Mitä on painevalu
Painevalu on valmistusprosessi, jota käytetään metalliosien valmistukseen korkealla mittatarkkuudella ja pinnan viimeistelyllä.Siihen kuuluu sulan metallin pakottaminen muottionteloon korkeassa paineessa.Muotin onkalo muodostuu kahdesta karkaistusta teräksestä, jotka koneistetaan haluttuun muotoon.
Prosessi alkaa metallin, tyypillisesti alumiinin, sinkin tai magnesiumin sulattamisesta uunissa.Sula metalli ruiskutetaan sitten muottiin korkeassa paineessa hydraulipuristimen avulla.Metalli jähmettyy nopeasti muotin sisällä ja muotin kaksi puoliskoa avataan valmiin osan vapauttamiseksi.
Painevalua käytetään laajalti monimutkaisten muotoisten ja ohuiden seinämien, kuten moottorilohkojen, vaihteistokoteloiden ja erilaisten auto- ja ilmailukomponenttien, valmistukseen.Prosessi on suosittu myös kulutushyödykkeiden, kuten lelujen, keittiövälineiden ja elektroniikan tuotannossa.
Painevalu
Painevalu on melko erikoistunut prosessi, joka on kehittynyt pääosin 1900-luvulla.Perusprosessi koostuu seuraavista: sula metalli kaadetaan/ruiskutetaan teräsmuottiin ja suurella nopeudella, jatkuvalla ja voimistuvalla paineella (painevalussa) ja jäähdyttäen sula metalli jähmettyy muodostaen kiinteän valukappaleen.Tyypillisesti itse prosessi kestää vain muutaman sekunnin ja on nopea tapa muodostaa metallituote raaka-aineesta.Painevalu soveltuu sellaisille materiaaleille kuin tina, lyijy, sinkki, alumiini, magnesium ja kuparilejeeringit ja jopa rautaseokset, kuten ruostumaton teräs.Tärkeimmät nykyään painevalussa käytettävät seokset ovat alumiini, sinkki ja magnesium.Prosessi on edennyt vuosien saatossa varhaisista painevalukoneista, jotka suuntasivat muottityökalut pystysuunnassa, nyt yleiseen vaakasuoraan suuntaamiseen ja toimintaan, neljään sidetangon kiristykseen ja täysin tietokoneohjattuihin prosessivaiheisiin.
Teollisuus on kasvanut maailmanlaajuiseksi valmistuskoneeksi, joka valmistaa komponentteja erilaisiin sovelluksiin, joista monet ovat itse ulottuvilla, koska painevalujen tuotesovellus on niin monipuolinen.
Painevalun edut
Jotkut korkeapainevalun eduista:
• Prosessi soveltuu suurien volyymien tuotantoon.
• Tuottaa melko monimutkaisia valukappaleita nopeasti verrattuna muihin metallinmuovausprosesseihin (esim. koneistukseen).
• Erittäin lujat komponentit valmistetaan valettuina (komponenttisuunnittelun mukaan).
• Mittojen toistettavuus.
• Ohuet seinäosat mahdollisia (esim. 1-2,5 mm).
• Hyvä lineaarinen toleranssi (esim. 2mm/m).
• Hyvä pintakäsittely (esim. 0,5-3 µm).
Kuumakammiopainevaluprosessi sisältää metalliharkon sulatuksen uunissa, joka sijaitsee lähellä/integroituna painevalukoneen kiinteää puolilevyä ja sulan metallin ruiskuttamista upotetun männän kautta suoraan hanhenkaulan ja suuttimen läpi muotin työkalu.Hanhenkaula ja suutin vaativat lämmityksen metallin jäätymisen estämiseksi ennen kuin se pääsee muottipesään. Tämän prosessin koko kuumennus- ja sulametallielementti on peräisin kuumakammiosta.Valukuulapaino määräytyy männän iskun, pituuden ja halkaisijan sekä holkin/kammion koon mukaan, ja myös suuttimella on osa, joka tulee ottaa huomioon muotin suunnittelussa.Kun metalli on jähmettynyt muottipesässä (vie vain muutaman sekunnin), koneen liikkuva puolilevy, johon suulakkeen liikkuva puolisko on kiinnitetty, aukeaa ja valukappale työnnetään pois muotin pinnasta ja poistetaan työkalusta.Suulakkeen pinnat voidellaan sitten ruiskutusjärjestelmän avulla, suulake sulkeutuu ja prosessi käynnistyy uudelleen.
Tämän "suljetun" metallin sulatus-/ruiskutusjärjestelmän ja minimaalisen mekaanisen liikkeen ansiosta kuumakammiopainevalu voi tarjota parempia tuotantosäästöjä.Sinkkimetalliseosta käytetään ensisijaisesti kuumakammiopainevalussa, jonka sulamispiste on melko alhainen, mikä tarjoaa lisäetuja koneiden vähäiseen kulumiseen (astia, hattukaula, holkki, mäntä, suutin) ja myös alhaisen muottityökalujen kulumisen (eli pidempi työkalu) käyttöikä alumiinin painevalutyökaluihin verrattuna – valulaadun hyväksynnän mukaan).
Kylmäkammio-nimi tulee prosessista, jossa sulaa metallia kaadetaan kylmäkammioon/suihkuholkkiin, joka on kiinnitetty kiinteän puolisuulakelevyn kautta kiinteän puolisuulaketyökalun takaosaan.Sulan metallin säilytys-/sulatusuunit sijoitetaan tyypillisesti niin lähelle painevalukoneen haulipäätä kuin on käytännöllistä, jotta manuaalinen käyttäjä tai automaattinen kaatokauha voi ottaa kauhalla kullekin ammukselle/syklille tarvittavan sulan metallin ja kaataa sulaa metallia holkin/haalakammion sisällä olevaan kaatoreikään.Koneen painimeen liitetty männänkärki (joka on puettava ja vaihdettava osa, tarkkuuskoneistettu hauliholkin sisähalkaisijaan ja lämpölaajenemiseen) työntää sulan metallin haulikammion läpi ja suuttimen onteloon.Painevalukone suorittaa kehotettaessa ensimmäisen vaiheen työntääkseen sulan metallin holkissa olevan valureiän ohi.Lisävaiheet tapahtuvat männästä tulevassa lisääntyneessä hydraulisessa paineessa sulan metallin ruiskuttamiseksi suutinonteloon.Koko prosessi kestää sekunteja, nopea ja voimistuva paine sekä metallin lämpötilan lasku saavat metallin jähmettymään muottipesässä.Painevalukoneen liikkuva puolilevy avautuu (johon muottityökalun liikkuva puolisko on kiinnitetty) ja työntää jähmettyneen valukappaleen pois työkalun muottipinnalta.Valu poistetaan, muotin pinnat voidellaan ruiskujärjestelmällä ja sykli toistetaan.
Kylmäkammiokoneet soveltuvat alumiinin painevaluon, koneen osat (suihkuholkki, männän kärki) voidaan vaihtaa ajan myötä, holkit voidaan metallikäsitellä niiden kestävyyden lisäämiseksi.Alumiiniseos sulatetaan keraamisessa upokkaassa johtuen alumiinin suhteellisen korkeasta sulamispisteestä ja tarpeesta vähentää raudan imeytymisriskiä, joka on riski rautapitoisissa upokkaissa.Koska alumiini on suhteellisen kevyt metalliseos, se mahdollistaa suurten ja raskaiden painevalujen valun tai kun painevalujen lujuutta ja keveyttä tarvitaan.
