Metaalgieten: definitie, typen, metalen, voor- en nadelen

“Casting is klaar om onderdelen met opmerkelijke sterke punten te ontwerpen tegen een betaalbare prijs. Het heeft veel aandacht gekregen vanwege zijn stringente versterking en economische levensvatbaarheid.”

Het gietproces werkt efficiënt in ingewikkelde metaalconfiguraties voor een breed scala aan productie-industrieën. Het is gebruiksvriendelijk en biedt gemak voor engineers in grote productievolumes. De efficiëntie en verwerkbaarheid van de matrijs beïnvloeden het uiteindelijke productontwerp. De verwaarloosbaarheid van minor gietfouten in matrijzen kan de kwaliteit van de productiecomponenten verslechteren.

Daarom zijn er bij het werken met de matrijs geproduceerd door CNC-bewerking grotere kansen om perfectie te bereiken. De compatibiliteit van verschillende materialen en de flexibiliteit bij het ontwerpen hebben het algehele gietproces opnieuw vormgegeven.

Deze uitgebreide blog bevat belangrijke informatie over het productieproces van gietstukken, de typen ervan en de gietmaterialen die worden gebruikt in metalen gietvormen. Bovendien wordt er rekening gehouden met selectietechnieken samen met voor- en nadelen.

Wat is casten? Een overzicht

Gieten is een basisproductieproces. Tijdens de werking ervan worden gesmolten metalen in een vormholte gegoten, die vervolgens uithardt en na stolling het gewenste product vormt. Gereedschappen en matrijzen spelen een centrale rol in het productieproces van gietstukken. Casting maakt gebruik van verschillende spuitgietmaterialen waaronder aluminium, ijzer, koper, zink, chroom en magnesium. Bovendien vergemakkelijkt het de productie van meerdere producten in één enkele eenheid.

Verschillende soorten gietprocessen?

Er zijn verschillende processen om metalen te gieten voor het vormgeven van gewenste producten. Dit zijn;

Zandgieten

Bij zandgieten of zandgieten worden niet-herbruikbare mallen op silicabasis gebruikt om complexe kenmerkende componenten te ontwerpen. De techniek wordt al sinds de oudheid door industrieën gebruikt en biedt goedkope en recyclebare oplossingen voor fabrikanten. Er wordt gebruik gemaakt van goedkope materialen om bijvoorbeeld te gieten; beton, epoxy en pleisters, en om aggregatie te maken om mallen te vormen. 

De effectiviteit van zandgieten ligt in het vermogen om zelfs profielmetalen met hoge temperaturen te gieten, zoals; ferro, non-ferro, aluminium, koper en staal. 

Metaal spuitgieten

Dimensionale stabiliteit en precisie zijn belangrijke kenmerken van spuitgieten. Dit veeleisende en nauwkeurig ontworpen proces omvat het onder hoge druk aanvoeren van non-ferrometalen in herbruikbare mallen of matrijzen (bekleed met smeermiddelen) om het uiteindelijk gewenste product te vormen. 

Het proces wordt op twee manieren uitgevoerd; spuitgieten onder hoge druken Lagedruk spuitgieten afhankelijk van het gebruikte metaal. of het nu hoge of lage smeltpunten heeft. Over het algemeen presteert lagedrukgieten onder lage drukomstandigheden en is het geschikt voor onderdelen die eenvoudige kenmerken vereisen. Hogedrukspuitgieten wordt daarentegen gebruikt voor de massaproductie van complexe gedetailleerde componenten.

Deze matrijzen zijn doorgaans gemaakt van staal en carbiden om bestand te zijn tegen hoge thermische omstandigheden. Bovendien zorgen deze voor een hoge maatvastheid van het beoogde product. Dit vereist dus zorgvuldigheid tijdens het gietproces. 

Spuitgiettoepassingen bestrijken verschillende sectoren, van de automobielsector tot de productie van onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart, en beschikken over ingewikkelde geometrieën. Bovendien leveren gegoten producten vaak op nabij de afgewerkte oppervlakken, wat de noodzaak van verdere verwerking elimineert.

Gravity Die Casting

Gravity Die Casting

Zwaartekrachtgieten wordt ook wel permanent gieten genoemd. Zoals de naam al doet vermoeden, benadrukt de zwaartekracht de afhankelijkheid van het gieten van de zwaartekracht waarop gesmolten legeringen in een specifieke mal of matrijs worden gegoten. 

Door zwaartekrachtgieten kunnen bijvoorbeeld verschillende onderdelen worden gevormd; behuizingen, behuizingen, pijpfittingen, motorzuigers, autovelgen, enz. Zwaartekrachtgieten is toepasbaar voor verschillende metalen, waarvan er een paar het vermelden waard zijn; zink, lood, magnesiumlegeringen en aluminium.

Vacuümgieten

Vacuümgieten is een van de bovengenoemde technieken fascinerend omdat er gebruik wordt gemaakt van standaard vacuümomstandigheden. Er wordt een vacuüm gecreëerd bij een druk van 100 bar om gassen te elimineren of uit te blazen. Een gloeiend heet metaal wordt vervolgens in een vormholte in een vacuümkamer gegoten om luchtzakken en bellen te evacueren.

Vacuümgieten heeft een gelijkenis met de spuitgieten proces omdat beide methoden aanpasbaar zijn voor snelle prototyping en belvrije componenten bevatten met een lage porositeit glad oppervlakteafwerking. Daarnaast is het efficiënt voor productie in kleine batches. Bovendien maakt het talloze harsen mogelijk voor het gieten en is het toepasbaar voor de vervaardiging van structurele chassiscomponenten voor de auto- en ruimtevaartindustrie.

Investeringsgieten

Investeringsgieten

Investment casting wordt voornamelijk gebruikt om complexe featurecomponenten te creëren. Tijdens de werking wordt een waspatroon van de mal samengesteld en omgeven door een vuurvast materiaal dat dient als omhulsel voor gesmolten metalen zoals aluminium en roestvrij staal. 

Hoewel investeringsgieten precisiegietwerk is voor het vormgeven van zeer gedetailleerde geometrieën van kenmerken, gaat het vaak gepaard met hoge kosten omdat het een arbeidsintensief proces is. Het beschikt over ondersnijdingen, dunne wanden, fietskoffers, moto-schijven van hoge kwaliteit en een bijna afwerking. Voor meer informatie, zie onze handleiding op investering gieten.

Lagedruk spuitgieten

Bij lagedrukspuitgieten wordt, zoals de term suggereert, het gesmolten rode metaal in een vormholte gegoten bij een lagere druk 0.8 bars, of 100 kPa, afhankelijk van het betrokken materiaal. Het proces verbetert de kwaliteit aanzienlijk, door het continu gecontroleerd vullen van de matrijsholte om de risico's van krimp en slakvorming te elimineren. 

LPDC Vormt nauwgezet contouren in dunwandige componenten en zorgt voor een gladde afwerking in korte doorlooptijden. Enkele veel voorkomende voorbeelden zijn; remklauwen, ophangingskasten, motorblokken en cilindrische koppen.

Knijp gieten

Knijpgietproducten

Knijpgieten dicteert een gecombineerd proces van spuitgieten en metaalsmeden. Het omvat het toevoeren van gesmolten metaal in een gesloten matrijs, vergelijkbaar met giettechnieken onder lage druk of zwaartekracht. 

Na injectie oefent de hydraulische pers hoge druk uit om een ​​gesmeed metalen onderdeel te vormen. Knijpgieten komt fabrikanten ten goede door poriën en scheurvrije gegoten metaalproducten te produceren. In de automobielsector wordt het uitgebuit om veiligheidsproducten te vormen, bijvoorbeeld chassisframes, beugels, knooppunten en spaceframe-verbindingen. Voor meer informatie, zie onze handleiding op knijpgieten.

Centrifugaal gieten

Centrifugaalgieten, ook wel rotogieten genoemd. Het helpt bij het vormen van gegoten metalen onderdelen met minimale holtes. Tijdens bedrijf wordt gesmolten metaal zoals magnesium, aluminium, zink of lood onder hoge druk in een herbruikbare mal of een spinmatrijs gespoten om cilindrische componenten of asymmetrische componenten te produceren. Bijvoorbeeld; motorzuigers, tandwielen, pijpfittingen en tandwielbehuizingen.

Verloren schuimafgietsel

Verloren schuimgieten heeft enkele overeenkomsten, het enige verschil is dat schuimgieten schuim gebruikt, terwijl bij investeringsgieten was wordt gebruikt. 

Daarbij wordt het schuim geïnjecteerd in een mal bekleed met styreen als vuurvast materiaal. Verschillende metalen zijn compatibel met deze techniek, zoals ferrolegeringen, gietijzer en koolstofstaal. Naast toepassingen speelt dit proces een belangrijke rol in de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart, defensie en kunst, om een ​​breed scala aan gegoten metalen onderdelen te vormen. Bijvoorbeeld; brandkranen, wanden en pompbehuizingen worden meestal gemaakt van deze giettechniek.

Gipsafgietsel

Bij gipsgieten of gipsgieten wordt een mengsel van versterkende verbindingen zoals gips en additieven gebruikt om een ​​mal te maken. De additieven dienen als verklevingen die kleverigheid aan de mal veroorzaken. Er wordt gebruik gemaakt van gips om een ​​mal te gieten in plaats van vuurvast materiaal. Na het gieten en uitharden van het gips wordt het uiteindelijk verwijderd, waardoor het gesmolten metaal in de matrijsholte kan stromen. Gipsgieten komt ten goede aan verschillende sectoren, zoals sieraden, auto's, kunst, beeldhouwkunst en ruimtevaart. 

Compatibele metalen voor gietproces

Hier zijn de gebruikelijke metalen die worden gebruikt bij het gieten voor verschillende industriële toepassingen. 

Aluminium

Aluminium kan gegoten, gegoten, permanent gegoten en zandgegoten worden vanwege zijn hoge mechanische eigenschappen, vloeibaarheid en reflecterende index. Van de automobiel- tot de lucht- en ruimtevaartsector zijn aluminiumgietproducten overal op grote schaal te vinden. Bijvoorbeeld; Aluminium wordt veel gebruikt voor autowielen en -interieurs, ramen en deuren vanwege het lichte karakter en de strenge duurzaamheid. Bovendien kunnen productontwerpers profiteren van aluminium vanwege het gemak ervan maakbaarheid.

Magnesium

Gietproducten vereisen een hoge sterkte-gewichtsverhouding en lichtgewichteigenschappen voor gietproducten. Hier komt magnesium tussenbeide. Magnesium is sterk, stijf en heeft EMI- en RFI-afschermingseigenschappen. Dat maakt het goed voor elektrische connectoren, behuizingen en behuizingen. Bovendien is het een ideale keuze voor gieten wanneer duurzaamheid essentieel is voor het product. Enkele van de meest voorkomende legeringen voor gieten zijn onder meer; AZ91D. Voor meer informatie kunt u onze uitgebreide handleiding raadplegen magnesium spuitgieten.

zink

Zink wordt overvloedig gebruikt bij het gieten van metaal vanwege het gemakkelijke bewerkingsgemak, de goede maatvastheid en de vloei-eigenschappen. Bovendien biedt het een hoge nauwkeurigheid met lagere gereedschapskosten dan andere gietmetalen. Een van de opvallende kenmerken van zink is dat de gegoten producten een hoge afwerkingsgraad hebben. Zink wordt gebruikt voor het gieten van ingewikkeld gevormde en dunwandige componenten. De toepassingen ervan zijn zo wijdverspreid in de automobiel-, ruimtevaart- en consumentenproducten.

Koper

Dit materiaal biedt meerdere eigenschappen, waaronder corrosieweerstand en hoge elektrische en thermische geleidbaarheid. Twee van de beste koperlegeringen, brons en messing, hebben een enorm potentieel voor zandgieten, hogedrukspuitgieten en Co2-gieten. Als resultaat worden verschillende muziekapparaten gemaakt, bijvoorbeeld trombones, trompetten en hoorns.  

IJzer

Gietijzeren motorblok

IJzer bezit een goede gietbaarheid. Het heeft een hoge weerstand tegen slijtage en inkepingen met een superieur dempingsvermogen. IJzergietproducten worden verkregen door ijzer en koolstof te combineren. Voor het gieten van bijvoorbeeld producten komen talloze vormen van ijzer goed van pas; gietijzer, grijs ijzer, smeedbaar ijzer en nodulair gietijzer. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn onder meer; motorblokken, pijpen en auto-onderdelen.

Staal

Staal is een veelgebruikte legering bij giettoepassingen. Van de staallegeringen wordt roestvrij staal vooral gebruikt voor het gieten. Het heeft vaak verschillende voordelen in de vorm van hoge sterkte, slijtvastheid en slagvastheid. Een van de belangrijkste voordelen van het exploiteren van staal bij het gieten ligt in het vermogen ervan om zware omgevingsomstandigheden te weerstaan. Om die reden wordt het toegepast in heavy-duty componenten zoals; bouwmachines, smeedpersen, mijnbouwmachines, turboturbines en motorcilinderblokken.

Lead

Lood wordt gewoonlijk gebruikt met zijn antimoonlegeringen voor het gieten. De meest gebruikte zijn antimoon 1%, 2%, 3%, 6%. Loodlegeringen vertonen verschillende kenmerken als het gaat om gieten, bijvoorbeeld lage smeltpunten met incompatibele kneedbaarheid. Loodvormproducten worden bijvoorbeeld in bepaalde industriële toepassingen gebruikt; batterijproductie en stralingsafscherming.

Messing

Messing is een goede optie voor het spuitgieten van metalen. Messing spuitgieten produceert herhaalbare producten in complexe vormen, die herhaalbaar zijn voor verschillende producten. 

• Messing; Een legering bestaande uit zink en koper.
• Ideaal voor het geleiden van elektriciteit en toch vonkbestendig.
• Het heeft een redelijke maatnauwkeurigheid en uitstekende weerstand tegen corrosie.
• Messing biedt talloze afwerkingsmogelijkheden zoals verchromen en mechanische afwerking met polijsten en bufferen.

Vergelijkingstabel gietmetalen

Elk type metaal heeft zijn unieke kenmerken waardoor het zich onderscheidt van de rest. Laten we eens kijken naar deze metalen in termen van hoe gemakkelijk ze kunnen worden gevormd, hoe goed ze kunnen uitrekken zonder te breken, hun vermogen om roest te weerstaan ​​en andere factoren:

tafel: Vergelijkingstabel gietmetalen

Wat zijn de voordelen van het gietproces?

Er zijn bepaalde voordelen verbonden aan het toepassen van het gietproces in uw projecten. Wanneer bijvoorbeeld kosteneffectiviteit, tijd, het ontwerpen van ingewikkelde functiecomponenten en recycleerbaarheid cruciale aspecten zijn om te overwegen. Hier zijn enkele van de meest voorkomende voordelen van het gebruik van casting in uw projecten.

• Metaalgieten is een aanzienlijk snel metaalvormingsproces.
• De casting is een economisch proces en brengt kosteneffectiviteit met zich mee wanneer het voor verschillende materialen wordt gebruikt.
• Het gebruik van CNC-bewerking bij het gieten vertoont veelzijdigheid in het gietproces van verschillende materialen.
•  Het biedt betaalbaar gereedschap betreffende conventionele gietmethoden.
• De producten vervaardigd uit metaalgieten zijn lichtgewicht, wat een belangrijke eis is van de auto- en ruimtevaartindustrie.
• Metaalgieten is een effectieve manier om dit te bereiken complexe productgeometrieën zoals het creëren van motor- en cilindrische holtes. 

Wat zijn de nadelen van casten?

Daarnaast kent het proces enkele beperkingen:

• De gietproducten hebben vaak aanvullende bewerkingen nodig om het product te verfijnen, wat extra kosten met zich meebrengt voor het proces.
• Het voorkomen van porositeit, krimp, kromtrekken en het behouden van de dimensionele stabiliteit van gietproducten brengt bepaalde uitdagingen met zich mee.
• Het vervaardigen van gietstukken is een arbeidsintensief proces.
• De gereedschappen, armaturen en mallen zijn enigszins duur en brengen extra kosten met zich mee voor het budget.
• Het gieten is beperkt tot metalen met lagere smeltpunten.
• Het bereiden van was en het ontwerpen van mallen voor de productie van gietstukken is tijdrovend en leidt tot hoge initiële investeringen.

Belangrijke overweging bij het selecteren van een gietproductieproces

Ten eerste moeten we het belang van het besluitvormingsproces begrijpen. Uit technisch onderzoek is naar voren gekomen dat onnauwkeurige materiaalkeuze bij de productie van gietstukken ernstige gevolgen kan hebben voor de kosten van 70 tot 80 procent van het vervaardigde product.  

Daarom moet veel nadruk worden gelegd op kritische componenten, waaronder materiaalkeuze, tolerantieniveau, maten, vormen, compatibele legeringen en niet in de laatste plaats het gietproces.  

 Materiaalkeuze

De materiaalkeuze is afhankelijk van de uiteindelijke productspecificatie en vereisten. Elk werkbaar materiaal bij het gieten heeft zijn nut en voordelen. De belangrijkste kenmerken van het materiaal, zoals sterkte, tolerantie, energieverbruik en aanpassingen na de productie, moeten in overweging worden genomen bij het eigen maken van het gietproces.

Benodigde hoeveelheid

Gieten wordt beschouwd als een economisch proces bij het produceren van grote productievolumes. Kortere doorlooptijden naast een hoog batchvolume en complexe geometrische prestaties zijn de belangrijkste kenmerken van dit proces.

Gegoten oppervlakafwerking

Ook de gewenste glans en oppervlakteafwerking beïnvloeden de selectiecriteria. Investeringsgieten biedt fascinerende oppervlakteafwerkingen door de materiaalintegriteit te behouden. Spuitgieten daarentegen geeft een hoge maatnauwkeurigheid met een lage oppervlakteglans. Nabewerking was dus nodig om hun oppervlaktekenmerken te verbeteren.

Tolerantievereisten

Tijdens het gietproces zijn de nominale afmetingen van cruciaal belang in plaats van de normale tolerantie. Deze toleranties worden doorgaans genoemd "als gegoten" toleranties. Deze zijn doorgaans afhankelijk van de onderdeelspecificaties of geometrie, en het metaaltype dat voor het gieten wordt gebruikt. 

Kosten

Vanaf het eerste ontwerp tot de uiteindelijke afwerking en de verzending blijven de kosten de grootste zorgen bij de productie van gietstukken. Daarom kan een diepgaande kennis van het proces helpen het gietproces te optimaliseren. Deze kosten houden grotendeels verband met legeringen, gereedschappen, de complexiteit van de onderdelen en het beoogde productievolume. 

Ontvang hoogwaardige spuitgietdiensten bij Prolean

Wij streven ernaar om uitstekend en betaalbaar te leveren spuitgietdiensten. Hier bij proleaans, zullen onze ingenieurs zich concentreren op de technische details om uitmuntendheid en compromisloze kwaliteit in uw projecten te garanderen. 

Bovendien wil prolean u overal uitgebreide ondersteuning bieden om ervoor te zorgen dat gietstukken voldoen aan strenge kwaliteitsnormen en optimale resultaten. Of u nu op zoek bent naar ingewikkeld gedetailleerd georiënteerde componenten of grote kolommen, wij hebben de mogelijkheid om aan uw behoeften te voldoen. Stuur ons dus uw project voor efficiënte en nauwkeurige metaalprototyping en ontvang er gratis een citeren bereiken van jouw doelen 

Lees verder:

• Spuitgietmatrijs: hoe spuitgietmatrijs ontwerpen?
• Een revolutie teweegbrengen in het spuitgieten met de Super Large Die Casting-technologie van Xiomis

Opsommen

Gieten is een onmisbare keuze geworden voor verschillende sectoren, waardoor de productie van geavanceerde vormen, prototypes, dunwandige componenten en behuizingen voor motoronderdelen tot producten voor medisch gebruik mogelijk wordt. 

Bovendien hebben ontwerpfabrikanten flexibiliteit bij het kiezen van metalen uit een breed scala voor hun respectieve processen. Het technische begrip van belangrijke variabelen zoals druk, temperatuur en spuitgietmatrijsvoorbereiding is van cruciaal belang voor het behalen van de beste resultaten.

De gietindustrie ervaart een golf van geavanceerde innovatieve technieken. ATOS 3D Digitizer bracht bijvoorbeeld een revolutie teweeg in de gietindustrie door de moeizame noodzaak om het gietproces uit te voeren te elimineren. 

Veelgestelde vragen

Q1. Verschilt gieten van spuitgieten?

Ja, gieten en spuitgieten zijn duidelijk verschillende processen. Het gietproces omvat het gieten van vooral gesmolten metalen in metalen gietvormen. Bij spuitgieten worden daarentegen thermoplastische of thermohardende polymeren geïnjecteerd om gedetailleerde, ingewikkelde vormen te vormen.

Vraag 2. Wat zijn de meest voorkomende problemen bij het metaalgietproces?

De meest voorkomende problemen die tijdens het gietproces worden veroorzaakt zijn;

• poreusheid
• Onvolledige vullingen
• Koud gesloten
• inkrimping
• Oppervlaktedefecten (scheuren, putjes, oneffen texturen)

Q3. Hoe kies je de juiste giettechniek?

De juiste selectie resulteert in een geschikt materiaal, waarbij de hoeveelheid wordt gespecificeerd, de vereiste tolerantie en de gewenste oppervlakteafwerking worden gerechtvaardigd. Deze factoren dragen bij aan het selectieproces van de gietmethode.

Q4. Welke industrieën maken op grote schaal gebruik van metaalgieten?

De automobiel-, lucht- en ruimtevaart-, mode- en energiesector exploiteren voornamelijk metaalgietprocessen voor verschillende gebruikscomponenten. Enkele veel voorkomende voorbeelden zijn; brandkranen, koppelingen, fittingen, connectoren, kleppen, beugels, motoronderdelen, etc.

Vraag 5. Welke maattoleranties worden door het gietproces bereikt?

De maximale flexibele tolerantie die haalbaar is door het gietproces varieert van,  ±0.15 tot 25 mm, en ±0.3 tot 150 mm.

Informatiebronnen

KG Swift, JD Booker, (2013), Manufacturing Process Selection Book: Product Development (tweede editie): opgehaald van: Science Direct