Hlava motoru
Výroba odlitků ze slitin hliníku
Olejová vana
Blok motoru
Disky kol
Technologie lití slitin hliníku
Gravitační lití
Nízkotlaké lití
Vysokotlaké lití
pískové formy
kovové formy
stroje s teplou licí komorou
kovové formy
pískové formy
stroje se studenou licí komorou
keramické formy
keramické formy
- vertikální licí komora - horizontální licí komora
sqeeze casting SSM procesy
Přesnost rozměrů a jakost povrchu
Konstrukce odlitku – tvar, rozměry, hmotnost
Volba technologie
Požadavky na užitné vlastnosti odlitku
Slitina
Počet kusů ve výrobní sérii
Gravitační lití do netrvalých forem „Lití do písku“ – flexibilní proces - lze vyrobit jakýkoliv odlitek bez ohledu na složitost, tvar, rozměry, hmotnost a materiál; Nevýhodou: - problémy – přesnost, jakost povrchu; - nízké využití tekutého kovu; - relativně vysoké náklady na obrábění.
Pískové formy: - netrvalé formy; - formovací směs – ostřivo, pojivo, přísady a voda; - mechanické zpevnění formovací směsi; - ostřiva – nejčastěji SiO2; - granulometrická skladba = hladkost povrchu odlitku – d50 = 0,1 až 0,2 mm; - relativně nízká teplota lití 720 až 750°C – nejsou vysoké požadavky na žáruvzdornost formovací směsi.
Gravitační lití do netrvalých forem Přesné lití – lití na vytavitelný model – skořepiny; - komplikované odlitky; - vysoká přesnost a kvalita povrchu; - min. tloušťka stěny 0,1 až 1,5 mm (kritická tloušťka roste s rozměry); - největší rozměry Al-odlitků nepřesahují 100mm, 0,5 kg a tloušťku stěny 10 mm; - nejběžnější slitiny AlSi5Cu1Mg a AlSi7Mg – zabíhavost, mechanické vlastnosti;
Skříň kompresoru Postup výroby skořepiny: 1. Výroba voskového modelu; 2. sestavení voskových modelů do soustavy = „stromečku“; 3. nanášení keramické suspenze na stromeček a jeho zasypání ostřivem; 4. sušení a opakování bodu 3 – nanese se několik vrstev; 5. vytavení vosku; 6. žíhání keramické skořepiny při 900 až 1200°C; 7. odlévání.
Gravitační lití do kovových forem Výhody: - vyšší ochlazovací účinek formy – jemnější struktura odlitku – vyšší Kanály pro chladící kapalinu mechanické vlastnosti; - vysoká kvalita povrchu; - vyšší přesnost odlitků – snížení tolerancí rozměrů; - vyšší produktivita práce. Nevýhody: - zvýšené náklady na výrobu formy; - větší odpor při smršťování odlitku v době jeho tuhnutí a chladnutí; - forma není prodyšná – důraz na odvzdušnění. Použití: - Pro slitiny – nejvýhodnější jsou eutektické slitiny; - podeutektické a eutektické slitiny Al-Si; potom Al-Mg; Mg-Al. - hmotnost odlitků od několika gramů do cca 20 – 30 kg i více; - limit rozměrů odlitků – podle licích strojů.
Gravitační lití do kovových forem Zařízení: jednoduchá dělená forma umístěná na vhodném licím stroji s ruční obsluhou; komplexně vybavené pracoviště – udržovací pec, licí stroj (zařízení pro čištění, ošetření líce formy, tahače s hydraulickým pohonem pro uzavírání, rozevírání formy a pohyb kovových jader) a dávkovací zařízení. Pracovní cyklus: 1. Příprava formy na odlévání (předehřev nebo ochlazení, čištění); 2. založení jader; 3. zavření formy; 4. odlévání; 5. tuhnutí odlitku; 6. otevření formy; 7. vyjmutí odlitku.
Kovová forma pro gravitační lití – dle parametrů licího stroje: - dělící rovina – horizontální; - vertikální - výhodnější. Jádra: kovová – příslušné hydraulické tahače; písková – jaderník, vhodná formovací směs. Forma: předehřev; temperace; ošetření líce.
Vtoková soustava je zde tvořena licí nálevkou, svislým kůlem se dvěma zářezy.
Nízkotlaké lití Použití: - Odlitky z lehkých neželezných slitin; - nejčastěji symetrické kolem osy rotace – rotační části napuštěné ze středu; - nejčastěji tloušťka stěny odlitku od 8 do 30 mm. Výhody: - Vysoké využití kovu 90 – 95%; - vysoká kvalita odlitků - odlévaný kov se během pracovního cyklu nedostane do styku s okolní atmosférou; - proudění taveniny během plnění je klidné; dobrá kompaktnost odlitku bez vnitřních vad typu – vměstků a plynových bublin vysoká těsnost . Zvláštnost: - Odlitek musí usměrněně tuhnout odshora směrem dolů – tuhnutí ukončeno v ústí plnící trubice usměrněné tuhnutí zcela opačným směrem než je tomu u gravitačního lití.
Nízkotlaké lití
Zařízení pro nízkotlaké lití - Roztavený kov je z udržovací pece plněn pomocí plnící trubice do dutiny formy přetlakem plynu nebo vysušeného vzduchu; - přetlak cca 0,03 až 0,04 MPa; - přetlak působí až do ztuhnutí odlitku.
Struktura nízkotlakého odlitku
Nízkotlaké lití Forma - kovová – obvykle horizontální dělící rovina; - materiál – nízkolegované oceli ; - nízkolegované LLG; - konstrukce forem - temperační systém - usměrněné tuhnutí odlitku shora dolů; - odvzdušnění; - ochranný postřik – kvalita povrchu odlitku; - ochrana forem a jader před přímým stykem s taveninou; - vyjímání odlitku z formy. Plnící trubice – požadavky - dlouhá životnost; - nepropustnost pro používané tlaky a média; - minimální interakce s taveninou v udržovací peci. Materiál - kovové – ocel nebo litina, chráněné žáruvzdorným nátěrem; - grafitové; - keramické.
Nízkotlaké lití – CPC proces Lití do protitlaku; - v počátku zde působí přetlak plynů i na straně formy a odlití se dosahuje snižováním tlaku ve formě; - v systému je celkově vyšší tlak než při klasickém nízkotlakém lití
- zrychlení odvodu tepla z odlitku do formy (vyšší součinitel přestupu tepla); - omezení vzniku ředin a plynových bublin při tuhnutí. - Použití – odlitky s větší tloušťkou stěn.
Vysokotlaké lití Tlakové licí stroje: - stroje s teplou komorou - vstřikování kovu pístem - vstřikování vzduchem - stroje se studenou komorou - s vertikální komorou - s horizontální komorou
Vysokotlaké lití Výhody: - Lze vyrábět i tvarově členité tenkostěnné odlitky (cca 1 - 2 mm); - vysoká rozměrová přesnost odlitků (až 0,3 – 0,5 %); - vysoká kvalita povrchu; - jejich dobré mechanické vlastnosti - vysoké využití roztaveného kovu; - vysoká produktivita práce, atd. Nevýhody: - Vysoké náklady na zhotovení tlakové licí formy a pořízení stroje; - vnitřní porezita odlitků.
Vysokotlaké lití - vyplnění dutiny kovové formy taveninou v krátkém čase, kde následně tuhne za působení vysokého tlaku, tzv. dotlaku (cca 60 - 100 MPa). - v podstatě jedinou operací je tekutý kov v několika sekundách přeměněn v tvarově komplikovaný odlitek. Pracovní dutina formy
Pracovní válec
Licí komora Vyhazovací systém formy Licí píst
Pevná část formy
Pohyblivá část formy
Vysokotlaké lití – licí cyklus
Uzavření licího stroje včetně případného zajetí pohyblivých jader a namazání licího pístu.
Otevření tlakové licí formy včetně vyjetí případných pohyblivých jader.
Nadávkování potřebného množství taveniny do licí komory. Lisování –naplnění dutiny tlakové licí formy taveninou.
Tuhnutí – doba od ukončení lisování do otevření tlakové licí formy. V této době dochází ke ztuhnutí odlitku za působení tlaku.
Vyhození odlitku z tlakové licí formy a vyjmutí ze stroje.
Ošetření líce formy separační látkou. Spuštění dalšího licího cyklu.
Vysokotlaké lití – pracoviště Dávkovací zařízení
Centrální řídící systém Ošetření formy Tlaková licí forma
Udržovací pec
Vakuovací zařízení
Tlakový licí stroj
Zachlazovací vana Termoregulační zařízení Vyjímací zařízení
Ostřihovací lis
Tlaková licí forma Vyhazovače
Pohyblivý třmen stroje Upínací deska
Přední třmen stroje
Opěrná deska Vyhazovací deska
Pevná část formy
Rozpěry Vodící kolíky
Pohyblivá část formy
Spojovací sloupy
Tlaková licí forma
Pohyblivá část tlakové licí formy
Pevná část tlakové licí formy
Tlaková licí forma - materiál • materiál: - dobrá obrobitelnost; - dobrá prokalitelnost; - vysoká mez pevnosti a kluzu; - dobrá tepelná vodivost; - nízká tepelná roztažnost; - odolnost nalepování; - rozměrová stálost při tepelném zpracování.
• méně namáhané části formy – konstrukční legovaná ocel (Cr-Mo-V); např.: 1.2311
• tvarové vložky – nástrojové legované oceli = vysokolegované oceli určené k práci za tepla (Cr-V-W-Mo); např.: 1.2343, 1.2344 atd.
Tlaková licí forma - odvzdušnění • Vzduch z pracovní dutiny formy – odvzdušňovací kanály – pásky; - vlnovce.
• vlnovec – větší intenzita odvzdušnění; - větší průřez odvzdušnění – nižší tlak vzduchu ve formě.
Tlaková licí forma Temperační systém – zajištění optimálních teplotních podmínek v průběhu licího cyklu; - soustava průtokových kanálů; - jednotlivé okruhy. - termoregulační zařízení; - temperační médium - olej, - glykol; - voda – chemická úprava; - stlačený vzduch – malá účinnost.
Doporučená teplota líce formy pro slitiny Al: 180 – 300 C
Tlaková licí forma – ošetření líce - zamezení přímého styku taveniny a líce formy; - usnadnění uvolňování jader z odlitku a odlitku z formy. Nástřiky (nátěry): - kapalné – vodou ředitelné separační látky; - prášek – speciální zařízení; - plynné – speciální metoda – pouze u vakua.
Tlaková licí forma – vakuování
Měřený tlak Skutečný tlak - netěsnosti
Tlaková licí forma – squeeze casting - lokální;
- snížení staženin – doplnění taveniny; - nedochází ke snížení množství uzavřeného vzduchu
pouze jeho komprese.
Vacural
Vysokotlaké lití High pressure die-casting
Nízkotlaké lití Low casting
Metody využívající při výrobě odlitků zvýšený tlak
Metoda polotuhého kovu Semi-solid metal Thixocasting; Thixoforming; Rheocasting.
Lití s krystalizací pod tlakem Squeeze casting
Squeeze casting - Metoda lití s krystalizací pod tlakem (LKT); - využívá klidné plnění dutiny formy bez turbulencí; - výrazně se zvyšuje intenzita přestupu tepla z taveniny do formy – řádově vyšší součinitel přestupu tepla proti gravitačnímu lití; tlak zamezuje vzniku mezery na líci formy; - vysoká rychlost tuhnutí – jemnozrnná struktura; příznivější morfologie; menší velikost intermetalických fází; - velmi dobré mechanické vlastnosti; - zvyšuje se přesnost odlitků; - téměř se zamezí vzniku mikrostaženin; - odlitky neobsahují plynové bubliny;
- metoda – přímá; - nepřímá.
Squeeze casting Lití s krystalizací pod tlakem - přímá metoda
a) Dávkování taveniny a její vlití do spodní části formy; b) uzavření formy, náběh dotlaku, tuhnutí odlitku; c) rozevření formy – vyhazovače vysunou odlitek.
Squeeze casting Lití s krystalizací pod tlakem - nepřímá metoda
Dávkování taveniny
Sklopení vstřikovací jednotky
Stroje: - vertikální; - horizontální.
Plnění dutiny
- Podobné klasické vysokotlaké technologii; - charakteristické - velké plochy naříznutí - menší rychlosti v oblasti naříznutí (cca 0,5 m.s-1); - delší čas cyklu laminární plnění dutiny. - Dotlak 55 až 300MPa.
Klasické TL
LKT
Squeeze casting Tlak působící na tuhnoucí taveninu: - Zvýšení teplot přeměny; - snížení kritické velikosti zárodku; - zvýšení rychlosti ochlazování; - změna rozpustnosti přísadových prvků; - ovlivnění morfologie eutektika a intermetalických fází; - atd.
odlišná mikrostruktura odlišné vlastnosti.
Semi-solid metal (SSM) proces - Slitiny – v částečně tuhém stavu – teplota mezi teplotou likvidu a solidu tixotropní stav materiálu - pro slitiny Al – např. AlSi7Mg, AlCu4Mg, AlZn6Mg, atd. Tixotropie – schopnost některých polotuhých kovových tavenin chovat se v nezatíženém stavu jako vysoce viskózní těleso; - za působení smykových sil se však viskozita sníží o několik řádů – slitina má dobrou tekutost. - předpokladem je, že primární globulitická fáze α(Al) je obklopena dostatečným množstvím tekuté fáze (optimum tekuté fáze je 35%). Metody: Thixocasting; Thixoforming; Rheocasting;
Semi-solid metal (SSM) proces Výhody: - nižší pracovní teploty; - nízký obsah rozpuštěných plynů; - snížení smršťování dílu; - snížení tendence k tvorbě trhlin za tepla;
Nevýhody: - speciálně upravovaný materiál; - nákladné nástroje; - vyšší nároky na dodržování pracovních postupů.
- struktura dílu – globulární (nedendritická); - minimalizace staženin a plynových bublin; - vyšší mechanické vlastnosti.
Základní materiál speciální úprava taveniny – speciální míchání během tuhnutí dělení získaného polotovaru na válečky ohřev válečků vložení válečku do komory tlakového stroje odlitek s požadovanou strukturou.
Semi-solid metal (SSM) proces
Semi-solid metal (SSM) proces Thixocasting – modifikace metody SSM; - specificky zpracovaný materiál, dělí se na tablety; - slitiny s širokým intervalem tuhnutí – přesné nastavení podílu tekuté fáze; - indukční ohřev tablet na teplotu, aby podíl tuhé fáze byl cca 60 až 65 % objemu (cca 580 C); - ohřáté tablety se vkládají do horizontální komory tlakového stroje.
- Plnění tlakem 400 až 800 bar; - nižší rychlosti plnění.
Semi-solid metal (SSM) proces Thixoforming - specificky zpracovaný materiál, dělí se na tablety; - indukční ohřev tablet na teplotu, aby podíl tuhé fáze byl cca 70 % objemu; - speciální forma upevněná na tvářecím lise. - proti thixocastingu - rozdíl v podílu tuhé fáze a použitém stroji. - pro slitiny na bázi Al-Cu, Al-Zn.
Uzavřená „zápustka“
Otevřená „zápustka“
Semi-solid metal (SSM) proces Rheocasting – využívá kašovitého stavu materiálu; - příprava materiálu polotovaru – zákonitosti reologie; - „reocaster“ – zařízení tvořeno 2 válci – vnější je nepohyblivý, vnitřní se otáčí a kmitá – tím posouvá kovovou břečku do spodního výstupního otvoru - kontinuální výroba polotovaru; - teplota taveniny - indukční ohřev; - chlazení - udržuje přesný teplotní gradient; - na výstupu je přesný podíl tekuté a tuhé fáze; - materiál – tvar tyče – globulární krystalická struktura.
Rheocasting = příprava polotovaru (tavení – odlévání – chladnutí) + další zpracování
Semi-solid metal (SSM) proces New Rheocasting – mírně přehřátá tavenina (široký interval tuhnutí) je nalita do kovového kelímku - část začíná tuhnout – následuje opětovný ohřev = polotovary s tixotropními vlastnostmi; - z nich se vyrábí konečný produkt; - zkouší se jeho využití v průmyslu; - odlitky ze slitin Al, Mg; - vysoká pevnost a tažnost.
Semi-solid metal (SSM) proces Vexocasting – příprava materiálu v uzavřené licím systému; - k tavenině je přidáván kovový prášek – probíhá její elektromagnetické míchání = tixotropní vlastnosti materiálu; - tento materiál je dávkován do speciálního zařízení; - odpadá speciální příprava válečků s tixotropními vlastnostmi; - tento postup je zkoušen pro využití v průmyslu.
Semi-solid metal (SSM) proces Thixomoulding – ohřev materiálu ve formě kovového prášku nebo granulí; - slitiny na bázi Al nebo Mg; - speciální lisovací stroj.
- granule nasypány do zásobníku – dávkovač speciální šnek je dopravuje do vytápěné zóny vzniká plastická hmota (obsahuje cca 60 % tuhé fáze) – vstřikovací hlavice vtlačuje hmotu do dutiny formy.
Porovnání technologií – licí parametry
