Sitomb Blog

Materiały przeznaczone do odlewnictwa wysokociśnieniowego

Nie wszystkie materiały mogą być stosowane w odlewnictwie wysokociśnieniowym.

Materiały przeznaczone do odlewnictwa wysokociśnieniowego

Najczęściej stosowanymi materiałami w tej metodzie są stopy na bazie:

  • Cynku
  • Aluminium
  • Magnezu
  • Miedzi

Różnicą między czystym metalem a stopem jest moment krzepnięcia czystych metali.

W przypadku stopów, które nie są eutektyczne, istnieje zakres temperatur zestalania. Deficyty objętości w obszarach zestalających się mogą zatem zostać lepiej uzupełnione przez obszary wciąż płynne. Tworzenie się pustych przestrzeni jest zatem ogólnie mniejsze w przypadku odlewania stopów.

Ujednolicenie struktury dzięki krzemowi
Krzem nietypowo rozszerza się podczas krzepnięcia / chłodzenia, co prowadzi do zmniejszenia pustych przestrzeni w strukturze metalicznej. To z kolei idzie w parze z lepszymi właściwościami mechanicznymi. Stopy zawierające krzem są zatem idealne do odlewania ciśnieniowego.

Zużycie form odlewniczych w zależności od materiału
Formy odlewnicze ze stali narzędziowej są poddawane złożonemu, cyklicznemu obciążaniu składającemu się ze składowych mechanicznych, termicznych i chemicznych. Powoduje to w szczególności następujące procesy degradacji form odlewniczych:

1.) Zmęczenie termiczne matrycy

Zmęczenie cieplne, precyzując: indukowane cieplnie zmęczenie mechaniczne, prowadzi do powstawania tzw. „wypaleń”.
Na powierzchni formy tworzy się sieć wielu początkowo małych, później większych pęknięć.

Pęknięcia te są wypełniane stopem cyklicznie podczas odlewania, a później wystają jako negatyw na odlewie. Jest to optycznie i technicznie niepożądane i dodatkowo komplikuje rozformowywanie części odlewanej.

2.) Korozja erozyjna form odlewniczych

Korozja erozyjna prowadzi do makroskopowych, płaskich ubytków w  formie. Powszechnie mianem erozji i korozji  nazywamy „wypłukiwanie”. Agresywne składniki stopów odlewniczych sukcesywnie w trakcie wielu tysięcy cylki odlewniczych degradują powierzchnię form. W rezultacie chropowatość powierzchni formy rośnie z czasem. Szczególnie narażone na tego typu korozję są obszary, w których szybkość przepływu materiału jest najwyższa.

 

3.) Zjawisko adhezji na granicy materiał-forma

Ze względu na tendencję do adhezji płynnych metali powstaje miejscowe „spawanie” dyfuzyjne części odlewanej i formy. Kiedy detal jest usuwany, część odlewana i forma muszą zostać oddzielane siłą, powodując uszkodzenia powierzchni formy odlewniczej.

Materiał gromadzi się lub jest usuwany. Część odlewana może zostać uszkodzona w ten sam sposób. Zerwanie połączenia może prowadzić do wad powierzchniowych lub deformacji odlewów.

Postępujące uszkodzenia w formie prowadzą do do potrzeby zmiany kształtu gniazna lub całkowitego odnowienia. Efektem tych uszkodzeń są odchyłki wymiarowe odlewów części, oraz spadek stabilności procesu, co prowadzi do zmniejszonej wydajności. Główny wpływ na tego typu zjawiska ma temperatura odlewania, przewodność cieplna i reaktywność chemiczna stosowanego materiału odlewniczego.

Wysokie temperatury odlewania, wysokie przewodnictwo cieplne i silna reaktywność chemiczna sprzyjają zużyciu formy.

Dlatego tak ważnym czynnikiem warunkującym stabilność procesu jest wyznaczenie żywotności formy. Przeanalizowanie tego problemu dostarcza informacji o liczbie cykli odlewania, po której narzędzie (forma) musi zostać wymienione.

Prawie wszystkie formy odlewnicze są wykonane ze stali narzędziowej. Dzięki optymalizacji mikrostruktury i składu chemicznego tychże stali, w ostatnich dziesięcioleciach znacznie zmniejszono ich zużycie.

Ciśnieniowe odlewanie miedzi

Problematyka procesu odlewania miedzi polega na wysokiej temperaturze odlewania wynoszącej ponad 1000 ° C.

Często stosuje się stopy takie jak mosiądz krzemowy czy tombak lub brąz. Czysta miedź jest zwykle odlewana do zastosowań elektrycznych.