Konstruktion av pressgjutet gods
Det en stor fördel om man redan under konstruktionsstadiet har tagit hänsyn till att detaljen skall gjutas. Designen av produkten påverkar produktionens effektivitet på olika sätt. Koppla in oss direkt för att hålla nere kostnaderna och få en god totalekonomi. Nedan följer en förenklad beskrivning av konstruktionsstadiet för den som vill fördjupa sig.
Baskontrollen
- Sprängkraft – har gjuteriet maskiner som kan gjuta detaljen. Sprängkraften beräknas enligt:
Erfoderlig låskraft = f x P3 x A.
F = Låskraft [N]
f = Säkerhetsfaktor. Normal ca 1,2-1,5.
P3 = Specifikt gjuttryck [bar]
Låskraften beräknas oftast om till ton (FL/10 000) eftersom maskinstorleken betecknas med ton. Om sprängkraften beräknas till 380 ton måste pressgjutningsmaskinen ha en låskraft på mer än 380 ton för att gjuta valt verktyg.
Kontrollera fysiska mått som tex höjd, längd och bredd men även sådana saker som erforderlig skopstorlek osv.
Fyllkammarens max resp min storlek. Fyllnadsgraden bör vara runt 50 % +/- 10 %. För liten smältmängd ger en allt för stor luftvolym och samtidigt en alltför stor kylande area I förhållande till volymen. Fyllnads graden beräknas enligt följande:
Fyllnadsgrad = gjutvolymen(inkl ingöt och övergöt)/Fyllkammarens volym
Fyllkammarens volym = ((pi x kolvdiametern2)/4) x fyllkammarens slaglängd
Nedan följer en listning av viktiga punkter att ta hänsyn till vid konstruktion av gjutgodset:
Partning av gjutgods
- Tänk igenom hur ni vill att släppningen skall verka och var man inte vill ha släppning ur konstruktionssynpunkt.
- Tänk igenom så att ett minimalt antal kärndragningar behövs. Varje extra kärna innebär ju att man behöver en extra kärnlåda.
- Tidig kontakt med gjuteriet eller teknikpartner är av yttersta vikt.
- Konstruera för vald gjutmetod
- Konstruera för valt gjuteri
- Lägg om möjligt hela modellen i ena formhalvan
- Lägg uppspänningspunkter vid efterbearbetning i ena formhalvan för att minska felet som kan bli över part.
Jämn godstjocklek
Vid all typ av gjutning är det gynnsamt att ha en så jämn godstjocklek som möjligt. Inte minst gäller detta för pressgjutgods där man i de flesta fall inte kan eftermata en överhettad zon (orsakad av ojämn godstjocklek). Det kan dock gå att lägga på gods fram till denna zon för att få en matningsväg som kan göra den överhettade zonen tät. Eftersom aluminium lätt tar upp vätgas så är det i de långsamt stelnande sektionerna som inlösen av vätgas är störst och det är följaktligen också där man hittar porositeterna. Ibland kan det vara på sin plats att sätta dit en kärna i den överhettade zonen om det ändå skall borras ett hål där. Med hjälp av kylkanaler i verktyget kan man också minska effekten av en ojämn godstjocklek.
Inte för tunnväggigt
Det bör heller inte vara ett alltför tunnväggigt gjutgods. Man brukar säga att aluminium kan man gjuta ner till 1,2 – 1,5 mm, magnesium 0,8-1,0 mm och zink ner till 0.3 –0.4 mm. Dock är det ju så att ju tunnväggigare gods man väljer desto högre hastighet erfordras för att fylla formen och desto större risk för fel orsakade av turbulent flöde som tex. oxidhinnor eller mikroporöst gods. Som vid all gjutning så är ett laminärt flöde att föredra. Med modern teknologi kan man idag gjuta detaljer som håller lite mer än vanlig plåttjocklek. Det finns exempel på tex bagageluckor och instrumentpaneler som håller en tjocklek om ca 1.5 mm i genomsnitt över hela detaljen. Vid riktigt tunnväggigt gods är det inte ovanligt med mer än 100 m/s i ingjutshastighet.
Släppning
Det är alltid konstruktören som skall bestämma hur släppningen skall verka. En regel är att ju kortare sträcka som kräver släppning desto mindre släppningsvinkel erfordras. Medhjälp av utstötare kan man också minimera släppning i utsatta partier.
Radier är alltid viktiga för gjutgods. Om man istället har skarpa hörn är risken stor att man får sprickanvisningar. Det konstruerade skarpa hörnet kommer ändå att avrundas pga. verktygslitage och det finns en viss risk att dessa skarpa hörn kan orsaka turbulent flöde.
Krympmån
Den gjutna detaljen krymper några procent i samband med stelnandet. Modellen måste därför göras större än den färdiga detaljen. De ytor som har höga toleranskrav och därför måste maskinbearbetas gjuts med en arbetsmån på t.ex. 3 - 5 mm på ytan. För mycket stora detaljer måste större arbetsmåner användas.
Olika material kan krympa olika mycket, varför samma modell oftast inte kan användas för tex.. gjutjärn och gjutstål. Normala krympmåner för olika material är följande:
| Gjutmaterial | Gråjärn | Segjärn | Vitjärn | Aducerjärn | Gjutstål | Brons | Mässing | Alum. | Magnes. |
| Krymp min | 0.7 % | 0 | 1.3 | 0.5 | 1.2 | Brons | Mässing | Alum. | Magnes. |
| Krymp max | 1.0 % | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | Brons | Mässing | Alum. | Magnes. |
Observera att gjutjärn i princip inte krymper alls i vissa fall. Detta beror på att den sk grafiten i strukturen expanderar under stelnandet och därigenom kompenserar för metall krympen. Stål å andra sidan krymper väldigt mycket så här får man se upp.
| Projicerad area (cm3) | Minsta gjutbara godstjocklek | ||
| Zink | Al, Mg | Koppar | |
| <25 | 0.635 | 0.81 | 1.52 |
| 25 - 100 | 1.02 | 1.27 | 2.03 |
| 100 - 500 | 1.52 | 1.78 | 2.54 |
| >500 | 2.03 | 2.54 | 3.05 |
Maximalt djup hos gjutna hål vid olika diametrar
| Håldiameter | ||||||||
| Material | 3 | 4 | 5 | 7 | 8 | 10 | 15 | 20 |
| Zink | 9 | 16 | 22 | 30 | 35 | 57 | 90 | 125 |
| Aluminium | 5 | 10 | 17 | 25 | 33 | 55 | 90 | 125 |
| Magnesium | 5 | 10 | 17 | 25 | 33 | 55 | 90 | 125 |
| Koppar | - | - | - | 13 | 21 | 42 | 75 | 110 |
Zick-zack mönster för att underlätta formfyllnad och avluftning
Det finns en sanning som säger att ett pressgjutningsverktyg går som bäst när det är dags att kassera. Detta beror på att man termiskt har utmattat ytan och därigenom har fått ett sprickmönster (sk krackeleringar) i ytan. Detta sprickmönster gör att man får en lättare avluftning av smältan samt en lättare fyllnad av formen. Att den fyller lättare beror på att smältan glider på topparna av dessa sprickor och därigenom inte får en lika hög värmeledning. Om vi nu vet detta kan vi förstås försöka att efterapa det redan vid konstruktionsstadiet och applicera liknande mönster i verktyget på de ställen som är utsatta eller ännu hellre om möjligt på hela detaljen.
Kärnor i 90 graders vinkel
Tänk på att undvika kärndrag som ej är i 90 graders vinkel med verktyget. Speciellt viktigt är det att tänka igenom att det är möjligt att dra alla kärnor utan att de korsar varandra eller krockar. Detta kan vara ett bra exempel på användning av CAD-program som har sk animering kopplad med interferenskontroll.
Rakt plan att placera ingjutet på
Ett rakt och någorlunda brett plan att placera ingjutet på är viktigt både ur rensnings- och dessutom ur formfyllnads synpunkt. Det krävs betydligt mer kostsamma verktyg för att avlägsna ingjutet om det sitter på tex. en krökt yta. Dessutom är det för gjuteriet mycket lättare att få en plan yta snygg efter rensning. Ur formfyllnads synvinkel så är möjligheten att sätta ett så stort ingjut som man önskar utan att kompromissa förstås av yttersta vikt.
Som konstruktör måste man alltså redan från början ha någorlunda klart för sig hur detaljen skall fyllas.
Denna listning av punkter är på inte sätt fullständig men belyser några av de faktorer man bör ha med i beräkningen vid framställning av pressgjutgods. Viktiga verktyg att använda är som alltid CAD och gjutsimulering för att därigenom kunna studera risker för termiska och/eller fyllnadsproblem.