Co oznaczają tony w maszynie odlewniczej? Wyjaśniamy siłę zwarcia

Oznaczenia takie jak 400T czy 650T określają nominalną siłę zwarcia maszyny odlewniczej, czyli siłę, z jaką jej układ może utrzymywać połówki formy w zamknięciu podczas odlewania ciśnieniowego. To jeden z podstawowych parametrów uwzględnianych przy doborze maszyny do produkcji konkretnego detalu.

Dlaczego wykonanie niewielkiego odlewu wymaga tak dużej siły? Żeby to zrozumieć, warto przyjrzeć się temu, co dzieje się wewnątrz formy.

Dlaczego ciekły metal próbuje otworzyć formę

Forma odlewnicza składa się z części, które po zakończeniu cyklu rozchodzą się, umożliwiając wyjęcie detalu. Podczas odlewania muszą jednak pozostać dokładnie zamknięte.

Do jej wnętrza wtłaczany jest ciekły metal. Ciśnienie metalu działa na powierzchnie formy i powoduje powstanie siły próbującej rozsunąć jej połówki.

Można to porównać do zamkniętego pudełka, na którego ścianki coś mocno napiera od środka. Aby pudełko się nie otworzyło, trzeba je odpowiednio mocno przytrzymać. W maszynie odlewniczej tę funkcję pełni układ zwarcia.

Siła zwarcia przeciwdziała więc sile otwierającej formę, powstającej wskutek ciśnienia metalu.

Czy większe ciśnienie metalu zwiększa siłę zwarcia maszyny

Nie. Większe ciśnienie metalu zwiększa siłę próbującą otworzyć formę, ale nie zwiększa nominalnej siły zwarcia urządzenia.

Maszyna 400T pozostaje maszyną o nominalnej sile zwarcia 400 ton, niezależnie od tego, jakie ciśnienie metalu przyjmiemy w procesie. Zmiana tego ciśnienia wpływa natomiast na obciążenie, któremu układ zwarcia musi się przeciwstawić.

To rozróżnienie jest kluczowe:

• Nominalna siła zwarcia opisuje możliwości maszyny.

• Siła otwierająca formę wynika z oddziaływania metalu na formę.

• Wymagana siła zwarcia określa, jak mocno trzeba utrzymać daną formę zamkniętą w określonych warunkach produkcji, z odpowiednim zapasem.

Jeżeli obciążenie jest zbyt duże w stosunku do dostępnej siły zwarcia, może dojść do niewielkiego rozchylenia formy.

Dlaczego liczy się powierzchnia odlewu

O wymaganej sile zwarcia nie decyduje sama masa produktu. Duże znaczenie ma powierzchnia rzutu odlewu na płaszczyznę podziału formy.

Choć brzmi to technicznie, zasadę łatwo sobie wyobrazić. Patrząc na detal w kierunku otwierania formy, widzimy jego zarys. Powierzchnia tego zarysu przypomina powierzchnię „cienia” rzucanego przez detal.

Przy jednakowym ciśnieniu metalu większa powierzchnia rzutu oznacza większą siłę próbującą rozsunąć połówki formy.

Dlatego szeroki, płaski element może wymagać większej siły zwarcia niż zwarty detal o podobnej masie. Istotne jest również ułożenie produktu w formie, ponieważ wpływa na wielkość jego rzutu w kierunku otwierania.

W obliczeniach uwzględnia się także odpowiednie powierzchnie układu wlewowego i przelewów. Przy formie wielogniazdowej bierze się pod uwagę wszystkie odlewy powstające w jednym cyklu.

Jak ciśnienie i powierzchnia wpływają na siłę otwierającą

Podstawową zależność można zapisać w uproszczeniu:

Siła otwierająca formę = ciśnienie metalu w formie × efektywna powierzchnia rzutu

Przykładowo dla powierzchni rzutu wynoszącej 100 cm²:

• przy ciśnieniu metalu 400 bar siła otwierająca wynosi około 400 kN, czyli około 41 ton siły;

• przy ciśnieniu metalu 800 bar wynosi około 800 kN, czyli około 82 tony siły.

Podwojenie ciśnienia przy tej samej powierzchni powoduje więc podwojenie obliczeniowej siły otwierającej.

To uproszczony przykład, który wyjaśnia zasadę działania. Dobór maszyny wymaga uwzględnienia rzeczywistej konstrukcji formy, przebiegu procesu oraz zapasu technologicznego. Ciśnienie metalu w formie nie jest też tym samym co ciśnienie hydrauliczne wyświetlane na panelu maszyny.

Jak dużą siłę oznacza 400 ton

W branży odlewniczej siłę zwarcia często określa się potocznie w tonach. Ściślej chodzi o tony siły, a w dokumentacji technicznej spotyka się również kiloniutony, oznaczane symbolem kN.

Dla zobrazowania skali: 400 ton siły odpowiada w przybliżeniu ciężarowi 267 samochodów ważących po 1,5 tony.

Ta wartość nie określa masy maszyny ani maksymalnej masy odlewu. Informuje o możliwościach jej układu zwarcia.

Co się dzieje, gdy siła zwarcia jest niewystarczająca

Jeżeli metal napiera na formę z siłą większą niż ta, która utrzymuje ją zamkniętą, może dojść do rozchylenia jej połówek. Metal może wtedy przedostać się w szczelinę podziału i utworzyć wypływkę, wymagającą późniejszego usunięcia.

Wypływki nie zawsze świadczą jednak o zbyt małej sile zwarcia. Ich przyczyną może być również zużycie lub niedopasowanie powierzchni formy, niewłaściwe podparcie albo nieodpowiednie parametry procesu.

Dlatego przy ocenie problemu sprawdza się zarówno maszynę, jak i oprzyrządowanie oraz warunki odlewania.

Czy większa maszyna zawsze będzie lepsza

Większa siła zwarcia oznacza większe możliwości utrzymania formy zamkniętej, ale sama nie gwarantuje lepszego odlewu.

Maszynę należy dopasować do konkretnej produkcji. Oprócz siły zwarcia znaczenie mają między innymi ilość metalu potrzebna na jeden wtrysk, możliwości układu wtryskowego, wymiary formy, rozstaw kolumn oraz przestrzeń potrzebna do otwarcia formy i wyjęcia detalu.

Dobór urządzenia polega na połączeniu wszystkich tych wymagań, a nie na wybraniu największej dostępnej maszyny.

Odlewnictwo ciśnieniowe w JOPP POL

W JOPP‑POL w Ryczywole wykonujemy odlewy ciśnieniowe aluminium i cynku, wykorzystując maszyny o sile zwarcia do 650 ton.

Dobieramy maszynę i parametry procesu do konstrukcji detalu, formy oraz wymagań produkcyjnych. Łączymy projektowanie i wykonanie oprzyrządowania z odlewaniem, obróbką mechaniczną, wykończeniem powierzchni i kontrolą jakości.

Na zdjęciu przedstawiamy maszynę odlewniczą YIZUMI DM400 pracującą w naszym zakładzie.

Planujesz produkcję odlewów aluminiowych lub cynkowych? Prześlij nam rysunek techniczny, model 3D oraz przewidywaną wielkość zamówień. Pomożemy dobrać rozwiązanie do wymagań Twojego produktu.