Odlewanie gorącokomorowe krok po kroku: jak powstaje precyzyjny odlew ZnAl

Większość precyzyjnych detali ze stopów cynku powstaje metodą odlewania gorącokomorowego. To proces szybki, powtarzalny i dobrze nadający się do produkcji seryjnej.

Wyjaśniamy, czym różni się gorąca komora od zimnej, jak wygląda pojedynczy cykl i od czego zależy dobór maszyny do detalu.

Gorąca komora a zimna komora

Maszyny do odlewania ciśnieniowego dzielą się na dwie grupy:

• Gorącokomorowe. Układ wtryskowy (komora i tłok, tzw. gęsia szyja) jest zanurzony w tyglu z ciekłym metalem. Metal trafia do komory automatycznie, bez przelewania.
• Zimnokomorowe. Metal z osobnego pieca przelewa się łyżką do komory przy każdym cyklu.

Gorąca komora jest szybsza i stabilniejsza, ale nadaje się tylko do stopów o niskiej temperaturze topnienia, takich jak stopy cynku (ZAMAK). Aluminium niszczyłoby zanurzone elementy stalowe, dlatego odlewa się je na zimno. Porównanie obu materiałów opisujemy w artykule odlewy cynkowe czy aluminiowe.

Cykl odlewania w 6 krokach

1. Zamknięcie formy. Dwie połówki formy (stała i ruchoma) zamykają się i są dociskane z dużą siłą.
2. Napełnienie komory. Tłok cofa się, a ciekły stop o temperaturze ok. 410–430°C wpływa do komory przez otwór wlotowy.
3. Wtrysk. Tłok wtłacza metal przez dyszę i układ wlewowy do gniazda formy. Wypełnienie trwa ułamki sekundy.
4. Krzepnięcie pod ciśnieniem. Metal stygnie w chłodzonej formie, a ciśnienie dogęszcza odlew i ogranicza porowatość.
5. Otwarcie i wypchnięcie. Forma się otwiera, a wypychacze wyjmują odlew razem z wlewami i przelewami.
6. Okrawanie. Odlew trafia do oddzielenia od układu wlewowego (prasa lub ręcznie). Nadlewy wracają do pieca.

Przed kolejnym cyklem powierzchnia formy jest smarowana środkiem rozdzielającym. Dla małych detali cały cykl trwa kilka sekund.

Siła zamykania a wielkość detalu

Podczas wtrysku ciekły metal rozpycha połówki formy. Maszyna musi je utrzymać siłą większą niż ta, którą wytwarza ciśnienie metalu działające na powierzchnię odlewu wraz z układem wlewowym. Ta wartość to siła zamykania, podawana w kN.

W uproszczeniu: im większa powierzchnia rzutu odlewu (i liczba gniazd w formie), tym większej siły zamykania potrzeba. W Odlewni MR pracujemy na maszynach gorącokomorowych o sile zamykania od 680 do 1300 kN. To zakres odpowiedni dla detali od kilku gramów do ok. 1,5 kg i dla form wielogniazdowych przy drobnych elementach. Szczegóły parku maszynowego opisujemy na stronie odlewy ciśnieniowe.

Wydajność i czas cyklu

Na czas cyklu wpływają głównie:

• grubość ścianek, bo grubsze przekroje stygną dłużej,
• masa odlewu i układu wlewowego,
• wydajność chłodzenia formy,
• liczba gniazd w formie.

Forma wielogniazdowa daje kilka detali w jednym cyklu, co mocno obniża koszt sztuki przy dużych seriach. Ma to jednak swoją cenę w koszcie formy. Kiedy to się opłaca, piszemy w artykule o formach do odlewania ciśnieniowego.

Kontrola jakości w trakcie produkcji

Powtarzalność odlewania gorącokomorowego wynika ze stabilnych parametrów: temperatury stopu i formy, prędkości i ciśnienia wtrysku oraz czasu krzepnięcia. W trakcie produkcji kontroluje się:

• wymiary krytyczne według rysunku, na pierwszej sztuce i okresowo w serii,
• wygląd powierzchni: niedolewy, zimne zakucia, pęcherze,
• w razie potrzeby szczelność lub porowatość w przekroju.

Typowe wady i sposoby zapobiegania opisujemy w artykule wady odlewów ciśnieniowych.

Co dzieje się z odlewem po odlaniu?

Surowy odlew rzadko jest produktem końcowym. Zwykle przechodzi jeszcze przez:

• obróbkę: gratowanie, wiercenie, gwintowanie,
• pokrycia galwaniczne: cynkowanie, niklowanie, chromowanie,
• malowanie proszkowe,
• montaż i pakowanie według wymagań klienta.

Odlewnia MR wykonuje te etapy u siebie, więc klient dostaje gotowy detal od jednego dostawcy.