Lagedrukspuitgieten: een eenvoudige handleiding

“Het lagedrukspuitgieten maakt het mogelijk om ingewikkelde metalen onderdelen te creëren met nauwkeurigheid en minimaal afval – Onderzoek naar spuitgieten onder lage druk.” 

De spuitgieten Het proces kan twee basisvariaties hebben, gebaseerd op het drukniveau tijdens het injecteren van het gesmolten metaal in de matrijs. Ten eerste omvat het spuitgieten onder lage druk het toevoeren van de metaallading bij lage druk, doorgaans tot 0.8 bar. Aan de andere kant verwijst hoge druk naar voeding op een hogedrukniveau. 

Hoewel beide methoden verschillende mogelijkheden hebben, biedt lagedrukgieten de beste resultaten voor grote, precieze, complexe onderdelen met dunne wanden. Vervolgens bespreken we het spuitgieten van LPDC in detail, inclusief het proces, de voordelen, de toepassing en meer. 

Wat is spuitgieten onder lage druk?

LPDC (Low-Pressure Die Casting) is een metaalgietproces voor de nauwkeurige en complexe productie van onderdelen, waarbij voornamelijk non-ferrometalen zoals aluminium worden gebruikt. In tegenstelling tot traditionele gietmethoden omvat LPDC het toevoeren of injecteren van gesmolten metaal in een vormholte onder lage druk. Deze techniek geeft een betere controle over de metaalstroom, wat leidt tot hoogwaardige gietstukken met superieure oppervlakteafwerkingen en maatnauwkeurigheid. 

Spuitgieten onder lage druk 

Het belang van LPDC ligt in zijn vermogen om onderdelen te produceren met verminderde porositeit en verbeterde mechanische eigenschappen. Het komt ten goede aan industrieën die lichtgewicht en duurzame componenten nodig hebben, zoals de automobiel- en ruimtevaartsector. Bovendien minimaliseert LPDC defecten en zorgt voor een uniforme kwaliteit van de onderdelen door de injectiedruk en koelsnelheden te controleren. 

Bovendien zorgen de efficiëntie en het vermogen om complexe onderdelen met dunne wanden en ingewikkelde details te vervaardigen ervoor dat LPDC de voorkeur geniet boven traditionele giettechnieken. Over het geheel genomen biedt het een mix van kwaliteit, precisie en kosteneffectiviteit die moeilijk te evenaren is.

Zie ook: Wat is spuitgieten? Spuitgietproces en overzicht

De werking van spuitgieten onder lage druk

Hoe werkt lagedrukspuitgieten? Lagedrukspuitgieten combineert natuurkunde met metallurgie om componenten van hoge kwaliteit te produceren. In de kern werkt LPDC door gesmolten metaal onder lage druk in een mal te injecteren. Met deze methode kunnen mallen op een meer gecontroleerde en zachtere manier met metaal worden gevuld in vergelijking met hogedruktechnieken. Hierdoor wordt de kwaliteit en integriteit van de gegoten onderdelen aanzienlijk verbeterd. 

Werken met lagedrukspuitgieten 

Hieronder wordt dieper ingegaan op elke stap van het lagedrukspuitgietproces en wordt de procedure gedetailleerd beschreven.

1. Smeltende metaallegering in oven 

Eerst wordt de gewenste metaallegering verwarmd totdat deze de specifieke giettemperatuur bereikt. Deze temperatuur wordt berekend op basis van het smeltpunt van de legering, zodat het metaal volledig gesmolten is en klaar is om te gieten. De precisie in deze stap is cruciaal, omdat deze rechtstreeks de vloeibaarheid van het gesmolten metaal beïnvloedt, wat de kwaliteit van het uiteindelijke gegoten onderdeel beïnvloedt.

2. Het overbrengen van gesmolten metaal naar de warmhoudoven onder de mal

Zodra de legering is gesmolten en op de optimale temperatuur is, wordt deze overgebracht naar een warmhoudoven, die zich direct onder de mal bevindt. Deze strategische positionering is essentieel om het metaal op een constante temperatuur te houden, klaar voor het gietproces. De warmhoudoven fungeert als buffer en zorgt ervoor dat de temperatuur van het gesmolten metaal stabiel blijft, zodat er een constante aanvoer voor het gietstuk is.

3. Gesmolten metaal door een stijgbuis in een mal dwingen 

In deze stap komt de essentie van LPDC aan het licht. Het gesmolten metaal wordt voorzichtig door een stijgbuis in de mal geperst door lage druk uit te oefenen, meestal onder 0.8 bar. Deze lage druk zorgt voor een gestage stroom metaal in de vormholte. Daarom minimaliseert het turbulentie en het risico op luchtinsluiting. Ondertussen wordt de druk gedurende het hele stollingsproces gehandhaafd om volledige vulling van de mal te garanderen en om metaalkrimp te compenseren.

4. Het metaal onder constante druk laten stollen 

Terwijl het gesmolten metaal de mal vult, begint deze af te koelen. Het stollen begint zodra de temperatuur van het metaal onder het smeltpunt daalt. Deze cruciale fase vindt plaats onder constante druk, waardoor de vormholtes worden gevuld terwijl het metaal samentrekt. Deze stap is vervolgens van groot belang voor het verminderen gietfouten en het zorgen voor een uniforme interne structuur.

5. De druk loslaten 

Nadat het metaal volledig is gestold in de mal, vergemakkelijkt de vrijkomende druk verdere procedures. Als een deel van het gesmolten metaal niet gestold blijft, wordt het verzameld en gerecycled, waardoor afval wordt geminimaliseerd en de hulpbronnenefficiëntie wordt gemaximaliseerd.

6. Afkoelen van de mal en verwijderen van onderdelen

De laatste stap omvat het afkoelen van de mal om het verwijderen van het gegoten onderdeel te vergemakkelijken. Een goede koeling voltooit het stollingsproces en verbetert de structurele integriteit van het onderdeel. Zodra de mal voldoende is afgekoeld, geven de malopening en het verwijderen van de onderdelen het laatste onderdeel. 

Voordelen van spuitgieten onder lage druk

Hieronder volgen de cruciale voordelen van LPDC bij de productie van metalen onderdelen;

• Het kan een uitzonderlijke nauwkeurigheid bereiken door consistente injectie onder lage druk in de matrijsholte.
• Een verwaarloosbare aanwezigheid van slak zorgt voor de productie van opmerkelijk zuivere gietstukken.
• De compatibiliteit van het proces met verschillende non-ferrolegeringen draagt ​​bij aan het aanpassingsvermogen aan diverse industriële behoeften.
• Het proces verbetert de vloeibaarheid van het gesmolten metaal, waardoor het creëren van ingewikkelde vormen mogelijk wordt.
• De LPDC maakt gebruik van dichte kristallisatie, wat resulteert in robuuste, duurzame onderdelen die geschikt zijn voor intensief gebruik.
• Lagedrukspuitgieten vergroot ook de mechanische sterkte van het eindproduct, 
• Omdat vloeibaar metaal met minder turbulentie de mal binnendringt, is er een laag risico op oxidatie en porositeit. Het produceert dus onderdelen met gladdere oppervlakken en meer gedefinieerde vormen.

Nadelen van spuitgieten onder lage druk

Over nadelen gesproken, LPDC heeft enkele beperkingen en mogelijke defecten met betrekking tot de metalen spuitgietonderdelen;

• Het is vooral geschikt voor het gieten van non-ferrometalen, zoals aluminium en magnesium, waardoor het gebruik ervan met ferromaterialen wordt beperkt.
• De initiële installatie- en apparatuurkosten voor LPDC kunnen hoger zijn dan bij andere gietmethoden. 
•  Door de lagere druk en zorgvuldige controle heeft het vaak een langzamere gietcyclus dan hogedrukspuitgieten. 
• Er zijn praktische grenzen aan de grootte van componenten met een lagedrukspuitgietproces.

Wat zijn de lagedrukspuitgietproducten?

De lagedrukgietmethode is vooral toepasbaar voor non-ferrometalen zoals aluminium en magnesium. Ondertussen maakt het vermogen om hoogwaardige precisiecomponenten met uitstekende materiaaleigenschappen te produceren lagedrukspuitgieten toepasbaar in veel industrieën. 

Lagedruk spuitgietonderdeel

Hier zijn 20 producten die gewoonlijk worden vervaardigd met behulp van lagedrukspuitgieten:

• Automotive wielen
• Motorblokken
• Overdrachtsgevallen
• Remklauwen
• Onderdelen van ophanging
• Structurele onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart
• Satellietframes
• Verlichtingsarmaturen
• Koellichamen voor elektronica
• Elektronische behuizingen en chassis
• Frames voor grote machines
• Pomp- en kleplichamen
• Onderdelen voor scheepsbuitenboordmotoren
• Sportartikelen (bijvoorbeeld golfclubs)
• Medische componenten en apparaten
• Onderdelen voor landbouwmachines
• Onderdelen van huishoudelijke apparaten (bijv. ovendeuren, ventilatorbladen)

Lagedruk aluminium gieten: de beste LPDC-toepassing?

In de eerste plaats, Aluminiumgietwerk onder lage druk is een belangrijke/beste toepassing vanwege de inherente eigenschappen van aluminium en de specifieke voordelen die het LPDC-proces biedt. Aluminium biedt een lichtgewicht, hoge sterkte-gewichtsverhouding en uitstekende corrosieweerstand. De dominantie van het bedrijf op het gebied van lagedrukspuitgiettoepassingen is te danken aan verschillende factoren.

• Ten eerste maakt het lagere smeltpunt van aluminium dan ferrometalen het ideaal voor gieten, waardoor het energieverbruik en het risico op thermische degradatie van de apparatuur worden verminderd. 
• Bovendien bieden aluminiumlegeringen een uitzonderlijke vloeibaarheid, waardoor complexe vormen en ingewikkelde details kunnen worden geproduceerd zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit. 
• Dit metaal vertoont ook een opmerkelijke corrosieweerstand, waardoor duurzaamheid en een lange levensduur van de eindproducten worden gegarandeerd.
• Ten slotte draagt ​​het lichtgewicht karakter van aluminium aanzienlijk bij aan industrieën zoals de automobiel- en ruimtevaartsector. 

Aluminium spuitgietservice

Wanneer lage druk boven hoge druk spuitgieten gebruiken?

Het lagedrukspuitgieten heeft de voorkeur wanneer hoge nauwkeurigheid en superieure oppervlaktekwaliteit essentieel zijn. Deze methode blinkt uit voor onderdelen met complexe geometrieën of met minimale interne porositeit. Daarom is het ideaal voor auto- en ruimtevaartcomponenten, omdat deze precisie en structurele integriteit vereisen. Ondertussen vermindert het gecontroleerde vulproces van lagedrukspuitgieten de kans op defecten, waardoor een afwerking van hogere kwaliteit wordt gegarandeerd.

Aluminium lagedrukspuitgietonderdelen 

Hogedrukspuitgieten staat daarentegen bekend om zijn snelle productiemogelijkheden en geschiktheid voor grote volumes kleinere en dunnerwandige onderdelen. Lagedrukspuitgieten wordt echter de voorkeursmethode wanneer de toepassing grotere en ingewikkeldere componenten met superieure mechanische eigenschappen vereist. 

Tabel: LPDC versus hogedrukspuitgieten

Bovendien is het lagedrukspuitgietproces kosteneffectiever voor producties met gemiddelde tot lage volumes vanwege de langere levensduur van de matrijs en de verminderde materiaalverspilling. Het proces maakt de productie van grote onderdelen mogelijk met minder spanning op de matrijs. Het verlengt de levensduur en verlaagt de kosten per eenheid in de loop van de tijd. Bovendien draagt ​​de mogelijkheid om het gesmolten metaal rechtstreeks uit de warmhoudoven te recyclen en opnieuw te gebruiken bij aan de efficiëntie en duurzaamheid van het proces. 

Welke metalen kunnen worden gegoten met lagedrukspuitgieten?

Deze methode is vooral geschikt voor metalen met goede vloeieigenschappen en relatief lage smeltpunten. U kunt dus componenten maken met ingewikkelde ontwerpen, superieure oppervlakteafwerkingen en minimale defecten. Vervolgens zijn de metalen die gewoonlijk worden gebruikt bij lagedrukgieten aluminium-, magnesium- en koperlegeringen. Hier bieden ze allemaal unieke eigenschappen en voordelen voor specifieke toepassingen. De metaalkeuze hangt echter af van de gewenste mechanische eigenschappen, corrosieweerstand, gewicht en kostenoverwegingen.

1. Aluminium

Het is een veelgebruikt metaal bij lagedrukspuitgieten vanwege zijn uitstekende vloeibaarheid, lichtgewicht en corrosieweerstand. Bovendien bieden aluminiumlegeringen een hoge sterkte-gewichtsverhouding, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen in de automobiel-, ruimtevaart- en consumentenelektronica. Componenten zoals motorblokken, wielen en frames profiteren van het vermogen van aluminium om lichtgewicht, duurzame onderdelen te produceren. Bovendien maakt de thermische geleidbaarheid van aluminium het geschikt voor warmtewisselingstoepassingen.

2. Magnesium

Het is een andere veel voorkomende keuze voor LPDC, het lichtste structurele metaal. De legeringen staan ​​bekend om hun lage dichtheid, hoge sterkte-gewichtsverhouding en uitstekende dempingseigenschappen. Magnesium wordt vaak gebruikt in de auto- en ruimtevaartindustrie om het gewicht te verminderen zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties. Onderdelen zoals versnellingsbakken, stoelframes en elektronische behuizingen worden doorgaans gegoten uit magnesiumlegeringen om hun gewichtsbesparing en materiaaleigenschappen te benutten.

3. Koperlegeringen

Koperlegeringen zoals messing en brons zijn andere populaire materialen bij lagedrukspuitgieten vanwege hun superieure elektrische en thermische geleidbaarheid. Deze metalen worden gekozen voor componenten die een hoge slijtvastheid en uitstekende elektrische eigenschappen vereisen. Vervolgens variëren de toepassingen van elektrische connectoren en koellichamen tot decoratieve artikelen en lagers. 

De kosten voor spuitgieten onder lage druk

De kosten die gepaard gaan met lagedrukspuitgieten (LPDC) worden beïnvloed door verschillende factoren. Ondertussen speelt elke factor een cruciale rol in de uiteindelijke kosten. De gemeenschappelijke factoren zoals de grootte en complexiteit van het onderdeel, het gebruikte metaal, het productievolume en de kwaliteitsnormen zijn rechtstreeks van invloed op de kosten. Bovendien vertegenwoordigen de specifieke apparatuur en instellingen die nodig zijn voor LPDC, hoewel over het algemeen minder ingewikkeld dan die nodig zijn voor hogedrukspuitgieten (HPDC), nog steeds aanzienlijke investeringen. Volgens mijn technische ervaring: 

“Ik kan zeggen dat spuitgieten onder lage druk een economischere optie is dan HPDC. Maar dit geldt alleen voor projecten waarbij hoge kwaliteit en verminderde porositeit essentieel zijn.”

Op maat gegoten onderdeel

Vervolgens dragen de efficiëntie van het proces bij het gebruik van mallen en het vermogen om onderdelen met een bijna netvormige vorm te produceren met minimale afwerkingseisen bij aan kostenbesparingen. Bovendien kunnen de initiële investeringen voor LPDC-machines variëren van $20,000 tot $50,000. Het is aanzienlijk lager dan de kosten voor HPDC-machines. Deze lage kosten zijn geldig, zelfs als er behoefte is aan complexe die-shot-systemen en het onderhoud ervan. Vervolgens variëren de kosten per stuk in LPDC net als de initiële kosten, van slechts $ 1 tot enkele duizenden dollars, afhankelijk van de specifieke kenmerken van het project.

Lees verder: 

• Aluminium spuitgietfabrikant voor uw metalen onderdelen
• Een revolutie teweegbrengen in spuitgieten met Xiaomi's Super Large Die Casting-technologie

Opsommen

Deze spuitgietmethode met lage injectiedruk is een belangrijke manier om verschillende metalen onderdelen voor uiteenlopende toepassingen te creëren. Vervolgens ontstaan ​​door het lagedrukspuitgieten robuuste en nauwkeurige onderdelen uit metaal en legeringen met lagere smeltpunten, zoals aluminium en magnesium. De nauwkeurige uitvoering van elke stap en enkele overwegingen zijn echter cruciaal voor het verkrijgen van hoogwaardige gegoten onderdelen.

Als u kwaliteit zoekt spuitgieten, Boda is de beste keuze! De afgelopen tien jaar hebben we aanverwante diensten geleverd voor diverse industrieën. Onze diensten combineren de ervaring en geavanceerde spuitgietfaciliteiten om aan uw behoeften te voldoen! 

Veelgestelde vragen

Wat zijn de gebruikelijke materialen in LPDC?

Voornamelijk aluminiumlegeringen vanwege hun uitstekende vloei-eigenschappen en lage smeltpunten.

Waarin verschilt LPDC van traditionele gietmethoden?

LPDC gebruikt lagere drukken die kunnen leiden tot afwerkingen van hogere kwaliteit en minder porositeit dan hogedrukmethoden.

Wat zijn de belangrijkste voordelen van LPDC?

De voordelen van lagedrukspuitgieten zijn een superieure oppervlakteafwerking, verminderde porositeit en kosteneffectiviteit voor specifieke toepassingen.

Kan LPDC worden gebruikt voor kleine productieruns?

Ja, hoewel het kosteneffectiever is voor producties van gemiddelde tot grote volumes vanwege de initiële installatiekosten.

Welke invloed heeft LPDC op het milieu?

Het wordt over het algemeen als milieuvriendelijker beschouwd vanwege het lagere energieverbruik en de langere levensduur van de mal.

Welke industrieën profiteren het meest van LPDC?

De meest voorkomende industrieën zijn; de automobiel-, ruimtevaart-, consumentenelektronica- en huishoudelijke apparatenindustrie.

Informatiebronnen

1. Mallick, PK (2020). Materialen, ontwerp en productie voor lichtgewicht voertuigen (2e ed.). Woodhead publiceren in materialen. https://www.sciencedirect.com/book/9780128187128/materials-design-and-manufacturing-for-lightweight-vehicles