Hvad er støbning
Trykstøbning er en fremstillingsproces, der bruges til at producere metaldele med høj dimensionsnøjagtighed og overfladefinish. Det involverer at presse smeltet metal ind i et formhulrum under højt tryk. Formhulrummet skabes af to hærdede stålforme, der bearbejdes til den ønskede form.
Processen starter med smeltning af metallet, typisk aluminium, zink eller magnesium, i en ovn. Det smeltede metal sprøjtes derefter ind i formen ved højt tryk ved hjælp af en hydraulisk presse. Metallet størkner hurtigt inde i formen, og de to halvdele af formen åbnes for at frigøre den færdige del.
Trykstøbning bruges i vid udstrækning til at producere dele med komplekse former og tynde vægge, såsom motorblokke, transmissionshuse og forskellige bil- og luftfartskomponenter. Processen er også populær i produktionen af forbrugsvarer, såsom legetøj, køkkenudstyr og elektronik.
Trykstøbning
Trykstøbning er en forholdsvis specialiseret proces, der har udviklet sig mere overvejende i det 20. århundrede. Den grundlæggende proces består af: smeltet metal hældes/sprøjtes ind i en stålform, og via høj hastighed, konstant og intensiverende tryk (ved trykstøbning) og afkøling størkner det smeltede metal til et fast støbegods. Typisk tager selve processen kun et par sekunder og er en hurtig måde at forme et metalprodukt fra råmateriale. Trykstøbning er velegnet til materialer som tin, bly, zink, aluminium, magnesium til kobberlegeringer og endda jernlegeringer såsom rustfrit stål. De vigtigste legeringer, der anvendes i dag i trykstøbning, er aluminium, zink og magnesium. Fra de tidlige trykstøbemaskiner, der orienterede støbeværktøjer i lodret retning, til den nu almindelige standard for vandret retning og drift, fire forbindelsesstangsspændinger og fuldt computerstyrede procestrin har processen udviklet sig gennem årene.
Industrien er vokset til en verdensomspændende produktionsmaskine, der fremstiller komponenter til en række forskellige anvendelser, hvoraf mange vil være inden for rækkevidde for en selv, da produktemængderne af støbegods er så forskelligartede.
Fordele ved trykstøbning
Nogle af fordelene ved højtryksstøbning:
• Processen er egnet til produktion i store mængder.
• Fremstil ret komplekse støbegods hurtigt sammenlignet med andre metalformningsprocesser (f.eks. bearbejdning).
• Højstyrkekomponenter produceret i støbt tilstand (afhængigt af komponentdesign).
• Dimensionel repeterbarhed.
• Mulighed for tynde vægsektioner (f.eks. 1-2,5 mm).
• God lineær tolerance (f.eks. 2 mm/m).
• God overfladefinish (f.eks. 0,5-3 µm).
Processen med varmkammer-trykstøbning involverer smeltning af metalbarrer i en ovn, der er placeret tæt på/integreret med den faste halvplade på støbemaskinen, og indsprøjtning af smeltet metal via et nedsænket stempel direkte gennem svanehalsen og dysen og ind i støbeværktøjet. Svanehalsen og dysen kræver opvarmning for at forhindre, at metallet fryser, før det når støbehulrummet. Hele opvarmnings- og smeltet metalelementet i denne proces er derfra betegnelsen varmt kammer. Støbeskudsvægten dikteres af stemplets slaglængde, længde og diameter samt muffens/kammerets størrelse, og dysen spiller også en rolle, som bør tages i betragtning ved støbeformens design. Når metallet er størknet i støbehulrummet (tager kun et par sekunder), åbnes den bevægelige halvplade på maskinen, som den bevægelige halvdel af støbeformen er fastgjort til, og støbegodset skubbes ud af støbeformens overflade og fjernes fra værktøjet. Støbeformens overflader smøres derefter via et sprøjtesystem, støbeformen lukker, og processen cyklusser igen.
På grund af dette "lukkede" metalsmelte-/indsprøjtningssystem og minimale mekaniske bevægelse kan varmkammerstøbning give bedre produktionsøkonomier. Zinkmetalllegering anvendes primært i varmkammerstøbning med tryk, som har et forholdsvis lavt smeltepunkt, hvilket giver yderligere fordele i form af lavt slid på maskiner (gryde, svanehals, muffe, stempel, dyse) og også lavt slid på støbeværktøjer (så længere værktøjslevetid sammenlignet med aluminiumstøbeværktøjer – afhængigt af accept af støbekvaliteten).
Navnet koldt kammer stammer fra processen, hvor smeltet metal hældes i et koldt kammer/indsprøjtningsmuffe, som er fastgjort gennem den faste halve matriceplade til bagsiden af det faste halve matriceværktøj. Ovne til opbevaring/smeltning af smeltet metal er typisk placeret så tæt som praktisk muligt på indsprøjtningsenden af støbemaskinen, så en manuel operatør eller en automatisk hældeøse kan udtrække det smeltede metal, der kræves til hvert indsprøjtning/cyklus, med en øse og hælde det smeltede metal i et hældehul i muffen/indsprøjtningskammeret. En stempelspids (som er en slidbar og udskiftelig del, præcisionsbearbejdet til indsprøjtningsmuffens indre diameter med plads til termisk udvidelse) forbundet til maskinens stempel skubber det smeltede metal gennem indsprøjtningskammeret og ind i matricehulrummet. Når støbemaskinen bliver bedt om det, vil den udføre det første trin for at skubbe det smeltede metal forbi hældehullet i muffen. Yderligere trin finder sted under øget hydraulisk tryk fra stemplet for at sprøjte det smeltede metal ind i matricehulrummet. Hele processen tager sekunder, det hurtige og intensiverende tryk samt faldet i metaltemperatur får metallet til at størkne i matricehulrummet. Den bevægelige halvdel af støbemaskinen åbner sig (hvor den bevægelige halvdel af støbeformen er fastgjort) og sprøjter det størknede støbegods ud af værktøjets støbeformflade. Støbegodset fjernes, støbeformfladerne smøres med et sprøjtesystem, og derefter gentages cyklussen.
Koldkammermaskiner er velegnede til aluminiumsstøbning. Dele på maskinen (indkasthylster, stempelspids) kan udskiftes over tid, og hylstre kan metalbehandles for at øge deres holdbarhed. Aluminiumlegering smeltes i en keramisk digel på grund af aluminiums relativt høje smeltepunkt og behovet for at reducere risikoen for jernoptagelse, hvilket er en risiko i jernholdige digler. Fordi aluminium er en relativt let metallegering, muliggør det støbning af store og tunge støbegods, eller hvor øget styrke og lethed i støbegods er påkrævet.
