Metaalgieten uitgelegd: typen, voordelen, fasen & toepassingen

In dit artikel leert u wat metaalgieten is? en hoe het gedaan wordt, zijn processen, fasen van metaalgieten, en typen van het metaalgietproces.

Metaalgietproces

Het metaalgietproces is de oudste en populairste methode van productie middelen om de gewenste vormen te ontwerpen. Het is de eerste stap in de productie van de meeste producten.

Gieten kan gemaakt worden van elk metaal dat gesmolten kan worden en kan elke vorm hebben die de ontwerper wenst. De gietstukken kunnen geproduceerd worden in afmetingen variërend van een paar mm tot diverse meters. Gietstukken kunnen wegen van een paar gram tot tonnen.

Producten met zeer complexe vormen, holle secties, complexe interne kaviteiten, en oneffen gebogen oppervlakken gemaakt van metalen die moeilijk te bewerken zijn, kunnen gemakkelijk geproduceerd worden door het gietproces.

Lees ook: Warmtebehandeling van staal Waarom het een belangrijke factor is in de productie

Veel gietprocessen zijn beschikbaar en de keuze van een proces voor het produceren van specifieke delen hangt af van factoren als productiekosten, productiesnelheid, grootte, vorm, en oppervlakteafwerking. De gietprocessen verschillen van elkaar basis in het type materiaal dat gebruikt wordt voor de voorbereiding van de vorm en de methode van het gieten van het gesmolten materiaal.

Het vormmateriaal is doorgaans zand of metaal en de gietmethode kan zwaartekracht, vacuüm, lage of hoge druk gebruiken. Gieten wordt het meest gebruikt voor het maken van complexe vormen die moeilijk of onrendabel zouden zijn om op andere manieren te maken.

Het moderne gietproces is verdeeld in twee hoofdcategorieën:

• Verbrandbaar
• Niet-verbrandbaar gieten.

In verbrandbaar gieten, zit zandgieten, schelpgieten, gipsvormgieten, wasuitgieten, en verdampend-patroon gieten.

In niet-verbrandbaar gieten, zit permanent vormgieten, kokillengieten, half-vaste metaalgieten, centrifugalgieten, continu gieten.

Voordelen van metaalgietproces

• De kosten betrokken bij het gietproces zijn zeer laag vergeleken met andere productieprocessen.
• Zeer zware en grote onderdelen die moeilijk te fabriceren zijn uit andere productiemethoden, kunnen door dit proces geproduceerd worden.
• Gieten kan ingezet worden voor massaproductie als wel voor kleine series productie.
• Een product kan als een enkel stuk gegoten worden en dus het metaalverbindingsproces wordt geëlimineerd.

Classificatie van metaalgietproces

• Het moderne gietproces is onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: verbrandbaar en niet-verbrandbaar (permanent) gieten.
• Wanneer de vorm voor een enkel gietstuk gebruikt wordt, is het van zand gemaakt. Dergelijke vormen worden verbrandbare vormen genoemd aangezien ze vernietigd worden tijdens het verwijderen van het gietstuk.
• Deze worden gebruikt voor de productie van kleinere hoeveelheden.
• Wanneer de vorm herhaaldelijk gebruikt wordt, is het van metaal of graafiet gemaakt en heet het een permanente vorm.

Mis niet: Wat zijn de typen onconventionele bewerkingsprocessen? [PDF]

Typen metaalgietproces

Hieronder volgen de vier verschillende typen metaalgietprocessen gebruikt voor grootschalige productie:

1. Zandgieten
2. Wasuitgieten
3. Permanente vormgieten
4. Drukgieten

1. Zandgieten

Het is de meest uitgebreide en wijd gebruikte typen van metaalgietproces. Dit is een verbrandbaar vorm-permanent patroon gietproces. Het zandgietproces omvat het gebruik van een oven, metaal, patroon, en zandvorm.

Handmatig stampen van zand rond het patroon wordt gebruikt voor eenvoudige gietstukken. Voor ingewikkelde gietstukken, wordt het zandmengsel gecompacteerd door vormmachines. Vormmachines verhogen niet alleen de productiekosten maar verbeteren ook de kwaliteit van het gietstuk door de toepassing en verdeling van krachten voor stampen te verbeteren.

Het kan gebruikt worden voor alle typen metalen maar de oppervlakteafwerking en dimensionele nauwkeurigheid zijn niet goed vergeleken met andere gietprocessen. Het is het meest economische productieproces.

Voordelen van zandgieten

• Bijna elk metaal kan gegoten worden.
• Het heeft geen limiet op grootte en vorm.
• Lage apparatuurkosten.
• Minder duur voor lage volume productie.

Nadelen of beperkingen van zandgieten

• Grove afwerking.
• Dimensionele nauwkeurigheid is niet goed.
• Nog afwerking vereist voor gietstuk.
• Het heeft een lage productiesnelheid.

2. Wasuitgieten

De volgorde van operaties in een schaal wasuitgieten is als volgt:

• Fabricatie van een meesterpatroon: Het meesterpatroon wordt gemaakt met een materiaal zoals hout of kunststof.
• Fabricatie van meestersterven: Een sterv kan gegoten worden uit laagsmeltend metaal met het meesterpatroon. staal of houten sterven worden gebruikt.
• Voorbereiding van waspatronen: Waspotronen worden gemaakt door gesmolten was in de sterv te gieten. Nadat de was is uitgehard, wordt het uit de sterv gehaald.
• Assemblage van waspatronen: Afhankelijk van de grootte van het gietstuk worden verschillende waspatronen samen gemonteerd in de vorm van een boom of een cluster met centrale spruit en lopers.
• Coating van een cluster: De cluster wordt nu gecoat met een dunne laag refractair materiaal. Deze stap wordt uitgevoerd door de hele cluster in een dunne slib van heel fijn refractair materiaal gemengd met gehydrolyseerd ethylsilicaat, alcohol en een gelmiddel te dompelen.
• Produceren van een finale laag refractair materiaal: Hier wordt de gecoate cluster herhaaldelijk gedompeld in het relatief grofgemalen refractair materiaal om de gewenste dikte van de coating te bereiken.
• Uitharding van coating: De gecoate cluster wordt uitgezet voor het opdrogen en uitharden voor enige tijd (paar uur).
• Uitsmelten van waspatronen: De vorm wordt in de oven omgekeerd geplaatst en de was mag uit de vorm vloeien wat wordt verzameld voor hergebruik.
• Voorverwarmen van de vorm: De vorm wordt verwarmd op 700-1000°C om kracht aan de vorm te geven en de stroom van gesmolten metaal naar alle ingewikkelde en dunne secties te garanderen.
• Vullen van de hete vorm: Gesmolten metaal wordt in de vorm gevuld door zwaartekracht, vacuümdruk of kracht.
• Reinigen van gietstuk: spruit en lopers worden nu verwijderd en het gietstuk wordt gereinigd en afgewerkt.

Voordelen van wasuitgieten

• Bijna elk metaal kan gegoten worden,
• Goede oppervlakteafwerking.
• Goede dimensionele nauwkeurigheid.
• Redelijk hoge productiesnelheid.
• Complexe vormen kunnen gegoten worden.
• Lage afwerkingskosten.

Nadelen of beperkingen van wasuitgieten

• Hoge arbeidskosten.
• Dure vorm en patroon.
• Beperking op onderdeelgrootte.

3. Permanente vormgieten

Er zijn zoveel permanente vormgietprocessen, ervan zijn een paar hieronder opgesomd:

1. Zwaartekracht-voeding permanente vormgieten
2. Lage-druk permanente vormgieten
3. Kokillengieten
4. Centrifugalgieten
5. Continu gieten

In deze processen wordt een vorm herhaaldelijk gebruikt. De vorm is doorgaans in twee helften en ontworpen voor eenvoudig openen en sluiten. Uitwerppennen zijn voorzien voor de verwijdering van het uitgehardde gietstuk. Metallische vorm is niet doorlatend' daarom' Ruimte langs de scheidingsvlakken en de uitwerppennen dienen als ventilatiekanalen voor de ontweiking van gassen.

De refractaire coating op de dunne wanden van de vorm verhoogt niet alleen de vormlevensduur maar voorkomt ook het aanbakken van het gietstuk op de vormwanden.

Voorverwarmen van de vorm en gecontroleerd afkoelen van de vorm door watercirculatie handhaven een uniformevormtemperatuur. Permanente met andere processen worden gebruikt voor het gieten van laagsmeltende, niet-ferrode materialen met legeringsstaalvormen.

In vergelijking met andere processen worden betere oppervlakteafwerking en dimensionele nauwkeurigheid in dit proces verkregen. De initiële kosten zijn hoog, dus deze processen zijn alleen economisch wanneer hogere productievolumes vereist zijn.

Voordelen van permanente vormgieten

1. Goede oppervlakteafwerking.
2. Goede dimensionele nauwkeurigheid.
3. Hoge productiesnelheid.

Nadelen of beperkingen van permanente vormgieten

1. Hoge vormkosten.
2. Het is geschikt voor hoge volume productie.
3. Geschikt voor gieten van eenvoudige vormen.
4. Geschikt voor laagsmeltende metalen.

4. Kokillengieten

Kokillengieten is een veelvoorkomend type permanent vormgietproces. Het wordt gebruikt voor de productie van veel componenten van huishoudelijke apparaten zoals kachels, ventilatoren, motoren, en speelgoed, etc.

De oppervlakteafwerking en tolerantie van kokillengegoten delen zijn zo goed dat er bijna geen na-bewerking vereist is. Kokillengietvormen zijn duur en vereisen een significante leidtijd om te fabriceren; ze worden vaak sterven genoemd.

Er zijn twee veelvoorkomende typen kokillengieten:

• Warme kamer kokillengieten
• Koude-kamer kokillengieten.

4.1 Warme kamer kokillengietproces

In een warme kamer proces (gebruikt voor zinklegeringen magnesium) is de drukverbinding verbonden met de stervholte permanent gevuld met het gesmolten metaal.

De basiscyclus van operatie is als volgt:

• Sterv is gesloten en ganzenhalscilinder is gevuld met gesmolten metaal.
• De zuiger duwt gesmolten metaal door ganzenhalsgang en mondstuk en in de stervholte: metaal wordt onder druk gehouden totdat het uithardt.
• Sterv opent en kernen, indien aanwezig, worden ingetrokken; gietstuk blijft in uitwerpersterv; zuiger keert terug, trekt gesmolten metaal terug door mondstuk en ganzenhals.
• Uitwerppennen duwen gietstuk uit uitwerpersterv. Als zuiger de inlaatgat onthult, vult gesmolten metaal ganzenhalscilinder weer aan.

Het warme kamer proces wordt gebruikt voor metalen die (a) lage smeltpunten hebben en (b) niet legeren met stervmateriaal, staal; veelvoorkomende voorbeelden zijn tin, zink, en lood.

4.2 Koude kamer kokillengietproces

In een koude kamer proces, wordt het gesmolten metaal in elke cyclus in de koude kamer gegoten. De bedrijfscyclus is

• Sterv is gesloten en gesmolten metaal wordt in de koude kamer cilinder gegoten.
• De zuiger duwt gesmolten metaal in stervholte; het metaal wordt onder hoge druk gehouden totdat het uithardt.
• Sterv opent en zuiger volgt om het uitgehardde stuk uit de cilinder te duwen indien er kernen zijn, worden ze ingetrokken.
• Uitwerppennen duwen gietstuk van uitwerpersterv en zuiger keert terug naar de oorspronkelijke positie.

Dit proces is met name nuttig voor hoge smeltpunt metalen zoals Aluminium, en Koper (en hun legeringen).

Voordelen van kokillengieten

1. Uitstekende oppervlakteafwerking.
2. Uitstekende dimensionele nauwkeurigheid.
3. Hoge productiesnelheid.
4. Complexe vormen kunnen gegoten worden.
5. Weinig of geen afwerkingskosten.

Nadelen of beperkingen van kokillengieten

1. De hoge kosten van de sterv.
2. Beperkt tot het gieten van niet-ferrode metalen.
3. Beperking op onderdeelgrootte.

U zou kunnen liken: Wat is de typen letseldefecten? Hun oorzaken en remedial [PDF]

Fasen van metaalgietproces

De volgende zijn het metaalgietproces van het produceren van gietstukken,

1. Patroonmaken
2. Vormen en kernmaken
3. Smelten en gieten
4. Afwerken
5. Testen en inspectie.

De eerste fase wordt buiten de gietplaats gedaan en de overige vier fasen zijn binnen de gietplaats.

1. Patroonmaken

• In patroonmaken, worden patronen ontworpen en voorbereid volgens de tekening van het gietstuk ontvangen van de planningsafdeling en volgens het vormproces.
• De materialen van het patroon worden geselecteerd op basis van factoren zoals aantal benodigde gietstukken en gewenste oppervlakteafwerking in gietstuk.
• Het is een vak dat gerelateerd is aan de vakken van gereedschap- en stervmaken en vormmaken maar ook vaak elementen van fijn houtwerk omvat.
• De materialen gebruikt voor patroonmaken zijn hout, metaal of kunststoffen.

2. Vormen en kernmaken

• De patronen worden naar de vormfase gestuurd, waarin vormen worden voorbereid in zand of een materiaal met de hulp van patroon zodat een kaviteit van de gewenste vorm geproduceerd wordt.
• Om een holle sectie te krijgen, worden kernen in kernbakken voorbereid. De vormen en kernen worden dan gebakken om kracht te geven en tenslotte gemonteerd voor het gieten.
• Het vormen kan ofwel met de hand of met de hulp van machines gedaan worden.
• Juist vormontwerp en indeling voor een stroom van gesmolten metaal is zeer belangrijk voor de productie van geluidige gietstukken.

3. Smelten en gieten

• Het metaal van de juiste samenstelling wordt gesmolten in een geschikte oven.
• Gesmolten metaal wordt nu in emmers genomen en in de vormen gegoten.
• De vormen worden dan gekoeld zodat het gesmolten metaal in de vorm uithardt.
• Gietstuk wordt dan uitgehaald door de vormen te breken en ze worden naar de reinigingssectie gestuurd.

4. Afwerken

• Het gietstuk wordt naar de afwerksectie gestuurd waar de onnodige uitstekende delen, het aanhechtende zand verwijderd wordt, en het gehele oppervlak schoon en uniform gemaakt wordt.
• Sommige gietstukken vereisen warmtebehandeling ook, wat tijdens deze staat alleen gedaan wordt

5. Testen en inspectie

• De inspecteur test en inspecteert het gietstuk voor het verzenden vanuit de gietplaats om te garanderen dat het vrij is van fouten en voldoet aan de gewenste specificaties.
• Als er fouten in het gietstuk gevonden worden, dan zijn ze volledig afgewezen.

Lees ook: Lijst van mechanische eigenschappen die elke mechanisch ingenieur moet kennen

Dat is het, dankjewel voor het lezen. Als u dit artikel leuk vindt, deelt u het dan met uw vrienden. Als u vragen heeft over de "typen metaalgietproces" kunt u vragen in de reacties.

Abonneer u op onze nieuwsbrief om melding van nieuwe artikelen te krijgen: