Šta je livenje pod pritiskom
Livenje pod pritiskom je proizvodni proces koji se koristi za proizvodnju metalnih dijelova s visokom dimenzijskom tačnošću i površinskom završnom obradom. Uključuje utiskivanje rastopljenog metala u šupljinu kalupa pod visokim pritiskom. Šupljina kalupa se stvara pomoću dva kalupa od kaljenog čelika koji se mašinski obrađuju u željeni oblik.
Proces počinje topljenjem metala, obično aluminija, cinka ili magnezija, u peći. Rastopljeni metal se zatim ubrizgava u kalup pod visokim pritiskom pomoću hidraulične prese. Metal se brzo stvrdnjava unutar kalupa, a dvije polovine kalupa se otvaraju kako bi se oslobodio gotov dio.
Livenje pod pritiskom se široko koristi za proizvodnju dijelova složenih oblika i tankih stijenki, kao što su blokovi motora, kućišta mjenjača i razne automobilske i vazduhoplovne komponente. Proces je također popularan u proizvodnji robe široke potrošnje, kao što su igračke, kuhinjsko posuđe i elektronika.
Livenje pod pritiskom
Livenje pod pritiskom je prilično specijaliziran proces koji se pretežno razvio u 20. stoljeću. Osnovni proces se sastoji od: rastopljenog metala koji se izlijeva/ubrizgava u čelični kalup i putem velike brzine, konstantnog i intenzivirajućeg pritiska (kod livenja pod pritiskom) i hlađenja rastopljeni metal se stvrdnjava u čvrsti odljevak. Tipično, sam proces traje samo nekoliko sekundi i predstavlja brz način oblikovanja metalnog proizvoda od sirovine. Livenje pod pritiskom je pogodno za materijale kao što su kalaj, olovo, cink, aluminij, magnezij, legure bakra, pa čak i legure željeza kao što je nehrđajući čelik. Glavne legure koje se danas koriste u livenju pod pritiskom su aluminij, cink i magnezij. Od ranih mašina za livenje pod pritiskom koje su orijentisale alate za kalupe u vertikalnu orijentaciju do sada uobičajenog standarda horizontalne orijentacije i rada, zatezanja sa četiri spone i potpuno kompjuterski kontrolisanih faza procesa, proces je napredovao tokom godina.
Industrija je izrasla u svjetsku proizvodnu mašinu, izrađujući komponente za različite primjene, od kojih će mnoge biti dostupne i vama jer je primjena proizvoda od livenog liva toliko raznolika.
Prednosti lijevanja pod pritiskom
Neke od prednosti lijevanja pod visokim pritiskom:
• Proces je pogodan za proizvodnju velikih količina.
• Brza proizvodnja prilično složenih odlivaka u poređenju s drugim procesima oblikovanja metala (npr. mašinska obrada).
• Komponente visoke čvrstoće proizvedene u livenom stanju (u zavisnosti od dizajna komponente).
• Dimenzionalna ponovljivost.
• Mogući su dijelovi s tankim stijenkama (npr. 1-2,5 mm).
• Dobra linearna tolerancija (npr. 2 mm/m).
• Dobra završna obrada površine (npr. 0,5-3 µm).
Proces livenja pod pritiskom u vrućoj komori uključuje topljenje metalnog ingota unutar peći koja se nalazi blizu/integralno sa fiksnom polovinom ploče mašine za livenje pod pritiskom i ubrizgavanje rastopljenog metala putem potopljenog klipa direktno kroz vrat i mlaznicu u alat za livenje. Vratu i mlaznici je potrebno zagrijavanje kako bi se spriječilo smrzavanje metala prije nego što dođe do šupljine kalupa, a cijeli element zagrijavanja i rastopljenog metala u ovom procesu je razlog zašto se naziva vruća komora. Težina kugle za livenje određena je hodom, dužinom i prečnikom klipa, kao i veličinom čahure/komore, a mlaznica također igra ulogu koju treba uzeti u obzir pri dizajniranju kalupa. Nakon što se metal stvrdne u šupljini kalupa (traje samo nekoliko sekundi), pokretna polovina ploče mašine na koju je pričvršćena pokretna polovina kalupa se otvara i odlivak se izbacuje sa površine kalupa i uklanja iz alata. Površine kalupa se zatim podmazuju putem sistema za prskanje, kalup se zatvara i proces se ponovo ciklično ponavlja.
Zbog ovog „zatvorenog“ sistema topljenja/ubrizgavanja metala i minimalnog mehaničkog kretanja, livenje pod pritiskom u toploj komori može obezbijediti bolju ekonomičnost proizvodnje. Legura cinka se prvenstveno koristi u livenju pod pritiskom u toploj komori, koja ima prilično nisku tačku topljenja, što nudi dodatne prednosti u vidu niskog habanja mašina (lonac, gusji vrat, čahura, klip, mlaznica), a takođe i niskog habanja alata za kalupljenje (dakle, duži vijek trajanja alata u poređenju sa alatima za livenje pod pritiskom od aluminija - podložno prihvatanju kvaliteta odlivka).
Naziv hladna komora potiče od procesa u kojem se rastopljeni metal ulijeva u hladnu komoru/čahuru za ubrizgavanje koja je pričvršćena kroz fiksnu ploču matrice na stražnju stranu alata za livenje pod pritiskom. Peći za držanje/topljenje rastopljenog metala obično se nalaze što je moguće bliže kraju mašine za livenje pod pritiskom, tako da ručni operater ili automatska kutlača za izlijevanje može izvući rastopljeni metal potreban za svako ubrizgavanje/ciklus pomoću kutlače i izliti rastopljeni metal u otvor za izlijevanje unutar čahure/komore za ubrizgavanje. Vrh klipa (koji je dio koji se može nositi i zamijeniti, precizno obrađen prema unutrašnjem prečniku čahure za ubrizgavanje, uzimajući u obzir termičko širenje) povezan sa klipom mašine gura rastopljeni metal kroz komoru za ubrizgavanje i u šupljinu kalupa. Mašina za livenje pod pritiskom će, kada se to od nje zatraži, provesti prvu fazu kako bi potisnula rastopljeni metal pored otvora za izlijevanje u čahuri. Daljnje faze se odvijaju pod povećanim hidrauličkim pritiskom iz klipa kako bi se rastopljeni metal ubrizgao u šupljinu kalupa. Cijeli proces traje nekoliko sekundi, brzi i intenzivniji pritisak, kao i pad temperature metala, uzrokuju očvršćavanje metala u šupljini kalupa. Pokretna polovina ploče mašine za livenje pod pritiskom se otvara (na koju je pričvršćena pokretna polovina alata za livenje) i izbacuje očvrsli odlivak sa površine kalupa. Odlivak se uklanja, površine kalupa se podmazuju sistemom za prskanje, a zatim se ciklus ponavlja.
Mašine s hladnom komorom pogodne su za lijevanje aluminija pod pritiskom, dijelovi na mašini (čahura za sačmu, vrh klipa) mogu se s vremenom zamijeniti, a čahure se mogu obraditi metalom kako bi se povećala njihova trajnost. Legura aluminija se topi u keramičkom lončiću zbog relativno visoke tačke topljenja aluminija i potrebe za smanjenjem rizika od nakupljanja željeza, što predstavlja rizik kod lončića od željeza. Budući da je aluminij relativno lagana metalna legura, omogućava lijevanje velikih i teških odljevaka pod pritiskom ili tamo gdje je potrebna povećana čvrstoća i lakoća odljevaka pod pritiskom.
