Hvad er de vigtigste trin i aluminiumsstøbningsprocessen?
Aluminiumsstøbning består i at hælde flydende aluminiumslegering i en form, hvor metallet størkner og får formen af den færdige del. Processen omfatter flere trin: forberedelse og smeltning af legeringen, fremstilling af formen, hældning, udtagning og rensning af støbegodset, bearbejdning og kvalitetskontrol. Herunder beskriver vi hvert af dem og, for udvalgte trin, hvordan vi arbejder i vores støberi.
1. Materialeforberedelse
Valg og forberedelse af legering
Det første skridt er at vælge den aluminiumslegering, der opfylder delens tekniske og mekaniske krav. Støbelegeringer af aluminium indeholder legeringselementer – først og fremmest silicium, desuden magnesium og kobber – som forbedrer støbeevnen og styrken. Sammensætningen af støbelegeringer er fastlagt i standarden PN-EN 1706; vi støber bl.a. legeringerne EN AC-42000, 46200, 46500, 47100 og 51300. Råmaterialet er barrer (ingots) af færdig støbelegering. Mere om valg af materiale skriver vi på siden støbelegeringer af aluminium.
Smeltning af aluminium og rensning af legeringen
Rent aluminium smelter ved 660 °C, mens støbelegeringer af aluminium smelter ved en lavere temperatur, fordi silicium sænker smeltepunktet (den eutektiske legering AlSi12 størkner ved ca. 577 °C). Ved støbning i forme overophedes metallet normalt til ca. 680–760 °C, og ved trykstøbning lidt lavere. På vores støberi smelter vi charger i elektriske støbeovne med digital styring af smeltningen, og den flydende metalsmelte renses – vi fjerner brint og oxider – og modificeres, hvilket forbedrer støbegodsets struktur og egenskaber.
2. Fremstilling af formen
Konstruktion af formen
Formen konstrueres ud fra tegningen eller 3D-modellen af delen: delingsplanet, indløbssystemet og opstigerne fastlægges, og til målene tilføjes bearbejdningstillæg og støbekrympning. Trykstøbeforme konstrueres i CAD/CAM-systemer og kontrolleres med simulering af metalstrømningen.
Fremstilling af formen
Formmaterialet afhænger af støbemetoden. Sandformen fremstilles af formsand – sand med bindemiddel – ud fra modellen; efter støbningen slås formen itu for at tage støbegodset ud. Modellen er betydeligt billigere end en kokil, og derfor egner metoden sig til prototyper, korte serier og store støbegods. Kokille er en varig metalform til gentagen brug, beregnet til gentagne serier, mens trykstøbeformen – en form af værktøjsstål til støbning under højt tryk. Modeller, kerneskabeloner og kokiller fremstiller vi i eget modelværksted (for nogle projekter sammen med pålidelige partnere), mens trykstøbeforme fremstilles i vores egen værktøjsafdeling. Vi sammenligner formtyperne i teksten støbeforme.
3. Støbeprocessen
Påfyldning af metal i formen
Det flydende metal hældes i formen gennem indløbssystemet – roligt, uden afbrydelser og ved den rette temperatur. Turbulent påfyldning medfører oxider i støbegodset, og for koldt metal fylder ikke tynde vægge. I sandforme og kokiller hældes metallet i ved tyngdekraften, normalt med en støbeske, mens maskinen ved trykstøbning presser metallet ind i formen under højt tryk.
Afkøling og størkning
Efter påfyldningen størkner og afkøles metallet. I metalkokillen og trykstøbeformen bortledes varmen hurtigere end i sand, hvorfor støbegodset får finere struktur, og den glatte formoverflade giver en glattere overflade på støbegodset. Størkningen styres retningsbestemt, så opstigerne forsyner støbegodset med flydende metal, efterhånden som det krymper – ellers opstår hulrum og krympeporøsitet.
4. Udtagning af støbegodset fra formen
Udslagning af formen eller åbning af kokillen
Sandformen slås itu (udslås), når støbegodset er kølet tilstrækkeligt af, mens kokillen eller trykstøbeformen åbnes umiddelbart efter størkningen og genanvendes.
Rensning af støbegods
Indløbssystemet og opstigerne skæres fra støbegodset, og rester af formsand og flash fjernes. Afhængigt af kravene sandblæses, slibes eller poleres støbegodsets overflade.
5. Efterbehandling
Mekanisk bearbejdning
Funktionsflader – huller, gevind, pakningsflader – bearbejdes normalt efter støbningen: fræsning, drejning, boring og gevindskæring. Støbegods bearbejdes på CNC-maskiner i samme virksomhed, og efter ønske pulverlakeres.
Varmebehandling
En del af støbegodset varmebehandles – fx glødning, som fjerner spændinger og stabiliserer dimensionerne, eller opløsningsglødning og aldring, som øger styrken og hårdheden. Varmebehandling udføres efter kundens ønske; typerne beskriver vi i teksten varmebehandling af støbegods.
6. Kvalitetskontrol
Visuel og dimensionel kontrol
Støbegodset efterses for overfladefejl såsom revner, mangler i fyldningen eller porøsitet og måles for at bekræfte, at dimensionerne ligger inden for tolerancerne på tegningen – ofte angivet i henhold til standarden PN-EN ISO 8062-3.
Ikke-destruktiv prøvning
Ved behov opdages indre fejl, såsom gasporer eller krympehulrum, ved røntgenundersøgelse, og diskontinuiteter, der når til overfladen, ved penetrantprøvning. Typen og omfanget af prøvningerne samt acceptkriterierne aftales med kunden i tekniske modtagelsesbetingelser for støbegods.
Styrkeprøvning
Efter ønske udfører vi styrkeprøvninger og analyse af materialestrukturen. Disse bekræfter, at støbegodset har de krævede mekaniske egenskaber.
Opsummering
Aluminiumsstøbning omfatter fremstilling og smeltning af legeringen, fremstilling af formen, påfyldning og størkning, udtagning og rengøring af støbegodset, bearbejdning og kvalitetskontrol – hvert af disse trin påvirker kvaliteten af den færdige del. På vores støberi støber vi aluminiumslegeringer i kokiller (0,1 til 50 kg), i sandforme (1 til 100 kg) og under højt tryk (i serier på op til 100.000 stk. årligt), og vi bearbejder og maler støbegodset i samme virksomhed.
Se også: De hyppigste fejl i aluminiumsstøbegods og deres årsager, aluminiumslegeringer til støbning i hvad koster et aluminiumsstøbegods.
Har du brug for støbegods i aluminium? Send tegning eller 3D-model til odlewnia@adjatech.pl eller ring: +48 61 662 43 37 (man–fre 8:30–16:30).
Ydelsesomfang: produktionstilbud fra støberi.