Valu (metalli)

Valuraudan kaataminen hiekkamuottiin
Prosessin järjestys, kun heitetään tinasotilaita

Valu (myös valu tai työ ) sekä metallit ja metalliseokset on valmistusprosessissa , jossa työkappaleet ( valu ) on valmistettu nestemäinen metalli - sulaa . Yleisimmässä prosessissa - valimoissa suoritettu painevalu - sula kaadetaan onttoon muottiin , jossa se sitten jähmettyy . Onton muotin sisäpinta on valun ulkopinnan negatiivi.

Valu kuuluu ensisijaisen muodostuksen pääryhmään ja on tärkein prosessiryhmä tässä. Ei-metallisten materiaalien valu , katso Valu (arkkityyppi) .

Sulan kaatamista muoteihin kutsutaan valamiseksi . Koko muottivalun prosessiketju raaka-aineesta valuun sisältää myös muotin rakentamisen , mallien valmistuksen , materiaalien sulamisen ja sulakäsittelyn sekä jälkikäsittelyn: irrotuksen, lämpökäsittelyn ja korjauksen . Jälkimmäinen sisältää porttien ja syöttölaitteiden poistamisen, joita käytetään vain sulan syöttämiseen, mutta jotka eivät ole osa valua, hionta, sorvaus , kalkinpoisto ja valuvirheiden korjaus .

Kun rautaa uutetaan malmista , nestemäinen metalli heitetään tankoiksi tai sioiksi ( harkon valu ) tai loputtomiin säikeisiin ( jatkuva valu ). Siat jalostetaan edelleen valimoissa, jolloin rauta sulatetaan uudelleen. Ja valu prosessit, joita käytetään siellä , tärkeimpiä ovat hiekka valu , jossa muotteja hiekkaa käytetään, ja paine valu , jossa sula puristetaan männän pysyvä muottiin, joka on käyttää useita kertoja.

Valujen tärkeimmät valumateriaalit ovat valurauta , jonka massaosuus valimoiden kokonaistuotannosta on noin 75%, ja alumiiniseokset . Valamisen kannalta tärkeät materiaalin ominaisuudet esitetään yhteenvetona valettavuudessa .

Valu- ja toimittajayhtiöt on ryhmitelty termiin "valimoteollisuus", joka puolestaan on yhdistetty Saksassa Saksan valimoteollisuuden liittoon .

tarina

Valu muinaisessa Egyptissä: uunin lämmittäminen palkeilla vasemmassa yläkulmassa, astian ja sulan poistaminen vasemmassa alakulmassa olevasta uunista

Esihistoria ja varhaishistoria

Valun peräisin Kupari ikä , siirtyminen ajanjakson neoliittinen on pronssikaudella . Ensimmäiset metallit tunnettiin jo kivikaudella. Kulta , hopea ja kupari tapahtui luonnossa on arvokas , eli metallinen, muodossa . Kupari valmistettiin aluksi vasaralla, mikä teki siitä erittäin hauraan ja hauraan. Siksi sitä käytettiin aluksi vain koruna; Kaikkia tunnettuja metalleja ei voitu käyttää työkaluihin niiden alhaisen kovuuden ja lujuuden vuoksi. Sulatusuunien (ns. Upokkaat ) kehittyessä noin 3000 eaa. EKr. - ensin Kiinassa ja Intiassa - mahdollistettiin metallien valaminen ja kuparin talteenotto kuparimalmista. Kupari on kuitenkin ollut ongelma valussa, koska sillä on taipumus kuplia. Sulamispiste on myös korkea ja se on suhteellisen viskoosia. Vuodesta 1500 eaa Siksi Egyptissä käytettiin palkeita puhallusputkien sijasta. Ratkaiseva läpimurto tuli seostamistekniikalla: tinan seostamisesta saatiin pronssia , joka on erinomainen valu, on huomattavasti kovempaa ja vahvempaa kuin kupari ja soveltuu siksi myös työkaluille. Pronssi korvasi siten kiven tärkeimpänä työkalumateriaalina. Pronssia, hopeaa ja kultaa käytettiin taiteen valuun, pronssia myös aseiden ja työkalujen valmistukseen. Näitä metalleja jalostettiin myös takomalla ja ajamalla , mutta tärkein prosessi oli valu. Koska sulatusuuni kehittyi keraamisesta uunista, varhaiset metallityöntekijät tunsivat myös keraamisten muottien rakentamisen.

Antiikin

Muinaisina aikoina pronssi korvattiin raudalla tärkeimpänä materiaalina, jota ei voitu valmistaa Euroopassa vasta keskiajalla, kun taas kiinalaiset olivat käyttäneet tekniikkaa noin vuodesta 500 eaa. Hallittu. Pronssivalua käytettiin edelleen ja sitä kehitettiin edelleen käsityössä . Patsailla tuli suurempia ja monimutkaisempia aikana antiikin. Aluksi valmistettiin vain massiivisia, noin 30 cm korkeita hahmoja. Myöhemmin onttojen valujen valettu (hallittu ontto valu ), jossa yksi osa paljon materiaalia ja niin paljon suurempia työkappaleita sallittu, mukaan lukien luonnollisen kokoiset ratsastuspatsaat. Käytettiin menetettyä vahaprosessia : vahakerros asetettiin savialustan päälle, johon valmistettava muoto sisällytettiin. Sitten tämä kerros ympäröi toinen savikerros. Sula kaadettiin vahan välikerrokseen, joka poltti sen. Prosessia kehitettäessä patsaat ruukutettiin yksittäisiin osiin, kuten käsivarsiin tai päihin, ja juotettiin yhteen. Jos yksittäiset osat epäonnistuivat, koko muottia ei tarvinnut tehdä uudelleen.

Keski-ikä

High keskiajalla, kiitos uuden akseliin uunien , edelläkävijöitä kupoliuunit tuotanto valurautaa (valettava muttei takorauta), jota käytetään nyt alalla valu, oli menestyksekäs ensimmäistä kertaa . Lisäksi palkeet käyttivät yhä enemmän vesivoimaa. Valurautaa ja taottua rautaa valmistettiin joskus samoissa akseliuuneissa. Jotkut muotit rakennettiin valimoon ja kuljetettiin uuneihin, ja osa valuraudasta sulatettiin uudelleen valimoissa. Kellojen valaminen saavutti erityisen merkityksen .

Varhainen nykyaika

16,8 tonnin Dardanelles -ase . Pronssivalu 1400 -luvulta.

Varhaisen uuden aikakauden ensimmäiset tykit taottiin takorautalevyistä , mutta tämä oli kallista. Sen jälkeen pronssivalun merkitys kasvoi. Pronssitykit valmistettiin ensin täysvalettuina ja porattiin, myöhemmin ne valettiin ytimen päälle ja olemassa oleva reikä porattiin vain, mikä säästää valumassaa ja työstöaikaa. Vähän ennen teollistumista valurauta -tykit valettiin myös ytimen päälle ja porattiin sitten ulos.

Barokki

Teollisuuden ikä

Teollistumisen aikana valuraudasta tuli tärkeä rakennusmateriaali . Joskus siitä tehtiin kokonaisia ​​siltoja. 1800 -luvun lopulla löydettiin uusia valumateriaaleja, joissa oli alumiinia ja magnesiumia . Jo 1900 -sarjan autoteollisuuden osia valettiin alumiinista, mutta suurempia sovelluksia syntyi vasta 1900 -luvun puolivälissä.

1970 -luvulla kehitetty nykyaikainen FEM -simulointi mahdollisti valuprosessin simuloinnin ja optimoinnin .

Kilpailevat menettelyt

Monia valmistusprosesseja voidaan käyttää vaihtoehtoisesti. Valu kilpailee pääasiassa muotoilun ( taonta ) ja koneistuksen (sorvaus, poraus, jyrsintä, hionta) kanssa. Nämä vaativat kuitenkin raaka -ainetta kiinteässä muodossa, joka yleensä valmistettiin valamalla. Jopa hyvin monimutkaisia ​​muotoja voidaan tuottaa valun aikana ja se soveltuu suurille sarjoille. Pienet ja keskikokoiset työkappaleet väärentyvät tai koneistetaan todennäköisemmin.

Materiaalit, joilla on erittäin korkea sulamispiste, valmistetaan usein jauhemetallurgiaa käyttäen. Sulan sijaan käytetään metallijauhetta. 3D -tulostus on vaihtoehto yksittäisille kappaleille .

Taloudellinen merkitys

Monimutkaisten työkappaleiden valulla on se etu verrattuna muihin tuotantomenetelmiin, että se käsittää vain suhteellisen vähän prosessivaiheita ja vähentää materiaalinkulutusta. B. syntyy jyrsinnässä. Vaikka painooptimoitu komponenttigeometria, kuten vaaditaan lentokoneiden rakentamisessa tai lääketieteellisessä tekniikassa titaanivalussa , valu on yhä tärkeämpää koneistukseen verrattuna. Valimojen tuotannon osuus Saksan valmistavan teollisuuden kokonaistuotannosta on vain noin yksi prosentti, mutta valimoita tarvitaan toimittajina lukuisia teollisuudenaloja. Tärkeimmät asiakkaat ovat ajoneuvoteollisuus (vahva nousu viime vuosikymmeninä) ja koneenrakennus yli 50%: lla. Sitä vastoin hiili- ja terästeollisuuden valettujen osien kysyntä laski jyrkästi.

Vuonna 2011 Saksassa oli 78 000 työntekijää noin 500 valimossa. Tuotantomäärä ilmoitetaan valimossa työkappaleiden kokonaismassana. Vuonna 2011 se oli Saksassa 5,8 miljoonaa tonnia. Valettujen osien maailmanlaajuinen vuotuinen tuotanto vuonna 2013 oli yli 100 miljoonaa tonnia. Vuonna 2013 Kiina oli tärkein tuottaja 42,5 miljoonalla tonnilla, ja sen jälkeen USA (12,8 miljoonaa tonnia) ja Intia (9,3 miljoonaa tonnia). Tätä seuraa Japani, Saksa ja Venäjä 5,3-4,3 miljoonalla tonnilla.

Kehitysnäkymät

Pelkästään saksalaiset ajoneuvovalmistajat saavat noin 3 miljoonaa tonnia saksalaisten valimoiden tuotannosta. Tämä osoittaa, että teollisuus on todennäköisesti vakava toteuttamalla sähkövoimaan , joka johtaa poistamiseen raskaat mekaaniset osat (moottori, vaihteisto ja niin edelleen). Myös autoteollisuuden painopiste siirtyy Aasiaan. Toinen tärkeä suuntaus on kevyiden valettujen osien kehittäminen. Suurten yksittäisten kappaleiden ja pienten sarjojen käsin valettu valu on suurelta osin lopetettu Saksassa tehokkuussyistä, mikä tarkoittaa, että suuria, käsin valettuja yksittäisiä kappaleita on usein hankittava ulkomailta (esim. Brasiliasta).

Saavutettavat tarkkuudet ja tuottavuus

Valurautainen kampiakseli . Tummat alueet luotiin kaatamalla, kiiltävät alueet on käsitelty uudelleen hiomalla . Pinnan erilainen karheus näkyy selvästi suuressa näkymässä.

Saavutettavat tarkkuudet ovat yleensä alhaiset. ISO toleranssit ovat välillä IT16 ja IT11 (pienet ovat tarkempia), joilla on erityisiä toimenpiteitä myös IT10. Taonta tarkkuudet ovat vertailukelpoisia ( tarkkuustaonta jopa IT8) koneistuksessa huomattavasti paremmin IT7: stä IT6: een, minkä vuoksi valetut osat valmistetaan usein uudelleen. Valimoteknologian jatkokehitys pyrkii pitämään tämän uudistuksen mahdollisimman alhaisena. Kuten taonta, pinnan karheus on suhteellisen korkea, keskimääräiset karheussyvyydet 63 µm - 1000 µm; koneistuksessa se on 10 µm - 0,25 µm.

Sarjavaluprosessit, kuten painevalu, ovat erittäin tuottavia. Sitä vastoin tyhjövalu on prosessi yksittäisten kappaleiden, pienten sarjojen tai muovista valmistettujen prototyyppien tarkkaan valamiseen .

Energiatasapaino ja materiaalien käyttö

Materiaalin käyttöaste on erittäin hyvä valussa sekä taonnassa. Vain noin 10% materiaalista häviää koneistuksen aikana, joskus yli puolet raakaosasta poistetaan lastuina. Vaikka sulamiseen tarvitaan paljon energiaa, valu, kuten taonta, on siksi erittäin energiatehokas, jos otetaan huomioon koko prosessiketju valmiiseen komponenttiin, kun taas koneistus vaatii noin kolme kertaa enemmän energiaa.

Työkappaleiden valikoima ja käyttöalueet

Valulla voidaan valmistaa laaja valikoima työkappaleita. Jotkut pienet osat painavat vain muutaman gramman, suurin yli 200 tonnia. Tuotettavien muotojen valikoima on tuskin rajoitettu, erityisesti vapaamuotoiset pinnat, ts. Kolmiulotteiset kaarevat pinnat ovat mahdollisia. Tärkeitä tuotteita ovat kelloja (tekemät bell valu ), implantit ja proteesit , pronssi patsaita (tekemät pronssivalimo ) ja muut keinotekoiset valujen , kotelot pumppuihin, vaihteet ja sähkömoottorit, juoksupyörät , laivojen potkurit ja turbiinien siivet ilmailuteollisuudelle valmistettu titaania tai nikkeliä. Tärkeimpien kuluttaja-alan valimon, autoteollisuus, ovat pyörät , alustan osien kuten jarrulevyt , navat ja linkittää suspensio , moottorin lohkot , kampiakselit , sylinterinkannet , pakosarja ja monet muut osat on tehty, usein hiekkaa valu (valurauta) tai painevalu (alumiini).

  • Kello, jossa on edelleen osittain säilynyt muoto ja portti

  • Osa turboahdinta .

  • Turbiiniterä (vasemmalla) ja vahamalli

  • Valettu alumiiniosa (osa pölynimurin tuuletinta)

  • Moottorilohko

  • Autoosa alumiinia ( tukijalka )

Materiaalivalikoima - valetut materiaalit ja valettavuus

Materiaalit, joita käytetään valimon kutsutaan valettu materiaalia tai alumiinista, niiden soveltuvuutta valamista castability .

Ylivoimaisesti tärkein valumateriaali, jonka osuus on 75%, on valurauta, rautaseos , jossa on vähintään 2% hiiltä (yleensä noin 4,3%). 1200 ° C: ssa sen sulamispiste on huomattavasti alempi kuin teräksen (1500 ° C), joka sisältää alle 2% hiiltä. Lisäksi valurauta on erittäin helppo valaa: Sula on erittäin ohut ja sillä on hyvät muotin täyttöominaisuudet. Kutistuminen ja kutistuminen jäähdytyksen ja jähmettymisen aikana on vähäistä. Lisäksi valuraudalla on erittäin hyvät suorituskykyominaisuudet, mukaan lukien kulutuskestävyys ja tärinänvaimennus. Useimmat valurautatyypit sisältävät edelleen noin 2% piitä, mikä parantaa valettavuutta. Valurauta on valettu mieluiten hiekkamuotteihin ( hiekkavalu ).

Toiseksi tärkein valumateriaali mitattuna valimoiden kokonaistuotannon massaosuutena on valettu alumiini , alumiiniseos, joka sisältää edelleen piitä, magnesiumia tai kuparia. Ne sulavat noin 570 ° C: ssa ja ovat myös erittäin helppo heittää. Valettuja alumiiniseoksia voidaan käyttää myös filigraanikomponenteissa, joiden muodot eivät täyty kokonaan muista materiaaleista. Alumiiniseokset ovat edullisia painevalussa .

Valettu teräksestä ja eri kuparilejeeringit ( messinki , pronssi , punametallia ) vielä yhden numeron prosenttiosuudet . Lääketieteelliset implantit, mutta myös lentokoneiden osat on osittain valettu titaanista , mutta valettu titaaniosa on lueteltu valimon tilastojen kohdassa "Muu", ja toisaalta vain noin 2% titaanista käsitellään valamalla, koska siinä on erittäin korkea sulamispiste ja sen sula pyrkii absorboimaan happea, mikä johtaa haurastumiseen kiinteässä tilassa.

Valuprosessi

On olemassa lukuisia erilaisia valuprosesseja, jotka voidaan luokitella useiden kriteerien mukaan.

Jatkuva valu

Kaataminen muotteihin, jotka vastaavat suurelta osin valmiin osan muotoa, muovaus , jota käytetään useimmiten. Lisäksi on valua tankoiksi tai laattoiksi , harkon valu ja jatkuvien, teoriassa loputtomien säikeiden valu , jatkuva valu .

Muottitäytön tyypistä riippuen erotetaan painovoima , vakioprosessi, jossa sulatus putoaa muottiin painovoiman vaikutuksesta, sekä keskipakovalu, jossa on keskipakovoimat (pyörivät symmetriset osat) ja paine valu , jossa sulaa työnnetään muottiin männänpaineen avulla.

Erityisen tärkeä jako erottaa toisistaan ​​prosessit, joissa käytetään muotteja, joita käytetään vain kerran ja jotka tuhoutuvat, kun valut poistetaan ( kadonnut muotti ), ja pysyviä muotteja , joita käytetään useita kertoja:

  • Casting kadonneilla muodoilla. Muotteja valmistetaan malleilla. Lisäksi erotetaan, voidaanko malleja käyttää kerran ( kadonnut malli ) vai toistuvasti ( pysyvä malli ) .
    • Valu kadonneilla muoteilla ja pysyvillä malleilla: Sitä kutsutaan myös hiekkavaluksi, koska muotit on valmistettu hiekasta. Muotintuotantotyypistä riippuen se soveltuu yksittäisille osille ja sarjakappaleille sekä työkappaleen mitoille, ja sillä on siksi suuri taloudellinen merkitys. Lukuisia ajoneuvon osia valmistetaan tällä tavalla. Koska hiekka kestää hyvin lämpötilaa, sitä käytetään pääasiassa valuraudan ja valuteräksen kaatamiseen.
Painevalu kylmäkammion prosessin mukaisesti (käytetään alumiinille)
  • Valu menetetyillä muotteilla ja kadonneilla malleilla: Näihin kuuluvat kadonnut vahaprosessi ( investointivalu ) ja täysi muotin valu . Investointivalussa mallit on valmistettu vahasta ja peitetty savella tai keramiikalla. Sitten vaha sulatetaan ja muotti täytetään sulalla. Se soveltuu vain pienempiin määriin ja pieniin työkappaleen mittoihin, mutta saavuttaa korkean laadun. Täydellä muottivalulla muotit valmistetaan styroxista , ympäröidään millä tahansa muovausmateriaalilla ja kaadetaan sitten malleja poistamatta malleja niiden päälle, mikä polttaa mallit. Se sopii pienille määrille ja myös erittäin suurille valukappaleille.
  • Valu pysyvillä muoteilla. Ne ovat pääosin terästä. Kun ne joutuvat kosketuksiin sulan kanssa, ne kuluvat, mikä tarkoittaa, että työkappaleilla on huonompi pinnan laatu ja muodon tarkkuus kuin menetetyillä muodoilla. Huonosti sulavien materiaalien, kuten alumiinin, tapauksessa ne voidaan kaataa hyvin usein, mutta harvemmin korkean sulamismateriaalin, kuten kuparin, tapauksessa. Koska pysyvät lomakkeet ovat erittäin kalliita, kappaleiden määrällä on voimakas vaikutus yksikköhintaan.

On myös useita erikoisprosesseja, kuten Thixocasting , Vacuralgießen ja puristusvalu .

Prosessiketju valussa

Valun prosessiketju koostuu

  • valmistus muottien valmistuksen ja materiaalien sulamisen avulla,
  • valu, joka sisältää muotin täyttämisen ja sulan jähmettymisen sekä
  • jälkikäsittely: purkaminen, fettling ja lämpökäsittely.

valmistautuminen

Varsinaista valuprosessia, valua, varten valmistetaan muotit, joita varten mallit valmistetaan etukäteen. Jotta onteloita voitaisiin tuottaa työkappaleisiin, ytimet valmistetaan ja asetetaan muotteihin. Sula valmistetaan näiden tehtävien rinnalla.

Mallinnus

Vahamallit investointivalua varten on veistetty manuaalisesti vahamallista tai valmistettu valamalla käyttämällä päämallia. Täysmuottivalussa styrofoam -mallit leikataan lohkoista ja joskus myös kootaan yksittäisistä osista ja liimataan yhteen. Pysyvät mallit hiekkavalua varten voidaan valmistaa puusta, keramiikasta tai metallista, joita voidaan käyttää eri tavalla. Joissakin tapauksissa halpoja puumalleja voidaan käyttää vain viisi kertaa, metallimalleja huomattavasti useammin.

Muotin valmistus ja muovausmateriaalien valmistus

Kadonnut muoto
e: peräruiske ;
w: syöttölaite;
k: ydin

Pysyvät lomakkeet on taottu tai jauhettu teräksestä ja voi maksaa useita 100 000 euroa. Kadonneet lomakkeet on valmistettu muovausmateriaalista , pääasiassa käytetään hiekkaa, jota pidetään yhdessä pienen määrän saven ja veden kanssa. Muotit voidaan jauhaa jähmettyneestä hiekasta ( suora muovausmateriaalin jyrsintä ). Osa niistä on tehty 3D -tulostuksella. Yleensä kuitenkin muotin rakentamiseen käytetään malleja, joiden päälle muovausmateriaali asetetaan. Vielä löysä muovausmateriaali on sitten jähmitettävä, jolloin voidaan käyttää lukuisia erilaisia ​​prosesseja. Tämä sisältää yksinkertaisen ravistamisen ja puristamisen, jota käytetään sarjatuotannossa, koska se voidaan automatisoida ( konemuotit ). Kun valetaan peite , suhteellisen ohut kerros valamalla materiaali asetetaan mallin päälle ja joka on kyllästetty hartsilla. Nämä kovettuvat uunissa.

Muottien ei tarvitse sisältää vain valmistettavien työkappaleiden muotoa, vaan myös muita aukkoja sulaan syöttämistä varten. Onteloa, johon sula kaadetaan, kutsutaan portiksi . Kun muotti on täytetty, nesteen ja jäähdytyssulan tilavuus pienenee, minkä vuoksi muottiin täytyy virrata enemmän materiaalia. Yksittäinen portti ei usein riitä, minkä vuoksi lisätään ns. Syöttölaitteita , jotka poistetaan portin kanssa jähmettymisen jälkeen. Yksinkertaisimmassa tapauksessa portti koostuu aukosta suoraan työkappaleen ontelon yläpuolella. Parempi työkappaleen laatu voidaan saavuttaa, jos sula putoaa lattialle erillisessä akselissa ja virtaa työkappaleeseen sivulta. Syöttölaitteiden ja porttien muodolle, koolle ja lukumäärälle on useita vaihtoehtoja, koska niillä on suuri vaikutus komponenttien laatuun.

Ydintuotanto ja ydinmuovausmateriaalin valmistus

Ylä- ja alalaatikko hiekan valuun, jossa on lisäosat ja nousuputket

Ytimet ovat välttämättömiä, jotta voidaan valmistaa onttoja valukappaleita. Ytimet asetetaan muotteihin ja poistetaan, kun ne ovat jähmettyneet. Pysyvien muottien tapauksessa ytimet ovat yleensä myös metallia ja hiekkamuotien tapauksessa hiekkaa. Ne tuhoutuvat myös valun jälkeen. Ytimiä tarvitaan myös alittamiseen .

Sulan valmistus

Sähkö- / induktiosulatusuunin työntekijät

Sulan valmistus sisältää raaka -aineiden koostumuksen, sulatuksen uuneissa ja sulan käsittelyn.

Metalleja voidaan käyttää raaka -aineina suoraan sulatuslaitoksissa, mutta suurempia määriä romua käsitellään valimossa . Teollisuudelle on ominaista korkea kierrätysaste. Osa romusta tuotetaan itse valimossa; tämä sisältää vialliset valukappaleet sekä irrotetut syöttö- ja porttijärjestelmät, jotka toimivat kierrätysmateriaalina. Myös käytettyjen ja silputtujen komponenttien vanhaa romua käsitellään.

Halutun koostumuksen omaavan seoksen saamiseksi eri raaka -aineet on sekoitettava. Tämä seos tunnetaan sukuina . Erikoisohjelmistolla voidaan laskea tarvittavat määrät missä suhteessa halvin maksu.

Metallien sulattamiseen käytetään erilaisia teollisuusuuneja . Kupoliuuni , sähkökaariuuni ja induktiouuni ovat erityisen tärkeitä . Ne sopivat eri materiaaleille eri tavalla. Kupoleja käytetään rautamateriaaleihin, sähkökaariuuneja teräkseen ja ei-rautametalleihin, mutta molempia käytetään vain sulamiseen. Induktiouunit ja vastus uunit soveltuvat myös pitämään sulan lämpimänä. Noin 60-70% valimon energiantarpeesta johtuu sulamisesta.

Tätä seuraa sulakäsittely . Sulaan lisätään erilaisia ​​aineita, jotka estävät sen reagoimasta ilmassa olevan hapen kanssa ja muuttuvat tahattomasti. Kun sulat siirrostetaan , lisätään vieraita aineita, jotka vaikuttavat kiinteytymiseen ja siten valun kovuuteen ja lujuuteen.

Suurimman osan ajasta metallit sulatetaan valimossa, joskus terästehtaassa tai sulatuslaitoksessa ja kuljetetaan sitten valimoon nestemäisellä metallikuljetuksella .

Heittää

Nestemäisen alumiinin kaataminen pois

Sulan täyttämistä muottiin kutsutaan valuksi. Sen jälkeen ja joissakin tapauksissa rinnakkain sula kiinteytyy. Nämä prosessit vaikuttavat ratkaisevasti valettujen osien laatuun. Sula voidaan kaataa muottiin suoraan uunista, mutta se voidaan myös kaataa kauhoihin tai kauhoihin ja vasta sitten muotteihin.

Muotin täyttö

Valukappale, jossa on portti (ylhäällä ja vasemmalla edessä) ja syöttölaite (alhaalla, lieriömäinen). Osa oli muotissa ylösalaisin.

Sula voidaan kaataa suoraan muotteihin, mikä tehdään pääasiassa ylhäältä avoimilla muoteilla. Ruukku erityisessä kaatamisjärjestelmässä on yleistä . Sula voi pudota muottiin ylhäältä tai virrata siihen sivulta tai alhaalta. Kuuluvat sulatteet johtaa pyörteitä ja pyörrevirtauksia. Sula sekoittuu ilmaan ja imee ei -toivottuja kaasuja, jotka jäävät myöhemmin huokosiksi valussa. Muotit täytetään kuitenkin suhteellisen nopeasti. Kun muotin täyttö lisääntyy, turbulenssia on vähän tai ei lainkaan, mikä johtaa laminaarivirtauksiin. Valukappaleet sisältävät tällöin vain muutamia huokosia. Molemmat variantit yhdistetään kanssa kallistus valu .

Sula jäähtyy, kun se joutuu kosketuksiin muotin kanssa. Jähmettymisen tulisi alkaa vasta, kun muotti on täytetty kokonaan, muuten saattaa esiintyä vikoja. Jotkut sulat muuttuvat viskoosiksi jäähtyessään, mikä suosii puutteita. Vastaava valuominaisuus on muotin täyttökapasiteetti . Joitakin muotteja lämmitetään, jotta lämpötilaero pysyisi mahdollisimman pienenä, tai käytetään muotteja, joiden lämmönjohtavuus on alhainen. Tämä kuitenkin pidentää myöhempää jähmettymistä. Muut muodot, erityisesti pysyvät, jäähdytetään prosessin nopeuttamiseksi ja lämpökuorman pienentämiseksi.

Sulan jäähdytys ja jähmettyminen

Viimeistään muotin täyttämisen jälkeen sula jäähtyy ja pienentää sen tilavuutta, jota kutsutaan (nestemäiseksi) kutistumiseksi . Sulan täytyy virrata portista ja nousuputkista, kunnes se kiinteytyy. Tilavuuden muutoksia tapahtuu myös jähmettymisen aikana kutistumisen seurauksena . Tätä ei voi enää korvata syöttölaitteilla. Sen jälkeen tilavuus laskee, kunnes valu on saavuttanut huoneenlämpötilan (kiinteä rungon kutistuminen).

Tarkka jähmettymisen kulku ja sen jälkeinen jäähdytys vaikuttavat ratkaisevasti mikrorakenteeseen ja siten valettujen osien kovuuteen ja lujuuteen. Eri aineita liuotetaan sulaan. Koska liukoisuus heikkenee jäähtyessään, nämä aineet erittyvät. Esimerkiksi valuraudan saostuessa grafiitti (hiili) saostuu. Valurautatyypit luokitellaan grafiitin (mikroskooppisen) muodon mukaan valurautaksi, jossa on lamelligrafiitti , valurauta, jossa on vermikulaarinen grafiitti (matografiitti) ja valurauta pallomaisessa grafiitissa , jotka eroavat kovuudestaan ​​ja lujuudestaan. Liuenneet kaasut voidaan myös erottaa sulasta. Jos ne eivät pääse ulos muotista, ne jäävät huokosiksi tai onteloiksi . Jäähtymisnopeus myös on vaikutusta kovuus ja lujuus valettu osia. Esimerkiksi hitaalla jäähdytyksellä valmistetaan helppokäyttöinen harmaa valurauta nopeammalla kylmävalulla .

Jälkihoito

Jälkikäsittely sisältää irrotuksen, jossa valut poistetaan muotista. Tämä voidaan tehdä sen jälkeen, kun ne ovat jäähtyneet huoneenlämpötilaan tai heti niiden jähmettymisen jälkeen. Erityisesti sarjatuotannossa valukappaleet poistetaan muoteista mahdollisimman aikaisin, koska toisaalta muotti ei estä kutistumista ja toisaalta muotit ovat nopeasti saatavilla uudelleenvalua varten. Tapauksessa kestomuottien , valettu kappaleet poistetaan ejektorien, tapauksessa kertamuotteja , muotti on tuhottu.

Muu jälkikäsittely sisältää pääasiassa puhdistuksen ja joskus lämpökäsittelyn.

Puhdas

Puhdistuksen yhteydessä liittyy erottaa portti ja Speißern, poistamalla siemenet, Ent -lämpötilan hapetus (esivulkanoituminen), hiekka poisto (poisto muottimateriaalia tähdettä), korjaus valuvirheiden ja puhdistus pinnan. Toisinaan myös koneistuslisät poistetaan. Siivoustyön muodostaa suuren osan kokonaiskustannuksista valimon, koska se voi olla vain osittain automatisoida. Kipsilevyystävällinen valurakenne on siten ratkaiseva yksikkökustannusten kannalta .

Lämpökäsittely

Lämpökäsittely on tarkoitus parantaa mekaanisia ominaisuuksia valu. In muokattava valurauta (tyyppi valurautaa), se on kiinteä osa ( karkaisu on muoto lämpökäsittely). Myös valuterästä hehkutetaan yleensä, koska valettu rakenne on erittäin karkea. Myös muiden materiaalien lämpökäsittely voidaan jättää pois.

Valuprosessin simulointi

Esimerkkikuva valuprosesseja simuloivasta ohjelmistosta (esimerkiksi muotin täyttö ja jähmettyminen, huokoisuus ja virtauskäyttäytyminen)

Valuprosessisimulaatio käyttää numeerisia menetelmiä koko valuprosessin ennustamiseksi, mukaan lukien muotin täyttö, valukappaleiden jähmettyminen ja jäähdytys, ja mahdollistaa myös valettujen osien mekaanisten ominaisuuksien, lämpöjännitysten ja vääntymisen kvantitatiivisen ennustamisen. Simulaation avulla valukappaleen laatu voidaan kuvata tarkasti ennen tuotannon aloittamista ja valutekniikka voidaan räätälöidä haluttujen osien ominaisuuksien mukaan. Tämä ei ainoastaan ​​poista kalliita testivaloja kehityksessä. Koko valujärjestelmän tarkka suunnittelu säästää myös energiaa, materiaali- ja työkalukustannuksia.

Valuprosessien simulointiohjelmisto tukee käyttäjää komponentin suunnittelusta, sulatuskäytännön määrittämisestä ja valutekniikasta, mallin rakentamisesta ja muotin valmistuksesta lämpökäsittelyyn ja jälkikäsittelyyn. Tämä tarkoittaa, että kustannuksia voidaan säästää johdonmukaisesti koko tuotantoketjussa.

Valuprosessisimulaatiota on kehitetty yliopistoissa, erityisesti Euroopassa ja Yhdysvalloissa, 1970 -luvulta lähtien, ja sitä pidetään viimeisten 50 vuoden tärkeimpänä valimoteknologian innovaationa. 1980 -luvun lopulta lähtien on ollut saatavilla kaupallisia ohjelmia, jotka antavat valimoille ensimmäisen käsityksen valutekniikasta, joka oli aiemmin musta laatikko. Valumuotin geometrian optimointi ja oikean valukokoonpanon (materiaali, lämpötila, valun kesto jne.) Määrittäminen ovat kuitenkin suhteellisen monimutkaisia ​​prosesseja, joille ei aina ole saatavilla tarkkoja matemaattisia malleja. Siksi kokeellisten menetelmien käyttö on edelleen välttämätöntä simulointimenetelmien kehittämiseksi.

koulutus

Työpaikkaa kutsutaan valimoksi, työntekijää valimoksi . Viralliset tehtävät ovat:

  • Valimo -mekaanikko (oppisopimuskausi 3,5 vuotta), joka on erikoistunut käsivaluihin , painevaluun, pysyvään muottiin ja koneen muovaukseen.
  • Metalli- ja soittokone (oppisopimuskausi 3 vuotta), joka on erikoistunut taiteeseen, soittokello-, metalli- ja tinavaluun

Mekaanisista apuvälineistä huolimatta valimoille ja heidän avustajilleen asetetaan suhteellisen suuria fyysisiä vaatimuksia.

Oppisopimuskoulutusta valimotekniikassa on ollut vuonna Itävallassa heinäkuusta 1, 2010. Tämä korvaa aiemman oppisopimuskoulutuksen valimo mekaanikko, entinen ja valimo. Oppisopimusvalimotekniikka erottaa raudan ja teräksen valun ei-rautametallivalusta. Molemmilla kursseilla on kaksivuotinen koulutus, joka kestää neljä vuotta. Valimoteknikot, jotka keskittyvät rauta- ja teräsvaluun, työskentelevät valimokaupan sekä rauta-, teräs- ja konepajateollisuuden yrityksissä. He tekevät valukappaleita raudasta ja teräksestä. Valimoteknikot, jotka keskittyvät ei-rautametallien valutöihin valimo- ja kevytmetalli-, ei-rautametallivalimo- ja konepajateollisuuden yrityksissä. He tekevät valukappaleita ei-rautametalleista ja seoksista, kuten B. alumiini, messinki, pronssi, kupari.

Katso myös

kirjallisuus

nettilinkit

Commons : Kaataminen  - albumi, jossa on kuvia, videoita ja äänitiedostoja
Wikisanakirja: Valimo  - selitykset merkityksistä, sanojen alkuperästä, synonyymeista, käännöksistä

Yksilöllisiä todisteita

  1. ↑ Günter Spur: Muutoksesta teollisuusmaailmassa työstökoneiden avulla. Carl Hanser Verlag, München, Wien 1991, s. 38, 42, 44 ja s.
  2. ↑ * Günter Spur: Muutoksesta teollisuusmaailmassa työstökoneiden avulla. Carl Hanser Verlag, München, Wien 1991, s.51.
    • Wolfgang König (Toim.): Propylaea History of Technology - Osa 3. Propylaea, Berlin 1997, s. 104 f.
  3. ^ Johann Mehrtens: Valimoakselin uuni rakentamisessa ja käytössä. Berlin 1942, s. 4. Digitaalinen arkisto Springer Books, katso Google Books .
  4. ^ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - valu, jauhemetallurgia, lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s.5.
  5. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Valmistustekniikka. 11. painos. Springer, 2015, s.2, 8.
  6. ↑ Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s. V, 7.
  7. ↑ Heiko Lickfett: Valimoalan taloudellinen merkitys , julkaisussa: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s.
  8. ↑ Maailmanlaajuinen valimoteollisuus. (PDF; 709 kt) julkaisussa: get-in-form.de. Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, käytetty 7. helmikuuta 2017 .
  9. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Valmistustekniikka. 11. painos. Springer, 2015, s.4
  10. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Valmistustekniikka. 11. painos. Springer, 2015, s.5.
  11. ↑ Andreal Bühring Polaczek: Teknologinen ja taloudellinen merkitys : Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s. 7–9, 85, 91, 96, 101, 216, 224 .
  12. ^ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - valu, jauhemetallurgia, lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s. 6 f, 9 f.
  13. ↑ Ilschner, laulaja: Material Science and Manufacturing Technology 5. painos, Springer, 2010, s.455 .
  14. ↑ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - Gießen, jauhemetallurgia, lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s.4.
  15. ↑ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - Gießen, jauhemetallurgia, lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s.20.
  16. ↑ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - Gießen, Jauhemetallurgia, Lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s.13.
  17. ↑ Böge: Handbuch Maschinenbau , Springer, 21. painos, s. M1 f.
  18. ↑ Matthias Blünkin: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbook archetypes , Hanser, 2014, s. 252, 272.
  19. ↑ Hartmut Polzin: Rapit-prototyyppien valmistus muovausmateriaaleilla julkaisussa: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s.237 .
  20. ↑ Böge: Handbuch Maschinenbau , Springer, 21. painos, s. M3f.
  21. ↑ julkaisussa: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s.112 .
  22. ^ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - Gießen, Jauhemetallurgia, Lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s.15.
  23. ↑ Veronika Groten: Sulamis- ja valutekniikka : Andreal Bühring Polaczek: Teknologinen ja taloudellinen merkitys : Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s. 112.
  24. ↑ Eike Wüller, Bin Lao, Benjamin Schelnberger: Melt hoito: Andreal Bühring POLACZEK: Teknologinen ja taloudellinen merkitys on: Andreas Bühring-POLACZEK Walter Michaeli Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s. 21.
  25. ^ Fritz Klocke: Valmistusprosessi 5 - valu, jauhemetallurgia, lisäaineiden valmistus , 4. painos, Springer, 2015, s.2.
  26. ↑ Roland Kahn: Sulata kuljetus- ja kaatamalla laitteen ja annostusteknologialiiketoiminta niin: Andreal Bühring POLACZEK: Teknologinen ja taloudellinen merkitys on: Andreas Bühring-POLACZEK Walter Michaeli Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s. 171 , 175.
  27. ↑ Veronika Groten: Sulamis- ja valutekniikka : Andreal Bühring Polaczek: Teknologinen ja taloudellinen merkitys : Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s.13 .
  28. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Valmistustekniikka. 11. painos. Springer, 2015, s.18 f.
  29. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Valmistustekniikka. 11. painos. Springer, 2015, s.15.
  30. ↑ Rüdiger Bähr, Stefan Scharf: Castn-jälkikäsittely ja Versnadin valettujen osien valmistus julkaisussa: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s.348 .
  31. ↑ Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (toim.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, s.358 .
  32. ↑ Liittovaltion työvoimatoimisto, BERUFENETin työkuvaukset
  33. ↑ Työ- ja toimialatiedot: Valimotekniikka - raudan ja teräksen valu Itävallan kauppakamarin verkkosivuilla.
  34. ↑ Työ- ja toimialatiedot: Valimotekniikka - ei -rautametallivalu Itävallan kauppakamarin verkkosivuilla.