ενός σωλήνα που ονομάζεται σωλήνας ανύψωσης.

Αυτή η μέθοδος παρέχει μεγαλύτερο έλεγχο της ροής του μετάλλου και ελαχιστοποιεί τον κίνδυνο πορώδους αερίου. Εφαρμόζεται συνήθως σε εφαρμογές που απαιτούν εξαρτήματα υψηλής ακεραιότητας, όπως η περίπτωση των τροχών αυτοκινήτων και των δομικών εξαρτημάτων αλουμινίου. Η LPDC θα έχει επίσης ως αποτέλεσμα βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και ποσοστά απορριμμάτων σε σύγκριση με τη χύτευση με βαρύτητα.

Ωστόσο, αυτός ο αυξημένος έλεγχος έχει το τίμημά του. Η τεχνολογία είναι πιο περίπλοκη και δαπανηρή και η διαδικασία είναι πιο χρονοβόρα. Ακόμη και υπό αυτές τις συνθήκες, η LPDC επιλέγεται συχνά όταν απαιτείται καλύτερη ποιότητα χύτευσης και εσωτερική ακεραιότητα.

Φυγοκεντρική χύτευση

Η φυγοκεντρική χύτευση περιλαμβάνει την περιστροφή του καλουπιού σε υψηλή ταχύτητα καθώς και την έκχυση λιωμένου μετάλλου σε αυτό. Οι φυγόκεντρες δυνάμεις πιέζουν το μέταλλο σκληρά προς τα τοιχώματα του καλουπιού, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του πορώδους και στη δημιουργία μιας εξαιρετικά λεπτόκοκκης δομής.

Η τεχνική αυτή είναι κατάλληλη για κυλινδρικά ή σωληνοειδή εξαρτήματα, δηλαδή σωλήνες, δακτυλίους και δακτυλίους. Λόγω της κατευθυνόμενης κρυστάλλωσης και της πυκνής σύστασης, τα διαμορφωμένα μέρη τείνουν να έχουν υψηλές μηχανικές ιδιότητες και χαμηλές ιδιότητες φθοράς.

Η φυγοκεντρική χύτευση, ωστόσο, περιορίζεται σημαντικά στη γεωμετρία του τεμαχίου - μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν πρόκειται για συμμετρικά σχήματα, ενώ η υλοποίηση πολύπλοκων εσωτερικών χαρακτηριστικών είναι δύσκολη. Η αρχική εγκατάσταση και ο εξοπλισμός είναι επίσης αρκετά εξειδικευμένα, γεγονός που αποδεικνύεται εμπόδιο για ορισμένες από τις εργασίες. Ωστόσο, στην περίπτωση στρογγυλών εξαρτημάτων υψηλής απόδοσης, η φυγοκεντρική χύτευση αποτελεί μια καλή επιλογή σε σύγκριση με τη χύτευση βαρύτητας.

Χύτευση επενδύσεων (χύτευση χαμένου κεριού)

Η χύτευση με επένδυση, που αναφέρεται επίσης ως χύτευση με χαμένο κερί, είναι μια διαδικασία κατά την οποία δημιουργείται ένα κέρινό σχήμα του τεμαχίου που πρόκειται να παραχθεί, εφαρμόζεται ένα κεραμικό (επίστρωση) και το κερί λιώνει για να αφήσει μια κοιλότητα. Στη συνέχεια, χύνεται ζεστό μέταλλο σε αυτή την κοιλότητα προκειμένου να παραχθεί το τελικό εξάρτημα.

Αυτή η διαδικασία είναι πολύ πολύτιμη λόγω της ικανότητάς της να κατασκευάζει πολύ περίπλοκα και λεπτομερή εξαρτήματα με σχεδόν καθαρό σχήμα. Είναι ιδανική για εξαρτήματα σχετικά μικρού έως μεσαίου μεγέθους που έχουν ανάγκες υψηλής διαστατικής ακρίβειας και αισθητικά χαρακτηριστικά ποιοτικού φινιρίσματος επιφάνειας, όπως πτερύγια τουρμπίνων, αεροδιαστημικά εξαρτήματα και κοσμήματα.

Σε σύγκριση με τη χύτευση με βαρύτητα, η χύτευση με επένδυση έχει βραδύτερο ρυθμό παραγωγής και υψηλό κόστος ανά τεμάχιο, ειδικά όταν ο όγκος είναι μεγάλος. Τα καλούπια είναι επίσης μιας χρήσης και έχουν μεγαλύτερα βήματα. Ωστόσο, για πολύπλοκα εξαρτήματα που δεν μπορούν να γίνουν μέσω της χύτευσης βαρύτητας, η χύτευση με επένδυση είναι συνήθως η καλύτερη επιλογή.

Πότε να χρησιμοποιήσετε εναλλακτικές λύσεις;

Η επιλογή της καλύτερης εναλλακτικής λύσης στη διαδικασία χύτευσης με βαρύτητα εξαρτάται από τις ανάγκες του εξαρτήματος και τις συνθήκες παραγωγής. Για παράδειγμα, η χύτευση με άμμο θα είναι ιδανική για μεμονωμένα ή μεγάλα, βαριά εξαρτήματα. Η χύτευση υπό πίεση είναι κατάλληλη για παραγωγή μεγάλης κλίμακας όπου υπάρχει ανάγκη για χονδροειδείς λεπτομέρειες. Η χύτευση υπό χαμηλή πίεση είναι ιδανική εάν οι σκοποί απαιτούν αυξημένη εσωτερική ακεραιότητα. Η φυγοκεντρική χύτευση δεν μπορεί να ξεπεραστεί όταν πρόκειται για στρογγυλά εξαρτήματα, ενώ η χύτευση με επένδυση είναι καταλληλότερη για πολύπλοκα και πολύ ακριβή αντικείμενα.

Με κάθε μέθοδο, θα έχετε ένα διαφορετικό σύνολο συμβιβασμών όσον αφορά την τιμή, τα εργαλεία, την ταχύτητα και την ποιότητα των εξαρτημάτων. Κατά τη διαδικασία αυτή, η απόφαση συνήθως έγκειται στην ισορροπία αυτών των παραγόντων, με τη λειτουργία και την αισθητική πλευρά του τελικού προϊόντος.

Παράμετροι διαδικασίας: Θερμοκρασία, Πίεση και Χρόνος 

Διάφορες τεχνικές παράμετροι επηρεάζουν την επιτυχία της χύτευσης με βαρύτητα:

1. Θερμοκρασία έκχυσης

Συνήθως είναι 650 - 750 °C για κράματα αλουμινίου. Η υπερβολική έκχυση καυτής κατάστασης μπορεί να προκαλέσει παγίδευση αερίων και πορώδες. Πολύ κρύο, το μέταλλο μπορεί να μην μπει στο καλούπι μέχρι τέλους.

2. Θερμοκρασία καλουπιού

Οι μήτρες θερμαίνονται συνήθως στους 150-300 °C. Η προθερμασμένη μήτρα θα διασφαλίσει ότι το μέταλλο δεν θα στερεοποιηθεί πολύ σύντομα και η ροή του μετάλλου θα γίνει πιο ομαλή.

3. Χρόνος ψύξης

Το μέταλλο πρέπει να αφήνεται να στερεοποιηθεί πριν αφαιρεθεί μετά την έκχυση. Οι χρόνοι ψύξης ποικίλλουν ανάλογα με το κράμα και τη γεωμετρία του τεμαχίου, αλλά συνήθως κυμαίνονται μεταξύ 20 - 90 δευτερολέπτων.

4. Μόνο βαρύτητα (χωρίς εξωτερική πίεση)

Η χύτευση με βαρύτητα δεν χρησιμοποιεί καμία εξωτερική δύναμη σε σύγκριση με τη χύτευση με πίεση. Αυτή η απλότητα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του κόστους και της φθοράς του εξοπλισμού.

5. Λίπανση και επικάλυψη

Οι επιφάνειες της μήτρας λιπαίνονται για να διευκολύνεται η εύκολη απελευθέρωση και το φινίρισμα της επιφάνειας. Ορισμένες από τις τυπικές επιστρώσεις περιλαμβάνουν εναιωρήματα νιτριδίου του βορίου και γραφίτη.

Αυτές οι τρεις παράμετροι πρέπει να ελέγχονται πολύ καλά για να βελτιστοποιηθούν χύτευσης υψηλής ποιότητας με ελάχιστες ελλείψεις όπως πορώδες, συρρίκνωση και ψυχρές αποφράξεις.

Εφαρμογές της χύτευσης με βαρύτητα 

Η χύτευση με βαρύτητα είναι μια από τις δημοφιλείς πρακτικές χύτευσης μετάλλων που έχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε διάφορες βιομηχανίες, λόγω της ικανότητάς της να παράγει ακριβή, μακράς διαρκείας και πολύπλοκα εξαρτήματα από μη σιδηρούχα μέταλλα. Η διαδικασία παρέχει υψηλή επαναληψιμότητα, επαρκείς μηχανικές ιδιότητες και στενό έλεγχο των διαστάσεων, γεγονός που καθιστά τη διαδικασία κατάλληλη τόσο για δομικές όσο και για λειτουργικές εφαρμογές. Παρακάτω παρατίθενται οι κυριότεροι τομείς και ορισμένα παραδείγματα όπου η χύτευση βαρύτητας χρησιμοποιείται κρίσιμα.

1. Αυτοκινητοβιομηχανία

Η αυτοκινητοβιομηχανία είναι ένας από τους μεγαλύτερους καταναλωτές χυτών εξαρτημάτων βαρύτητας. Η τεχνική είναι ιδανική για τα κατασκευή εξαρτημάτων που πρέπει να διαθέτουν αντοχή, αντίσταση στη θερμότητα και σταθερότητα διαστάσεων.

Οι βασικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:

• Κυλινδροκεφαλές και μπλοκ κινητήρων
• Δαγκάνες φρένων και κύριοι κύλινδροι
• Βραχίονες ανάρτησης και βραχίονες ελέγχου
• Περιβλήματα μετάδοσης κίνησης

Η χύτευση με βαρύτητα επιτρέπει τη δημιουργία πολύπλοκων γεωμετριών με λείες εσωτερικές επιφάνειες, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για την αποτελεσματική μεταφορά υγρών σε κινητήρες και φρένα. Τα εξαρτήματα λειτουργούν σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται μεταξύ 90 και 120 °C, αλλά η αντοχή του υλικού είναι ένα σημαντικό σχεδιαστικό μέλημα.

2. Αεροδιαστημική και αεροπορία

Η μείωση του βάρους και η αξιοπιστία είναι σημαντικές στις αεροδιαστημικές εφαρμογές. Η χύτευση με βαρύτητα χρησιμοποιείται για εξαρτήματα που απαιτούν να είναι ελαφριά και ταυτόχρονα ανθεκτικά και χωρίς συμβιβασμούς όσον αφορά τις διαστάσεις και την αντοχή στην κόπωση.

Τα τυπικά χυτά αεροδιαστημικής περιλαμβάνουν:

• Βάσεις στήριξης
• Εξαρτήματα περιβλήματος
• Συστήματα αεραγωγών
• Καλύμματα κινητήρα

Τα κράματα αλουμινίου και μαγνησίου επιλέγονται συνήθως για τα αεροδιαστημικά εξαρτήματα λόγω της υψηλής αναλογίας αντοχής/βάρους τους. Τα χυτά μέρη πρέπει να αντέχουν σε ατμοσφαιρικά φορτία, διακυμάνσεις θερμοκρασιών, από -55°C έως 125°C κατά τη διάρκεια της πτήσης, και μηχανικούς κραδασμούς κατά τη διάρκεια της πτήσης.

3. Βιομηχανικά μηχανήματα

Η χύτευση βαρύτητας χρησιμοποιείται σε βαριά μηχανήματα και βιομηχανικό εξοπλισμό για την παραγωγή εξαρτημάτων που χρειάζονται αντοχή και αντοχή στη φθορά υπό αυξημένη καταπόνηση.

Τα κοινά εξαρτήματα περιλαμβάνουν:

• Περιβλήματα εργαλείων
• Περιβλήματα αντλιών
• Σώματα συμπιεστών
• Συλλέκτες

Αυτά τα χυτά είναι συνήθως τύπου κράματος αλουμινίου ή μπρούντζου, με ορισμένα σχέδια να έχουν αποκλίσεις πάχους τοιχώματος και πολύπλοκες εσωτερικές κοιλότητες. Οι πιέσεις λειτουργίας μπορεί να κυμαίνονται από 10 bar έως 150 bar, ανάλογα με το σύστημα.

4. Ηλεκτρικό και ηλεκτρονικό περίβλημα

Η χύτευση βαρύτητας χρησιμοποιείται στη χύτευση θερμοανθεκτικών και αντιδιαβρωτικών περιβλημάτων για ευαίσθητα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Τυπικές εφαρμογές:

• Περιβλήματα κινητήρων
• Σώματα φωτιστικών σωμάτων
• Κουτιά διακλάδωσης
• Πτερύγια ψύξης για συσκευές ισχύος

Τα εξαρτήματα πρέπει να παρέχουν άριστη απαγωγή θερμότητας και σταθερότητα διαστάσεων, ενώ παράλληλα πρέπει να εμποδίζουν την εισχώρηση περιβαλλοντικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της σκόνης και της υγρασίας. Τα κράματα αλουμινίου-πυριτίου εφαρμόζονται ευρέως για τους σκοπούς αυτούς λόγω της θερμικής τους αγωγιμότητας και της αντοχής τους στη διάβρωση.

5. Ναυτιλία και ναυπηγική

Οι θαλάσσιες εφαρμογές απαιτούν υλικά που είναι ανθεκτικά στη διάβρωση από το αλμυρό νερό και αντέχουν επίσης τη συνεχή έκθεση στην υγρασία. Η χύτευση με βαρύτητα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ισχυρών εξαρτημάτων που λειτουργούν αξιόπιστα υπό αυτές τις συνθήκες.

Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν:

• Περιβλήματα ελίκων
• Σώματα βαλβίδων
• Περιβλήματα αντλιών νερού
• Εξαρτήματα και σύνδεσμοι

Εδώ, τα συνήθη υλικά που χρησιμοποιούνται είναι ο χαλκός και τα κράματα αλουμινίου-χαλκού. Αυτά τα χυτά είναι πιο πιθανό να είναι στεγανά υπό πίεση και να λειτουργούν σε συνθήκες υψηλής υγρασίας, έκθεσης σε αλάτι και σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 5°C έως 50°C.

6. Γεωργικός εξοπλισμός

Διακοσμημένα με εσωτερικά κανάλια ψύξης, τα χυτά προϊόντα βαρύτητας αποτελούν πολύτιμη πτυχή των γεωργικών μηχανημάτων λόγω της ανθεκτικότητάς τους σε στοιχεία όπως οι μηχανικοί κραδασμοί, η περιβαλλοντική φθορά και η έκθεση σε λιπάσματα ή χώμα.

Τα χυτά εξαρτήματα βαρύτητας περιλαμβάνουν:

• Σώματα υδραυλικών βαλβίδων
• Κάλυμμα κιβωτίου ταχυτήτων
• Βάσεις στήριξης
• Μονάδες στέγασης PTO (συστήματα Power Take-Off)

Τα κομμάτια αυτά λειτουργούν συνήθως σε εξωτερικούς χώρους σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών (από -20°C έως 50°C) και πρέπει να λειτουργούν ακόμη και σε συνθήκες βρωμιάς, κραδασμών και διάβρωσης.

7. Καταναλωτικά προϊόντα και υλικό

Η χύτευση με βαρύτητα εφαρμόζεται επίσης στην παραγωγή διακοσμητικών και λειτουργικών εξαρτημάτων σε καταναλωτικά προϊόντα, τα οποία πρέπει να είναι ταυτόχρονα ισχυρά και διακοσμητικά.

Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν:

• Χειρολαβές και κλειδαριές πορτών
• Βάσεις φωτισμού
• Μαγειρικά σκεύη
• Περιβλήματα εργαλείων

Πολλά από αυτά τα εξαρτήματα τείνουν να χρησιμοποιούν κράματα ψευδαργύρου ή αλουμινίου λόγω του εξαιρετικού φινιρίσματος της επιφάνειάς τους και της ικανότητάς τους να διατηρούν λεπτές λεπτομέρειες με μικρή κατεργασία για χύτευση.

Ευελιξία χύτευσης βαρύτητας

Η ευελιξία της χύτευσης με βαρύτητα έγκειται στην ικανότητα κατασκευής ισχυρών, ακριβών και πολύπλοκων μεταλλικών εξαρτημάτων από διάφορες βιομηχανίες. Από την αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική βιομηχανία έως τη ναυτιλία και τα καταναλωτικά προϊόντα, αυτή η διαδικασία χύτευσης παρουσιάζει μια σταθερή λύση όπου η δομική ακεραιότητα, το φινίρισμα της επιφάνειας, η ακρίβεια των διαστάσεων κ.ο.κ. αποτελούν προτεραιότητα.

Η εφαρμογή επαναχρησιμοποιούμενων χαλύβδινων καλουπιών, μη σιδηρούχων κραμάτων, καθώς και η ροή μετάλλων με βαρύτητα, το καθιστούν μια αποτελεσματική και αξιόπιστη λύση για τις σύγχρονες ανάγκες παραγωγής.

Πλεονεκτήματα της χύτευσης με βαρύτητα

Υπάρχουν πολλά βασικά οφέλη από τη χρήση της χύτευσης με βαρύτητα:

• Καλύτερες μηχανικές ιδιότητες: 

Ως αποτέλεσμα της λιγότερο γρήγορης στερεοποίησης, οι κόκκοι αποκτούν πιο ομοιόμορφο σχήμα και, ως εκ τούτου, επιτυγχάνεται υψηλή αντοχή.

• Επαναχρησιμοποιήσιμα καλούπια: 

Οι μεταλλικές μήτρες μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για χιλιάδες κύκλους, μειώνοντας έτσι το κόστος ανά τεμάχιο.

• Βελτιωμένο φινίρισμα επιφάνειας: 

Σε αντίθεση με τη χύτευση με άμμο, το φινίρισμα δεν είναι μόνο πιο ομαλό αλλά απαιτεί και λιγότερη κατεργασία.

• Καλή ακρίβεια διαστάσεων: 

Μπορούν να επιτευχθούν ανοχές της τάξης του ±0,1 mm.

• Φιλικό προς το περιβάλλον: 

Η διαδικασία της χύτευσης με βαρύτητα είναι επίσης βιώσιμη λόγω του γεγονότος ότι τα χρησιμοποιούμενα καλούπια μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν και υπάρχουν συγκριτικά λιγότερα απόβλητα.

Λόγω αυτών των πλεονεκτημάτων, πολλοί κατασκευαστές προτιμούν τη χύτευση με βαρύτητα έναντι άλλων, όπως η χύτευση με άμμο, όταν απαιτείται τόσο όγκος όσο και ποιότητα.

Περιορισμοί της χύτευσης βαρύτητας

Η διαδικασία χύτευσης με βαρύτητα, όπως όλες οι άλλες διαδικασίες, έχει μερικά μειονεκτήματα, αν και είναι επωφελής από μόνη της:

• Υψηλό κόστος εργαλειοποίησης: 

Σε σύγκριση με τη χύτευση υπό πίεση, η τιμή για τις μεταλλικές μήτρες είναι συγκριτικά υψηλότερη από τα καλούπια άμμου.

• Περιορίζεται σε απλά σχήματα:

Αυτές οι λεπτές λεπτομέρειες και οι υποκοπές πρέπει να είναι δύσκολες χωρίς σύνθετο πυρήνα.

• Μεγαλύτεροι χρόνοι κύκλου: 

Έχει βραδύτερο χρόνο κύκλου σε σύγκριση με τη χύτευση υπό υψηλή πίεση λόγω της φυσικής ροής και ψύξης.

• Απαιτεί εξειδικευμένη λειτουργία: 

Οι χειρολαβές θερμοκρασίας και χρονισμού είναι ζωτικής σημασίας για την αποφυγή ελαττωμάτων.

Αυτός ο περιορισμός θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν αποφασίζεται η χρήση της χύτευσης βαρύτητας για ένα συγκεκριμένο εξάρτημα.

Συμπέρασμα

Η χύτευση με βαρύτητα είναι ένας πρακτικός, αποτελεσματικός και ακριβής τρόπος κατασκευής μεταλλικών τεμαχίων, ιδίως σε μη σιδηρούχα κράματα όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός. Με τη χρήση της βαρύτητας αντί της εξωτερικής πίεσης, η διαδικασία διαθέτει υψηλή ποιότητα επιφάνειας και ακρίβεια διαστάσεων, εκτός από την απόδοση ενός δομικά υγιούς αντικειμένου, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η μέθοδος αυτή είναι δημοφιλής σε πολλές βιομηχανίες.

Εάν κατασκευάζετε εξαρτήματα αυτοκινήτων, αεροδιαστημικά εξαρτήματα ή βιομηχανικά περιβλήματα, η χύτευση με βαρύτητα σας δίνει ένα οικονομικό και συνεπές αποτέλεσμα. Μέσω του στενού ελέγχου παραμέτρων όπως η θερμοκρασία έκχυσης, η θερμοκρασία του καλουπιού και η διάρκεια της πήξης, οι παραγωγοί θα είναι σε θέση να παράγουν χυτά που έχουν υψηλές προδιαγραφές όσον αφορά την απόδοση και την αξιοπιστία.

Δεδομένης της αυξημένης ανάγκης για ελαφριά, ισχυρά και φιλικά προς το περιβάλλον μεταλλικά μέρη, η χύτευση με βαρύτητα είναι μια τεχνολογία ζωτικής σημασίας στο σύγχρονο κατασκευαστικό παράδειγμα.