Kiedy wybrać odlew ciśnieniowy? Zalety i ograniczenia technologii

Odlewanie ciśnieniowe to technika, która w wielu projektach staje się naturalnym wyborem, gdy potrzebny jest precyzyjny, metalowy komponent o skomplikowanych kształtach, przeznaczony do produkcji masowej. W branżach takich jak motoryzacyjny sektor części zamiennych, elektronika, przemysł meblarski czy budownictwo, odlew ciśnieniowy decyduje nie tylko o wytrzymałości, lecz także o kosztach produkcji i wyglądzie wyrobu końcowego. W ZWG od lat projektujemy i wytwarzamy odlewy ciśnieniowe ze stopu cynku i aluminium ZnAl (zamak), obserwując w praktyce, kiedy ta technologia rzeczywiście ma sens, a kiedy lepiej rozważyć inne rodzaje odlewów.

Czego dowiesz się z tego artykułu?

• Na czym polega odlewanie ciśnieniowe?
• Zalety odlewania ciśnieniowego
• Ograniczenia odlewania ciśnieniowego
• Kiedy odlew ciśnieniowy jest najlepszym wyborem?
• ZWG – odlewanie ciśnieniowe ZnAl z pełnym zapleczem wykończeniowym

Na czym polega odlewanie ciśnieniowe?

W ujęciu technicznym odlewanie ciśnieniowe polega na wtłaczaniu stopionego metalu do formy pod wysokim ciśnieniem. Proces odlewania ciśnieniowego rozpoczyna się od przygotowania stalowej formy, w której kształtujemy przyszły odlew pod wysokim ciśnieniem. Roztopiony stop ZnAl za pomocą specjalnego układu wtryskowego jest wtłaczany w sposób kontrolowany do formy wtryskowej. Odlewanie ciśnieniowe polega na wtłaczaniu stopionego metalu do wnęki formy z dużą prędkością, tak aby dokładnie wypełnić nawet bardzo cienką ściankę i skomplikowane kanały.

Po wtrysku następuje chłodzenie oraz krzepnięcie odlewu. Proces produkcji odlewów ciśnieniowych jest tak zaprojektowany, by zapewnić powtarzalność wymiarową i możliwie krótkie cykle. Gdy metal stwardnieje, forma otwiera się i odlew zostaje usunięty z formy za pomocą specjalnego układu wypychaczy,  odłamany zostaje układ wlewowy, a detal trafia do dalszej obróbki.

Zalety odlewania ciśnieniowego

Zalety odlewania ciśnieniowego widać szczególnie w przypadku produkcji elementów w dużych ilościach, gdy znaczenie ma jednocześnie precyzja i powtarzalność. Odlewy ciśnieniowe charakteryzują się wysoką dokładnością wymiarową, co przy odpowiednio zaprojektowanym procesie produkcyjnym pozwala ograniczyć zakres dodatkowej obróbki skrawaniem.

To ważne m.in. dla uchwytów czy części, które później poddaje się galwanicznym powłokom ochronnym lub lakierowaniu. Gładka powierzchnia odlewu ciśnieniowego pozwala uzyskać doskonałej jakości efekt końcowy.

Istotna jest także powtarzalność. Odlew ciśnieniowy wykonywany w tej samej formie, przy kontrolowanych parametrach ciśnienia, temperatury topnienia i chłodzenia, daje serię detali o bardzo zbliżonej geometrii. W procesie produkcji elementów takich jak obudowy, komponenty układów biegów, części skrzyni biegów, elementy złączne czy precyzyjnych odlewów mechanicznych, ma to zasadnicze znaczenie dla montażu i późniejszej eksploatacji.

Ograniczenia odlewania ciśnieniowego

Technologia ma jednak swoje naturalne ograniczenia.
Po pierwsze, formy pod wysokim ciśnieniem to narzędzia o znacznej złożoności i cenie. Wymagają precyzyjnej obróbki narzędziowej, doboru odpowiednich materiałów i regularnej konserwacji. Oznacza to, że odlewanie ciśnieniowe najlepiej sprawdza się tam, gdzie planowana jest produkcja masowa lub średnioseryjna. Koszt formy rozkłada się wtedy na duże serie detali, a jednostkowy koszt odlewu jest konkurencyjny.

Po drugie, istnieją ograniczenia wielkości odlewów. Odlewanie ciśnieniowe ZnAl doskonale nadaje się do małych i średnich elementów, ale bardzo duże korpusy o masie wielu kilogramów, typowe np. dla ciężkiego przemysłu, mogą wymagać innych technik, takich jak odlewanie próżniowe, grawitacyjne lub w formach piaskowych. Ograniczenia odlewania ciśnieniowego dotyczą także grubości ścianek. Zbyt masywne fragmenty odlewu sprzyjają powstawaniu wewnętrznej porowatości, co ogranicza zastosowania tam, gdzie kluczowa jest pełna zawartość materiału i bardzo wysoka wytrzymałość.

Po trzecie, dobór stopu nie jest obojętny. Nie każdy stop aluminium czy inne stopy metali są optymalne dla ciśnieniowego procesu odlewania. Wymaganiach dotyczących odporności na korozję, właściwości mechanicznych, temperatury pracy oraz ewentualnej obróbki cieplnej trzeba zestawić z charakterystyką procesu odlewania ciśnieniowego.
Stopy ZnAl, którymi się zajmujemy, stanowią dobry kompromis między możliwością wtryskiwaniem roztopionego metalu do formy przy stosunkowo niskich temperaturach topnienia, a uzyskaniem korzystnych parametrów wytrzymałości i odporności na korozję.

Kiedy odlew ciśnieniowy jest najlepszym wyborem?

W praktyce wybrać odlew ciśnieniowy warto szczególnie w przypadku:

• obudów i korpusów urządzeń, w których liczy się niska masa, a jednocześnie dobra sztywność,
• precyzyjnych elementów montażowych o skomplikowanych kształtach, w tym części dla branży takich jak motoryzacja i AGD,
• detali, które po procesie odlewniczym często wymagają tylko ograniczonej obróbki skrawaniem i mogą szybko trafić do dalszego etapu montażu.

Odlewy ciśnieniowe znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu – od motoryzacyjnego po meblarski i budowlany (okucia, uchwyty, elementy dekoracyjne). Pozwala wytwarzać wysokiej jakości odlewy, które przy właściwej konstrukcji formy oraz świadomie dobranym stopie oferują korzystne właściwości mechaniczne i stabilność wymiarową.

ZWG – odlewanie ciśnieniowe ZnAl z pełnym zapleczem wykończeniowym

W ZWG Zakład Wyrobów Galanteryjnych Sp. z o.o. specjalizujemy się w odlewach ciśnieniowych ze stopów cynku ZnAl, łącząc doświadczenie odlewniczy z rozbudowanym zapleczem w zakresie obróbki i wykończenia powierzchni. W ramach jednego procesu produkcyjnego jesteśmy w stanie zaprojektować formę, przeprowadzić proces produkcji odlewów ciśnieniowych, a następnie wykonać obróbkę skrawaniem, nałożyć ochronną powłokę galwaniczną (np. cynk, nikiel, miedź) oraz inne wykończenia, dostosowane do wymagań branży i konkretnego zastosowania.

Jeżeli rozważają Państwo wykorzystanie odlewów ciśnieniowych w nowym projekcie i chcą dobrać technologię do wymagań konstrukcyjnych, środowiskowych i ekonomicznych, zapraszamy do kontaktu z ZWG. Analizujemy projekt pod kątem możliwości technologicznych, zalet i wad poszczególnych rozwiązań oraz proponujemy konfigurację procesu tak, aby odlew ciśnieniowy był nie tylko precyzyjny, ale również trwały i opłacalny w całym cyklu życia produktu.

FAQ, czyli pytania naszych klientów

Kiedy warto wybrać odlew ciśnieniowy zamiast tradycyjnego odlewu w piasku?
Gdy planowana jest produkcja masowa lub średnioseryjna, detal ma stosunkowo niewielkie gabaryty, skomplikowany kształt, cienkie ścianki i wysokie wymagania co do precyzji oraz jakości powierzchni.

Jakie metale i stopy najlepiej nadają się do odlewania ciśnieniowego?
Najczęściej stosuje się stopy aluminium, cynku i ZnAl. W ZWG wykorzystujemy głównie stopy ZnAl, ze względu na dobre właściwości mechaniczne, stabilność wymiarową i korzystne parametry procesu odlewania ciśnieniowego.

Czy odlew ciśnieniowy zawsze wymaga późniejszej obróbki skrawaniem?
Nie zawsze. Przy dobrze zaprojektowanej formie odlew może wymagać jedynie ograniczonej obróbki (np. otworów referencyjnych, powierzchni uszczelniających). W wielu miejscach kształt z formy jest już kształtem finalnym.