Metaalstolling uitgelegd:van smelten tot gieten

Metaalstolling is het uitgebreide transformatieproces van een vloeistof in een vaste stof en de basis van de giettechnologie, inclusief het smelten, gieten en opnieuw stollen van een metaal of metaallegering in een mal om een gewenst eindproduct te produceren.  

1. Smelten

Het gietproces begint met het verwarmen van een metaallegering in een smeltkroes totdat deze smelt. Verwarmd metaal wordt vloeibaar wanneer het zijn smeltpunt bereikt. Het smeltpunt van metaal hangt af van het type metaal of legering. Zinklegeringen smelten bijvoorbeeld rond de 900 graden F, terwijl sommige bronslegeringen boven de 2000 graden F smelten. Zuivere metalen smelten bij dezelfde constante temperatuur. Omgekeerd smelten metaallegeringen binnen een temperatuurbereik, afhankelijk van de samenstelling van de materialen. In gesmolten toestand bevat een metaal een grote hoeveelheid energie. De legering, die boven het smeltpunt wordt verwarmd, geeft het metaal voldoende tijd om in de mal te worden gegoten voordat het afkoelt.

2. Ontgassing &Modificatie

Zinklegeringen en aluminiumlegeringen moeten vóór het gieten worden ontgast. Het ontgassen wordt bewerkstelligd door een grafietlans in de smelt te steken. De lans draait erg snel, waarna argon of stikstof door de lans wordt geïnjecteerd, waardoor dit door de gesmolten legering wordt verspreid. Het argon of de stikstof verplaatst opgeloste waterstof en andere verontreinigingen naar het oppervlak van de smelt. Vervolgens verwijderen wij deze vervuiling van het oppervlak voordat we de legering in de mal gieten.

Veel legeringen moeten vóór het gieten worden aangepast. Deze aanpassingen verhogen de vloeibaarheid van metalen, verbeteren de korrelstructuur, verwijderen verontreinigingen, enz. Enkele van de materialen die we gebruiken om dit te bereiken zijn titanium-borium, koper-fosfor, strontium, mangaan, enz.

3. Gieten

Na het ontgassen en modificeren testen we de metaaltemperatuur om er zeker van te zijn dat deze ongeveer 50-150 graden Fahrenheit boven de gewenste giettemperatuur ligt. De extra 50-150 graden geven het metaal voldoende tijd om door het onderdeel te stromen voordat het stolt tijdens het gietproces. We transporteren de kroes of pollepel naar de gietlijnen en gieten het vloeibare metaal in kant-en-klare mallen. De holle holte van de matrijs heeft de vorm van het gewenste eindproduct. Soms bestaat deze holte uit één onderdeel, en soms uit meerdere afzonderlijke onderdelen. Het is absoluut noodzakelijk om de lip van de kroes zo dicht mogelijk bij de zandvorm te houden om de snelheid van het metaal te verminderen wanneer het de vormholte binnendringt.

4. Bevriezing

Zodra de gesmolten vloeistof in de mal wordt gegoten, koelt deze snel af. Wanneer de temperatuur van het vloeibare metaal onder het smeltpunt van dat specifieke metaal of die legering daalt, begint het stollingsproces. Het invriesproces duurt meestal minder dan een paar minuten.

5. Verharding

Naarmate de temperatuur verder daalt, verliest het gesmolten metaal energie en beginnen zich kristallen te vormen. Dit proces begint nabij de malwanden, waar het eerst afkoelt. Deze kristallen worden uiteindelijk korrels binnen de uiteindelijke structuur. Als het metaal langzaam stolt, zijn de korrels langer. Als het snel afkoelt, zijn de korrels zichtbaar korter. De kristallen (of dendrieten) blijven zich vormen en uitharden totdat de hele smelt stolt.

Tijdens het stollingsproces krimpt het metaal. Krimp treedt op omdat de meeste metalen als vloeistof minder dicht zijn dan als vaste stof. Krimp kan op het laatste punt een leegte creëren om te stollen. Het vermijden van krimpdefecten kan worden bereikt door het gebruik van stijgbuizen en andere technieken. Risers, ook wel feeders genoemd, zijn reservoirs die in een metalen gietmal zijn ingebouwd en die gaatjes in het gietstuk helpen voorkomen.

6. Casten

Eenmaal uitgehard wordt het gekoelde metaalproduct uit de zandvorm verwijderd of losgeschud om het stollingsproces te voltooien. Het voltooide stuk wordt een gietstuk genoemd. 

Hoewel verschillende gietmethoden gebruik maken van verschillende apparatuur en technieken, observeren ze allemaal het metaalstollingsproces. Er is een ervaren en bekwame gieterij nodig om dit proces onder controle te houden en gietfouten te voorkomen die het gevolg zijn van een onjuiste behandeling van het stollingsproces.

Castingdiensten

Neem contact op met Ermak voor meer informatie over onze uitgebreide non-ferrogieterijdiensten, zoals zandgieten, precisiegieten, aluminiumgieten en permanent gieten.