Gjutning

Question 1

Är gjutning gammalt?

Answer 1

funnits länge men är modernt

Question 2

Stränggjutning

Answer 2

Gjutning som tillverkningsmetod vilar på “två” ben, en del där man tillverkar
råmaterial för vidare förädling till plåt, stång och balkar och en andra del där
tillverkning av komponenter av olika slag sker.
Bilden ovan visar en kontinuerliggjutning av råämnen till plåt.

Question 3

GJUTNING I FORM

Answer 3

Gjutprocessens fördelar
* Designfrihet, möjlighet att integrera många
funktioner i en detalj
* Serier från 1-∞, många olika gjutmetoder kan
användas
* Near Net Shape (nära färdig form) 
Lite efterbearbetning
* Billigt
* Möjlighet att gjuta tunna sektioner, lokalt ned mot
1 mm

Question 4

exempel på komponenter för gjutning

Answer 4

styrspindel, vevaxel

Question 5

Det finns en stor mängd gjutmetoder att välja mellan.

Answer 5

engångsform Gjutning i permanent form Engångsformar är olika typer av sandformar, råsand eller kemiskt bunden sand.

Permanenta formar är kokiller stål eller gjutjärn. Dessa används av praktiska skäl till legeringar med en lägre smältpunkt. Om stål skulle gjutas i en permanent form skulle verktygskostnaden bli
astronomisk på grund av slitage och termiska sprickor

Question 6

Vi gjuter i råsand, vad händer i formen?

Answer 6

Skänk, Kärna, Övre-flaskhalva, Undre- flaskhalva, Form- kavitet
(Snitt genom gjutformen). Gjutsystem

Question 7

Gjutsystem

Answer 7

gjutbox, nedlopp, dämpningsbrunn, gjutkanal, inlopp, gjutstycke

Question 8

engångformar

Answer 8

gjutning av en provkopp, fyllning av sand, handformning, kärna i coldbox, avgjutning, urslagning

Question 9

förbereder och anpassar komponenten till gjutning

Answer 9

• dimensionera gjutsystem och matare
• godspålägg som kompenserar för krympning och bearbetning
• justera radier till gjutprocessen
• förse komponenten med de uppläggningspunkter som krävs vid
  senare skärande bearbetning
• förse komponenten med släppningar:
  vinklar för att ta isär modelform eller formkomponent
• se till att stelningen sker på ett kontrollerat sätt, defekter måste
  hamna på de ställen där spänningarna är minst.

Question 10

Processteg i ett råsandsgjuteri

Answer 10

smältverk, sandberedning, formatanläggning, cell controller, avgjutning, kylning/urslagning

Question 11

Skalsandsgjutning

Answer 11

Skalsandgjutning används ofta till gjutstål.
Gjutstål har hög smälttemperatur och krymper mycket vid stelning. Det används
inte lika mycket som gjutjärn.

Question 12

Formning av råsand i flaska (ram)
”Air Impact”

Answer 12

Fördelen med att slunga sanden med högt tryck (air impact) ger en form som
packas hårt i skikten närmast brättet.

Question 13

En modern formanläggning.

Answer 13

Ett vanlig upplägg vid flaskformning. Cellen är kompakt, den efterföljande
avsvalningen sker ofta i våningen under maskinen

Question 14

Bullformning

Answer 14

Simulering Disa
Bullformning är den andra typen av formnings princip. Här sker formningen utan
flaska.

Question 15

Additiv tillverkning av form och kärna

Answer 15

Sprid lager av sand i låda
Bindemedel ung. som i
bläckstråleskrivare
“Härda”
Inga släppningar behövs
Till prototyper och små serier

Question 16

Vaxursmältning/Precisionsgjutning
Investment casting

Answer 16

• Mindre dimensioner <1000 mm.
• Hög måttnoggrannhet och ytjämnhet.
• Högt ämnespris med mindre behov av
  efterbearbetning.
• Goda formgivningsmöjligheter, motsläppningar kan
  gjutas.
• Alla gjutlegeringar, speciellt svårbearbetbara stål

Question 17

Risk för defekter

Answer 17

Metallsmälta är tunnflytande som vatten
Oxiderar snabbt och löser gaser
Ojämnt flöde kan ge oxidinneslutningar och
pore

Question 18

Slaggdefekt och identifieringsmetod

Answer 18

Exempel på gas/slagg defekter i segjärn. En oxid flyter på badytan i komponenten
och sugs in i komponenten på grund av turbulens. I ett metallografiskt snitt
kommer denna hinna att framstå som en sprickliknande defekt

Question 19

Olika strategier att fylla formen

Answer 19

(Fallande gjutning) - Dåligt!
Stigande gjutning - Bäst,teoretiskt
Vanligt system vid maskinformning

Question 20

problem

Answer 20

Den mellersta figuren visar vikten av att undvika skarpa hörn, här kan luft fastna
och bli stående en stund och därefter lossna och förorsaka problem i godset.
Detta behöver inte hända varje komponent utan defekten blir ”intermittent”

Question 21

Simulering av strömning har visat:

Answer 21

Undvik turbulent fyllning
* Undvik ”fritt fall”
* fall högre än 15 mm måste undvikas.
* Strömmningshastigheten för inte överstiga
* 0,5 m/s för stål, gjutjärn och aluminium,
Följande slutatser framkommer vid fyllnadssimulering. VI måst undvika turbulent
fyllning och vattenfall, annars kommer smältan att oxider med dross bildning som
följd.

Question 22

vad krävs för avgjutning?

Answer 22

skänk, smältetall, partlinje, gjutsystem, kärna, matare, kanal

Question 23

Försök med olika ”ingöt”

Answer 23

Då metall smältor rinner som vatten är det vanligt att i forskningssammanhang
använda vatten och pelxiglasformar för att studera en smältas rörelser

Question 24

problem vid nedlopp

Answer 24

Figuren visar vikten av ett korrekt dimensionerat nedlopp. Om areorna är för
stora kommer vätskepelaren att slå mellan väggarna och riskera att pumpa ned
luft i nedloppet.
Den mellersta figuren visar vikten av att undvika skarpa hörn, här kan luft fastna
och bli stående en stund och därefter lossna och förorsaka problem i godset.
Detta behöver inte hända varje komponent utan defekten blir ”intermittent”

Question 25

Inlopp

Answer 25

• Gör dessa tunna och breda.
• Placera dem så lågt som
  möjligt på gjutstycket (stigande
  fyllning).
• Placera inloppet till
  komponenten ovanpå kanalen

Question 26

Stelnings- defekter

Answer 26

Gas- porositeter
Sugnings- porositeter
Varmsprickor och
andra sprickor

Question 27

Porositeter:

Answer 27

Två orsaker: Utseende:
* På grund av gas/gaser ”Runda släta”
* På grund av krympning ”Dendritisk, kantig

Question 28

luft-porer i Al-gods

Answer 28

Löst väte
Temperatur (°C)
Vätgas som löser sig i aluminiumsmälta i relativt stor mängder kommer från fukt
och eller släppningsmedel som krackas och avger väte på grund av temperaturen
i smältan. Man eliminerar vätgas med omrörning av smältan (impeller-
behandling) eller genom att spola smältan med en inert gas.

Question 29

Porositeter, gas
(luft och vätgas)

Answer 29

Vid aluminiumgjutning, speciellt vid pressgjutning finns det ofta mängder med små
porositeten i godset efter stelningen. Som vi ser på bilden finns en ytzon av mycket
finkornigt och tätt gods utefter den yta som varit i kontakt med verktyget

Question 30

Botemedel, gasporer:

Answer 30

Botemedel:
* Kontrollera atmosfären
* Vakuum
* Skyddsgas med låg löslighet i smältan
* Deoxidera, tillsätt något ämne som binder gasen
* Förbättra ventilationen i formen
* Rätt designade kanaler/inlopp (ingen turbulens)

Question 31

Gråjärn

Answer 31

Billigt, bra värmeledning och vibrationsdämpning
Segjärn
Bättre mekaniska egenskaper
Kompaktgrafitjärn
Relativt bra värmeledning och vibrationsdämpning, men starkare än
gråjärn
ADI Bra slitagemotstånd, hög hållfasthet men känsligt för defekter

• 3,5-4% C + ~2% Si  god gjutbarhet och låg
  smältpunkt
• Si stabiliserar grafiten i st.f. cementit
• Låg viskositet i smältan
• Bildar inte besvärliga oxidfilmer vid gjutning.
• Stelnar med liten krympning.
• Begränsad svetsbarhet
• Dålig plastisk formbarhet

Question 32

permanenta formarna

Answer 32

exempelvis kokillgjutning, centrifugalgjutning, stränggjutning, pressgjutning

Question 33

Kokillgjutning

Answer 33

sker i permanenta formar av stål eller gjutjärn. Metoden förekommer i
princip två olika varianter:
Gravitationsgjutning
Lågtrycksgjutning
I den förstnämnda varianten låses formhalvorna efter det att släppningsmedel sprutats in i
verktygshalvorna. Därefter slår man smälta i nedloppet. Metoden är gammal och fungerar
bra för legeringar med låg smältpunkt. Exempelvis aluminium, magnesium. Kokillgjutning
förekommer ibland när man gjuter gråjärn men i detta fall blir slitaget på verktyget stort,
här krävs en stor avdelning för kopierfräsning av verktyg.
Lågtrycksgjutning eller lågtryckskokill är en förnämlig metod och kan användas för
kvalitetsartiklar. Här är ugnen placerad under verktyget och smältan sugs eller trycks upp i
kaviteten.

Question 34

pressgjutmaskin

Answer 34

Den pressgjutmaskin som är avbildad ovan visar de stora dragen. Då presskrafterna (den
kraft som cylindern låser med) kan vara många tusen ton blir denna del av maskinen stor
och stabil. Det största maskinerna klarar i dag att tillverka hela innerstrukturen till en
bildörr. Detta innebär ca 1000 x1500 mm i verktygsyta. De mest extrema klarar ca 2 m2.
Verktyget har minst två delar men mer komplicerade detaljer kräver att det finns upp till
6 olika rörliga slider som kan glida åt sidan. Allt för att man skall klara av att stöta ut
gjutstycket ur verktyget

Question 35

optivac

Answer 35

Genom att suga ett undertryck i verktyget kan man eliminera stor del av den luft
som finns i verktyget. Problemet med systemet är att pumpen måste suga under
hela skott förloppet. En ventil måste stänga på ca 1 millisekund för att systemet
skall fungera. Under de senaste åren har ett dylikt system blivit kommersiellt
tillgängligt. Till vänster finns en bild av ventilen som lätt (enligt tillverkaren) kan
monteras i verktyget och anslutas till en separat vac-pump.

Question 36

gjutmaskiner

Answer 36

Det finns en stor flora av pressgjutmaskiner, enligt vissa kan man placera
följande metoder inom gruppen ”pressgjutning”:
Lågtrycks pressgjutning (lågtrycks kokill)
Högtrycks pressgjutning
Squeeze Casting
Rheo Casting
Thixo Casting
Semisolid Forging
De fem sista metoderna har ingen bra översättning till Svenska

Question 37

squeeze casting

Answer 37

En relativt ny process. Den utvecklades i Japan av UBE som är specialister på att
gjuta lättmetallfälgar till bilindustrin. Dessa är säkerhetskomponenter med stora
krav på seghet och styrka. Processen kan indelas i :
Direkt- gjutning
Indirekt -gjutning

Question 38

lågtryckskokill

Answer 38

Egenskaperna som krävs i komponenten är framför allt seghet då krock - och utmattnings-
egenskaper är viktigt. Av den anledningen ställer man stora krav på materialets seghet,
A5>7 %, vilket är mycket för ett gjutgods i aluminium. Den legering som används är
primäraluminium på grund av seghetskraven.
Provstavar tas från komponent i löpande produktion. Ett problem är att brottöjningen
varierar mellan 7-24 % beroende på tunna oxidfilmer som alltid kommer vid gjutning av
aluminium.

Question 39

”DAS”, dendrite arm spacing.

Answer 39

Snabbare svalning  finfördelad struktur  starkare

Question 40

Möjligheten att välja material och godsvikt vid olika metoder. Rent praktiskt
väljer man först material och därefter process utgående från vad som skall
tillverkas, antal, vikt och toleranser

Answer 40

Material: Godsvikt:
* Gjutning i sandform Alla Obegränsad (Skalformar <200 kg) (Fullformsgods < 10 ton)
* Gjutning i keramisk form Alla < 40 kg
* Gjutning i gipsform Al-, Mg- och Zn-leg. < 25 kg
* Kokillgjutning Alla, främst Al-, Mg-, < 100 kg Cu-, Zn-leg.
* Pressgjutning Al-, Mg-, Zn- och Cu-leg. < 75 kg
* Centrifugalgjutning Alla < 1000 kg
* Stränggjutning Alla Obegränsad

Question 41

Seriestorlekar

Answer 41

Gjutning i sandform 1-∞
Gjutning i keramiskform > 100
Gjutning i gipsform < 5000
Kokillgjutning 500-500000
Pressgjutning > 5000
Centrifugalgjutning 100 - ∞
Stränggjutning Kontinuerlig sträng

Question 42

kostnader

Answer 42

Ändring Modellkostnad Gjutmetod
Låg-Hög Låg-medelhög Gjutning i sandform
Medel edelhög Gjutning i keramisk form
Låg Medelhög Gjutning i gipsform
Hög Hög-medelhög Kokillgjutning
Hög Hög Pressgjutning
Medel Låg Centrifugalgjutning
Medel Medelhög Stränggjutning