Kokillestøbning af aluminium – glat overflade og stabile mål

Kokillestøbte aluminiumsgods har en glattere overflade og snævrere tolerancer end sandstøbte gods, fordi metallet størkner i en stiv metalform, der bevarer sin form fra cyklus til cyklus. Typisk er ruheden ca. Ra 4–6 µm og toleranceklasserne DCTG 6–8 iht. ISO 8062-3. Vi forklarer, hvor disse fordele kommer fra, hvad de afhænger af, og hvordan du konstruerer emnet, så de udnyttes fuldt ud.

Kort fortalt

• En kokille er en permanent form af støbejern eller stål; metallet fylder den af tyngdekraften.
• Et råt kokillestøbt gods har typisk Ra ca. 4–6 µm, mens et gods fra sandform har ca. 4–10 µm.
• Typiske toleranceklasser: kokille DCTG 6–8, sandform DCTG 7–12 – afhængigt af formningsmetoden.
• Mål, der går på tværs af kokillens delelinje, har en ekstra afvigelse på ca. 0,3–0,8 mm.
• Hurtigere størkning i kokille giver en finere struktur og bedre mekaniske egenskaber end i sandform.
• Vi støber emner i kokiller med en vægt fra 0,1 til 50 kg.

Hvor den glatte overflade på en kokillestøbning kommer fra

I sandformen formes overfladen af støbningen af sandkornene, og derfor er den ru. I kokillen kommer metallet i kontakt med et glat metalhulrum, der er dækket af et tyndt beskyttelseslag (kokillecoating). Coatingen beskytter kokillen mod flydende aluminium, regulerer varmeafledningen og letter fyldningen af formen – og bestemmer samtidig overfladefinishen på støbningen: jo tyndere og jævnere laget er, desto glattere bliver støbningen.

Den anden faktor er hurtig størkning. En metalform afleder varme langt hurtigere end formsand, og derfor bliver strukturen i støbningen finere, og overfladen tættere.

Teknologi	Ra for råt aluminiumsstøbegods
Sandform (bentonitbundet formsand)	ca. 4–10 µm
Kokille	ca. 4–6 µm
Trykstøbning	ca. 0,8–1,6 µm

Værdier ifølge lærebogen „Odlewnictwo” (M. Perzyk m.fl., WNT) for ikke-jernholdige legeringer. Overflader, der kræver lavere ruhed, skal bearbejdes – og der skal planlægges et bearbejdningstillæg på dem.

Hvorfor målene på kokillestøbninger er stabile

Kokillen deformeres ikke under støbningen som en sandform, og hver støbning dannes i det samme hulrum. Ved serieproduktion i en automatisk cyklus arbejder kokillen inden for et fastlagt temperaturområde, så også krympningen af støbningen er gentagelig. Resultatet er snævrere tolerancer og mindre spredning i målene i serien.

Teknologi	Typisk klasse DCTG (ISO 8062-3)	Tolerance for mål 100 mm
Sandform, håndformning	DCTG 9–12	ca. ±1,1–3,0 mm
Sandform, maskinformning	DCTG 7–9	ca. ±0,55–1,1 mm
Kokille	DCTG 6–8	ca. ±0,39–0,8 mm
Trykstøbning	DCTG 5–7	ca. ±0,28–0,55 mm

Værdierne stammer fra tolerancetabellen i ISO 8062-3 for mål 63–100 mm. I praksis ligger kokillen typisk tæt på klasse DCTG 7, altså ca. ±0,55 mm for et mål på 100 mm. Mål, der går hen over kokillens delingsplan, har en ekstra afvigelse på ca. 0,3–0,8 mm, og mål, der dannes af sandkerner, afhænger af nøjagtigheden af kernens placering. Mere – i artiklen om tolerancer for støbegods iht. ISO 8062-3.

Hvad afhænger overfladekvaliteten og målene af i kokillestøbning

• Kokillens temperatur. En for kold kokille giver misløb og kolde samlinger, en for varm forlænger størkningen og fremmer, at metallet klæber fast. Kokillen opvarmes før driften og holdes inden for et stabilt temperaturområde.
• Støbetemperatur. Den afhænger af legeringen og vægtykkelsen – typisk i intervallet 680–760 °C. For høj temperatur øger oxidationen og brintoptagelsen i metallet.
• Kokillecoating. Tykkelse og ensartethed af coatingen påvirker overfladefinishen og fyldningen af tynde vægge.
• Udluftning. Luften skal have en vej ud af hulrummet – ellers opstår misløb og porer.
• Kokillens tilstand. Slid, termiske revner og aflejringer på hulrummets overflade aftrykkes på støbningen, og derfor kræver kokiller rengøring og vedligeholdelse.
• Legeringens kvalitet. Raffinering fjerner brint og oxidiske indeslutninger, og modifikation forbedrer strukturen i siluminer (Al-Si-legeringer). Begge behandlinger udfører vi i vores støberi.

Sådan konstruerer du emnet til kokillestøbning

• ensartede vægge – vejledende fra ca. 3–4 mm – og bløde overgange mellem dem,
• støbeskråninger på vægge parallelt med kokillens åbningsretning,
• afrundede hjørner i stedet for skarpe kanter,
• kritiske mål på den ene side af delingsplanet eller med bearbejdningstillæg,
• huller og kanaler, der kan udformes med metalkerne; komplekse hulrum – med sandkerne,
• bearbejdningstillæg kun på funktionsflader.

Flere regler finder du i vejledningen til design af aluminiumsstøbegods, og valget af legering beskriver vi i artiklen sådan vælger du aluminiumslegering til kokillestøbning.

Efterbehandling af kokillestøbte emner

En glat overflade på kokillestøbning er ofte tilstrækkelig uden yderligere bearbejdning. Passepunkter, gevind og tætningsflader bearbejder vi på 3- og 5-akset CNC-centre. Efter ønske slibes, poleres og pulverlakeres støbningerne i RAL-farver, og de kan også varmebehandles – fx støbegods i EN AC-42000 (AlSi7Mg) i tilstanden T6.

Ofte stillede spørgsmål

Kokillestøbte aluminiumsemner efter bestilling

Send en tegning eller 3D-model – vi udarbejder et tilbud på kokillestøbning. Du kan læse mere om teknologien, legeringerne og parametrene på siden kokillestøbning aluminium. Anmod om tilbud.