Turnarea sub presiune a aliajelor

Principiul procedeului

Procedeul de turnare sub presiune este unul dintre procedeele care permit obţinerea unor piese de o precizie ridicată, complexitate mare şi cu un aspect foarte bun al suprafeţei. Principala caracteristică a acestui procedeu este faptul că aliajul este introdus în cavitatea formei, care este întotdeauna metalică, cu o anumită presiune, mai ridicată decât presiunea metalostatică a aliajului turnat. Realizarea acestui lucru se poate face cu ajutorul unor maşini speciale şi complexe, numite maşini de turnare sub presiune. Costurile ridicate pe care le presupun dar şi productivitatea foarte ridicată la care lucrează aceste maşini fac ca acest procedeu să fie rentabil pentru serii mari şi foarte mari de fabricaţie.

Pentru a putea fi turnat cu bune rezultate prin acest procedeu, un aliaj trebuie să aibă anumite proprietăţi dintre care cele mai importante sunt: fluiditate ridicată, un interval de solidificare cât mai redus, temperatură de turnare nu foarte ridicată, reactivitate faţă de fier redusă etc.

Proprietăţile de turnare excelente pe care le au aliajele pe bază de zinc, în special aliajele Zamak dar şi celelalte, precum şi temperatura de turnare redusă în comparaţie cu aliajele de aluminiu şi cupru, le recomandă ca aliaje ideale pentru obţinerea pieselor prin acest procedeu.

Procedeul de turnare sub presiune permite obţinerea unor piese complexe şi cu o grosime redusă a pereţilor, în mod curent 1,2…2 mm, în funcţie de configuraţia piesei. Excelentele proprietăţi de turnare ale aliajelor Zamak şi a altor aliaje destinate turnării sub presiune permit obţinerea unor piese cu o grosime chiar mai mică de 1 mm (de ordinul 0,6…0,8 mm).În cadrul tehnologiei de turnare a pieselor sub presiune există două procedee, respectiv două tipuri de maşini de turnare sub presiune:

cu cameră de presare rece; cu cameră de presare caldă;

Diferenţa esenţială între cele două grupe de utilaje de turnare constă în faptul că agregatul de topire al aliajului, în cazul maşinilor de turnare cu cameră caldă de presare, este alăturat grupului de susţinere – manevrare al formei metalice, iar ansamblul piston de presare – cilindru de presare este imersat în baia lichidă, figura 1.

În timpul presării aliajului, acesta este condus spre forma metalică prin intermediul unei conducte care poartă denumirea de “gât de lebădă” sau “gusnec” de la varianta goose neck. Destul de frecvent această denumire este utilizată pentru întreg ansamblul imersat în baia metalică (cameră şi piston de presare, conductă).

Acest ansamblu, permanent imersat în aliajul lichid, este supus unor solicitări suplimentare faţă de cel al maşinilor cu cameră de presare rece şi anume pe lângă solicitările mecanice, altele de natură termică şi chimică. Acest fapt impune utilizarea unor materiale mai bune pentru realizarea acestor componente şi limitează aliajele care pot fi turnate prin acest procedeu.

1

Un mare avantaj al acestor maşini este cadenţa de producţie, respectiv productivitatea, mult mai ridicată decât în cazul maşinilor cu cameră rece, putând atinge frecvent 1500 de injectări pe oră, pentru piese subţiri şi de dimensiuni reduse.

Aliajele pe bază de zinc, în special cele cu un conţinut mai redus de aluminiu, (aliajele ZAMAK, KAYEM 1, BERIC şi ZA 8) sunt ideale pentru turnarea pieselor prin acest procedeu.

Maşinile de turnare sub presiune cu cameră de presare rece au acest subansamblu amplasat în exteriorul aliajului lichid, în poziţie orizontală sau verticală. Schema constructivă şi funcţională, simplificată, a unei maşini de turnare sub presiune cu cameră de de presare rece, orizontală este prezentată în figura 2., iar cu cameră rece verticală în figura 3.

După vopsirea, prin pulverizare, a suprafeţelor active a celor două semiforme, prin deplasarea plăcii mobile a maşinii forma metalică se închide şi astfel este pregătită pentru injectarea aliajului lichid în vederea obţinerii unei noi piese.

2

Figura 1 Schema maşinii de turnat sub presiune cu cameră caldă verticală

1. placa fixă; 2. coloană; 3. placa mobilă; 4. pistonul de presare; 5 camera de presare; 6. conductă; 7. ajutaj de injectare; 8. semiformal mobilă; 9. semiforma fixă; 10. piesa turnată; 11. tije extractoare.

Metalul lichid este transferat (manual sau automatizat) din creuzet în camera de injectare a maşinii cu ajutorul unei linguri, care conţine cantitatea necesară umplerii complete a formei. Această operaţie se repetă la începutul fiecărui ciclu de turnare. Deplasarea pistonului de injectare, forţează aliajul să pătrundă în forma metalică. Presiunea aplicată la sfârşitul umplerii (40…120 MPa) asigură compactitatea aliajului. După injectare, semiforma mobilă se retrage şi piesa este extrasă cu ajutorul unui sistem de extragere.

La maşinile de turnare sub presiune cu camerǎ de presare rece, constructiv şi ca principiu de funcţionare partea de susţinere şi manevrare a celor două semiforme, precum şi sistemul de extragere al piesei sunt similare cu cele de la maşinile de turnare sub presiune cu cameră de presare caldǎ. La ambele tipuri de maşini, sistemul susţinere şi manevrare (închidere şi deschidere) a formei, este în general de tipul genunchi, având un număr de 2, 3 sau 4 coloanele de ghidare. Aceste sisteme asigură în acelaşi timp şi menţinerea formei în poziţia închisă în perioada de injectare a metalului lichid de către piston în cavitatea formei.

Trebuie precizat că maşinile de turnat sub presiune sunt utilizate şi pentru realizarea pieselor din alte aliaje decât cele pe bază de zinc (aliaje pe bază de aluminiu, magneziu, cupru, plumb staniu etc.), iar varietatea constructivă şi funcţională a acestora este mult mai mare decât cea prezentată, foarte sumar şi general, cu titlu informativ în această lucrare. Cei interesaţi de caracteristicile constructive şi tehnologice ale acestor maşini pot consulta lucrări de specialitate din domeniul utilajelor de turnătorie.

Deoarece unele aliaje de aluminiu sau cupru, în stare lichidă, sunt agresive faţă de fier şi datorită temperaturii mai ridicate de turnare nu pot rămâne permanent în contact cu elementele

3

Figura 2 Schema maşinii de turnat sub presiune cu cameră rece verticală

1. placa mobilă; 2. coloană; 3. placa fixă; 4. pistonul de presare; 5. pistonul inferior; 6. semiforma mobilă; 7. semiforma fixă; 8. piesa turnată; 9. tije extractoare.

Figura 3 Schema maşinii de turnat sub presiune cu cameră rece orizontală

1. placa mobilă; 2. coloană; 3. placa fixă; 4. camera de presare; 5. pistonul de presare; 6. semiforma mobilă; 7. semiforma fixă; 8. piesa turnată; 9. tije extractoare.

imersate ale maşinilor de turnare. Astfel pentru turnarea pieselor din aceste aliaje s-a recurs la utilizarea unor maşini de turnare sub presiune cu cameră rece de presare.

Aliajele pe bază de zinc pentru turnarea sub presiune, mult mai pasive din punct de vedere chimic, având totodată şi o temperatura de turnare mai redusă (între 410…440 °C) pot fi injectate pe maşini de turnare cu cameră caldă, ceea ce permite o cadenţă de turnare mai ridicată.

Câteva dintre cele mai importante şi mai cunoscute firme care produc maşini pentru turnarea sub presiune sunt: TRIULZI şi IDRA din Italia, WOTAN din Germania, BÜHLER din Elveţia şi CLEVELAND din S.U.A.

4