Čo je tlakové liatie
Tlakové liatie je výrobný proces používaný na výrobu kovových dielov s vysokou rozmerovou presnosťou a povrchovou úpravou. Zahŕňa vtláčanie roztaveného kovu do dutiny formy pod vysokým tlakom. Dutina formy je vytvorená dvoma kalenými oceľovými lisovacími nástrojmi, ktoré sú obrábané do požadovaného tvaru.
Proces začína tavením kovu, zvyčajne hliníka, zinku alebo horčíka, v peci. Roztavený kov sa potom vstrekne do formy pod vysokým tlakom pomocou hydraulického lisu. Kov vo forme rýchlo tuhne a obe polovice formy sa otvoria, aby sa uvoľnil hotový diel.
Tlakové liatie sa široko používa na výrobu dielov so zložitými tvarmi a tenkými stenami, ako sú bloky motorov, skrine prevodoviek a rôzne automobilové a letecké komponenty. Tento proces je tiež obľúbený pri výrobe spotrebného tovaru, ako sú hračky, kuchynský riad a elektronika.
Tlakové liatie
Tlakové liatie je pomerne špecializovaný proces, ktorý sa vyvinul prevažne v 20. storočí. Základný proces pozostáva z: roztaveného kovu, ktorý sa naleje/vstrekuje do oceľovej formy a pomocou vysokej rýchlosti, konštantného a zintenzívneného tlaku (pri tlakovom liatí) a ochladzovania roztavený kov stuhne a vytvorí pevný odliatok. Samotný proces zvyčajne trvá len niekoľko sekúnd a je to rýchly spôsob formovania kovového výrobku zo suroviny. Tlakové liatie je vhodné pre materiály ako cín, olovo, zinok, hliník, horčík až po zliatiny medi a dokonca aj zliatiny železa, ako je nehrdzavejúca oceľ. Hlavnými zliatinami používanými dnes pri tlakovom liatí sú hliník, zinok a horčík. Od prvých tlakových liacích strojov, ktoré orientovali nástroje do vertikálnej orientácie, až po dnes bežný štandard horizontálnej orientácie a prevádzky, napínanie štyrmi spojovacími tyčami a plne počítačom riadené fázy procesu, sa proces v priebehu rokov zlepšil.
Toto odvetvie sa rozrástlo na celosvetový výrobný stroj, ktorý vyrába komponenty pre rôzne aplikácie, z ktorých mnohé budú dostupné aj pre vás, pretože aplikácie tlakových odliatkov sú veľmi rozmanité.
Výhody tlakového liatia
Niektoré z výhod vysokotlakového liatia:
• Proces je vhodný pre veľkoobjemovú výrobu.
• Rýchla výroba pomerne zložitých odliatkov v porovnaní s inými procesmi tvárnenia kovov (napr. obrábanie).
• Vysokopevnostné komponenty vyrobené v odliatom stave (v závislosti od konštrukcie komponentu).
• Rozmerová opakovateľnosť.
• Možné sú tenkostenné časti (napr. 1 – 2,5 mm).
• Dobrá lineárna tolerancia (napr. 2 mm/m).
• Dobrá povrchová úprava (napr. 0,5 – 3 µm).
Proces tlakového liatia v horúcej komore zahŕňa tavenie kovového ingotu v peci, ktorá je umiestnená blízko/integrálne s pevnou polovicou dosky tlakového liacieho stroja, a vstrekovanie roztaveného kovu cez ponorený piest priamo cez husí krk a trysku do nástroja na výrobu formy. Husí krk a tryska vyžadujú ohrev, aby sa zabránilo zamrznutiu kovu predtým, ako sa dostane do dutiny formy. Celý proces ohrevu a roztaveného kovu je dôvodom označenia horúca komora. Hmotnosť odlievanej dávky je určená zdvihom, dĺžkou a priemerom piestu, ako aj veľkosťou objímky/komory. Tryska tiež zohráva úlohu, ktorú treba zohľadniť pri návrhu formy. Keď kov stuhne v dutine formy (trvá to len niekoľko sekúnd), otvorí sa pohyblivá polovica dosky stroja, ku ktorej je pohyblivá polovica formy pripevnená, a odliatok sa vymrští z čela formy a odstráni z nástroja. Čelá formy sa potom namažú rozprašovacím systémom, forma sa zatvorí a proces sa znova zacyklí.
Vďaka tomuto „uzavretému“ systému tavenia/vstrekovania kovu a minimálnemu mechanickému pohybu môže tlakové liatie v horúcej komore zabezpečiť lepšiu hospodárnosť výroby. Zinková zliatina sa používa predovšetkým pri tlakovom liatí v horúcej komore, ktorá má pomerne nízky bod topenia, čo ponúka ďalšie výhody v podobe nízkeho opotrebenia strojov (hrniec, husí krk, objímka, piest, tryska) a tiež nízkeho opotrebenia nástrojov na výrobu (teda dlhšia životnosť nástrojov v porovnaní s nástrojmi na tlakové liatie hliníka – v závislosti od schválenia kvality odliatku).
Názov studená komora pochádza z procesu nalievania roztaveného kovu do studenej komory/vstrekovacej objímky, ktorá je pripevnená cez pevnú polovičnú dosku formy k zadnej strane pevnej polovičnej formy. Pece na udržiavanie/tavenie roztaveného kovu sa zvyčajne umiestňujú čo najbližšie k vstrekovaciemu koncu tlakového liacej komory, aby manuálna obsluha alebo automatická odlievacia panva mohla extrahovať roztavený kov potrebný pre každú dávku/cyklus pomocou panvy a naliať roztavený kov do lejacieho otvoru v objímke/vstrekovacej komore. Hrot piestu (čo je opotrebovateľná a vymeniteľná súčasť, presne opracovaná na vnútorný priemer vstrekovacej objímky s prihliadnutím na tepelnú rozťažnosť) pripojený k piestu stroja tlačí roztavený kov cez vstrekovaciu komoru a do dutiny formy. Tlakový liaci stroj po vyzvaní vykoná prvú fázu, aby pretlačil roztavený kov za lejací otvor v objímke. Ďalšie fázy prebiehajú za zvýšeného hydraulického tlaku z piestu, aby sa roztavený kov vstrekol do dutiny formy. Celý proces trvá niekoľko sekúnd, rýchly a intenzívnejší tlak, ako aj pokles teploty kovu spôsobujú stuhnutie kovu v dutine formy. Pohyblivá polovica dosky tlakového liacieho stroja sa otvorí (na ktorej je pripevnená pohyblivá polovica nástroja na výrobu odliatkov) a vyhodí stuhnutý odliatok z čelnej plochy nástroja. Odliatok sa odstráni, čelné plochy nástroja sa namažú rozprašovacím systémom a potom sa cyklus opakuje.
Stroje so studenou komorou sú vhodné na tlakové odlievanie hliníka, časti stroja (puzdro vstrekovača, hrot piesta) sa dajú časom vymeniť a puzdrá sa dajú ošetriť kovom, aby sa zvýšila ich odolnosť. Hliníková zliatina sa taví v keramickom tégliku kvôli relatívne vysokému bodu topenia hliníka a potrebe znížiť riziko zachytávania železa, čo predstavuje riziko v železných téglikoch. Keďže hliník je relatívne ľahká kovová zliatina, umožňuje odlievanie veľkých a ťažkých tlakových odliatkov alebo tam, kde sa vyžaduje zvýšená pevnosť a ľahkosť tlakových odliatkov.
