Odlewanie ciśnieniowe

Odlewanie ciśnieniowe (odlewanie pod wysokim ciśnieniem) – technologia kształtowania ciekłego metalu w gotowy wyrób. Technologia ta umożliwia wytwarzanie wyrobów gotowych, głównie ze stopów metali nieżelaznych (Al, Mg, Zn, Cu). Odlewy ciśnieniowe charakteryzują się dużą dokładnością, stabilnością wymiarową, jakością powierzchni i odwzorowaniem ich kształtów. Odlewanie ciśnieniowe polega na wymuszonym ruchu metalu wypełniającego wnękę formy, ciśnieniem wywołanym ruchem tłoka prasującego maszyny odlewniczej. Technologia ta zapewnia wysoki uzysk metalu, a dzięki drobnoziarnistej strukturze - dobre właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne odlewów. Cechą charakterystyczną tej technologii odlewania są bardzo wysokie prędkości i ciśnienia niespotykane w innych technologiach odlewniczych. Prędkości te dochodzą do 100 m/s a ciśnienia do 150 MPa. Oznacza to, że sposób wypełniania wnęki formy przebiega w sposób turbulentny, któremu towarzyszą zjawiska rozpylania, zawirowania, rozbijania i mieszania się strug ciekłego metalu. Konsekwencją takiego sposobu wypełniania wnęki formy są niejednorodności strukturalne odlewów w postaci pęcherzy gazowych, rozdzielenia faz i wtrąceń niemetalicznych. Maszyny do odlewania pod wysokim ciśnieniem budowane są zasadniczo w dwóch wersjach: z gorącą komorą prasowania i zimną komorą prasowania. W maszynach z zimną komorą prasowania wykonuje się odlewy ze stopów metali, które topnieją w wysokich temperaturach (stopy aluminium, magnezu, miedzi, ale również cynku), natomiast w maszynach z gorącą komorą prasowania - odlewy ze stopów cynku i ołowiu (często również z magnezu). Jednym z najważniejszych parametrów charakteryzującym maszyny ciśnieniowe, decydującym o możliwości wykonania odlewu o założonych gabarytach, jest siła zwierania (zamykania). Jest to największa siła, z jaką mechanizm zamykania dociska połówki formy. Współczesne maszyny ciśnieniowe (zimnokomorowe) osiągają siłę zwierania 45 000 kN, natomiast maszyny gorącokomorowe - do 5000 kN. Ograniczenia w stosowaniu tej technologii wynikają również z wysokich kosztów inwestycyjnych związanych z zakupem maszyn, urządzeń pomocniczych i wykonawstwem formy, a przede wszystkim ze skłonności do okludowania w strukturze odlewu porów gazowych, skurczowych i wtrąceń tlenkowych. Obecne w odlewie ciśnieniowym wymienione wady naruszają ciągłość i zwartość struktury, która w istotny sposób wpływa na jego właściwości użytkowe, np. szczelność. Brak szczelności odlewów występuje szczególnie często wówczas, gdy przybrzeżna warstewka odlewu ciśnieniowego o zwartej i drobnoziarnistej strukturze podlega usunięciu podczas obróbki skrawaniem. Pomimo tych niekorzystnych ograniczeń technologia ta jest powszechnie stosowana. W Polsce wykonuje się nią ok. 70% wszystkich odlewów ze stopów aluminium i prawie 100% ze stopów magnezu i cynku. Wiodącym odbiorcą odlewów ciśnieniowych jest przemysł samochodowy, dla którego produkowane są takie odlewy jak: bloki silnika, pompy, turbiny, miski olejowe, elementy zawieszenia, różnego rodzaju obudowy i wyposażenia wnętrza (ramy siedzeń, układ kierowniczy i inne).