Zwaartekrachtgieten, ook bekend als permanent gieten, en zandgieten zijn twee veel voorkomende metaalgietprocessen die in talloze industrieën worden gebruikt. Beide omvatten het gieten van gesmolten metaal in een vormholte om de gewenste vorm van het onderdeel te vormen. De schimmeltypen en optimale toepassingen verschillen echter aanzienlijk tussen zwaartekracht- en zandgietwerk. Hier vergelijken we deze twee gietmethoden op zeven belangrijke aspecten:
1. Hoge kwaliteit en esthetische afwerking
- Door zwaartekrachtgieten kunnen uitstekende oppervlakteafwerkingen worden bereikt tot RMS-waarden van 63 micron of minder. De hoge thermische geleidbaarheid van de metalen mallen maakt een snelle stolling met minimale turbulentie mogelijk.
- Zandgietwerk heeft een grovere afwerking rond de 200-500 micron RMS vanwege de ruwheid van de mal en de langzamere afkoeling in zand. Het kan echter nog steeds gladde oppervlakken bereiken die geschikt zijn voor vele toepassingen.
- Voor producten waarbij het uiterlijk van cruciaal belang is, wordt de voorkeur gegeven aan zwaartekrachtgieten. Het proces kan gedetailleerde logo's en ontwerpen met een goede replicatienauwkeurigheid weergeven.
- Thermische controle van de permanente mallen maakt ook een goede kleurconsistentie voor gegoten metalen componenten mogelijk.
2. Mogelijkheid om grote onderdelen te produceren
- Zowel de zwaartekracht- als de zandmethode kunnen zeer grote gietstukken produceren die meerdere tonnen wegen. De groottemogelijkheden komen neer op de vormapparatuur en de metaalbehandeling in de gieterij.
- Voor zwaartekrachtgieten vereisen grotere mallen complexere gaten en stijgbuizen om een goede metaalaanvoer te garanderen. De zandgietvorm heeft in dit opzicht meer flexibiliteit.
- Bij China Welong hebben we ijzeren gietstukken van meer dan 50 ton geproduceerd met behulp van zowel zwaartekracht- als zandprocessen. Informeer gerust naar onze mogelijkheden!
3. Flexibiliteit voor batches met een laag volume
- Zandgieten is uiterst flexibel en kan op kosteneffectieve wijze afzonderlijke prototypes tot kleine productieruns van 1,000 eenheden verwerken. Het maken van mallen wordt voor elke gietcyclus herhaald.
- Zwaartekrachtgieten brengt hogere gereedschapskosten met zich mee voor de machinaal bewerkte permanente mallen. Dit is een goede balans voor middelgrote tot hoge productievolumes van 500 eenheden of meer.
- Voor occasionele kleine batches tussen productiecycli gebruiken zwaartekrachtwielen goedkopere matchplate-patronen in plaats van volledig machinaal bewerkte mallen om te besparen op gereedschapskosten.
4. Maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking
- Zwaartekrachtgieten biedt een betere maatnauwkeurigheid en herhaalbaarheid dan zandgieten, met toleranties die routinematig op ±0,5% of beter worden gehouden. De permanente mallen behouden hun afmetingen bij herhaald gebruik.
- Standaard zandgietwerk heeft een lagere nauwkeurigheid van ongeveer ±2% tolerantie als gevolg van de geleidelijke afbraak van de zandvormen tijdens thermische cycli. Chemisch gebonden zand kan echter de nauwkeurigheid van het zwaartekrachtgieten benaderen.
- De uitstekende thermische geleidbaarheid van de door zwaartekracht gegoten metalen mallen levert ook fijnere microstructuren en verbeterde mechanische eigenschappen op in vergelijking met zandgieten.
5. Verbeterde mechanische eigenschappen
- De snelle stolling van metaal in de door zwaartekracht gegoten permanente mallen resulteert in fijnere korrelstructuren met een hogere sterkte en taaiheid. Legeringen kunnen op maat worden gemaakt volgens specificaties.
- Zandgietwerk koelt langzamer af, waardoor grovere microstructuren ontstaan. De sterktewaarden liggen 10-30% lager dan die van dezelfde zwaartekrachtgietlegering, hoewel ze nog steeds geschikt zijn voor veel toepassingen.
- Warmtebehandelingen na het gieten kunnen worden toegepast om bepaalde eigenschappen te verbeteren, indien nodig voor zowel zwaartekracht als zand.
6. Productiesnelheid
- Voor grote volumes biedt zwaartekrachtgieten snellere cyclustijden en doorvoer dan zandgieten, dankzij de gebruiksklare permanente mallen. Totale automatisering is eenvoudiger te implementeren
- Het zandgieten gebeurt met tussenpozen, waardoor voor elke gietcyclus de mal moet worden voorbereid. Voor kleine batches is de matrijzenmaaktijd echter onbeduidend.
- Voor prototypes en lage volumes van minder dan 1,000 eenheden biedt zandgieten een snellere levering met lagere initiële gereedschapskosten.
7. Kostenconcurrentievermogen
- Zwaartekrachtgieten brengt hogere gereedschapskosten met zich mee voor de machinaal bewerkte permanente vormmatrijzen. De kosten per onderdeel bij productievolumes zijn echter zeer concurrerend.
- Zandgieten heeft minimale gereedschapskosten voor hout- of metaalpatronen, waardoor het ideaal is voor prototypes in kleine batches. Bij hogere volumes worden de arbeidskosten minder concurrerend ten opzichte van zwaartekracht of spuitgieten.
- Voor gietstukken met complexe geometrie is zandgieten vaak het meest kosteneffectieve proces. Permanent gieten vereist complexere poorten en stootborden.
Samenvattend biedt zandgieten ongeëvenaarde flexibiliteit op het gebied van metalen, volumes en kosten. Maar voor middelgrote tot hoge productieruns levert zwaartekrachtgieten verbeterde nauwkeurigheid, oppervlakteafwerking en eigenschappen op. We verwelkomen vragen over uw unieke castingbehoeften. Neem contact met ons op via info@welongpost.com!
Referenties:
Qiao, X., Zhao, J., Liu, Y., Chen, X., en Li, H. (2020). Verschillen in gegoten en warmtebehandelde microstructuur en corrosiegedrag van Al-Mg-Si-Cu-legering geproduceerd door zwaartekracht- en lagedrukzandgietstukken. Metalen, 10(4), 462.
Hij, X., Hao, L., Luo, H., Chen, J., Zhong, Y., en Jiang, Z. (2020). Ontwikkeling van een robotachtig zandvoorbereidingssysteem voor gietstukken in kleine batches. Materialen, 13(24), 5748.
Souza, JP, Alves, JL, Reis, DAP, Spinelli, D., Cheung, N., & Garcia, A. (2021). Effect van warmtebehandeling op de hardheid en microstructuur van ASTM A532 witte gietijzeren blokken. Materialen, 14(9), 2388.
Yuan, C., Liu, Z., Wu, B., en Jiang, J. (2019). Intelligente diagnose van gietfouten op basis van machine learning en beeldherkenning. Journal of Intelligent Manufacturing, 30(3), 1193-1205.
Qian, L., Han, Q., Li, W., Sun, H., Zhao, Y., en Zhao, J. (2022). Effect van procesparameters op de microstructuur en mechanische eigenschappen van 17-4PH roestvrij staal door horizontaal centrifugaal gieten. Metalen, 12(1), 55.
Zhang, P., Xie, J., Liu, Z., Fu, P., en Peng, Y. (2022). Effecten van procesparameters op de microstructuur en mechanische eigenschappen van zandgieten ZL101 aluminiumlegering. Metalen, 12(1), 152.
Xu, L., Jing, L., Zhang, M., Zhao, J., Zhang, L., en Jia, Z. (2019). Numerieke simulatie van de dynamiek van metaalfronten en bijbehorend experimenteel onderzoek naar horizontaal centrifugaalgieten. Metalen, 9(2), 172.
