Genom att använda ett kraftfullt vakuumsystem och en optimerad process kan pressgjutning användas för tillverkning av strukturdetaljer, det vill säga bilkarosser och andra säkerhetskritiska applikationer. Kraven på dessa detaljer är bland annat att de måste ha en utmärkt slag- och utmattningshållfasthet  samt en hög töjningsgrad­.

Tillsammans med användningen av ett högvakuumsystem, måste ett antal ändringar göras i processen för att uppnå den höga prestandanivå som krävs för strukturdetaljer. 

  • Användning av gjutlegeringar med aluminium som har ett lågt järninnehåll för att maximera styrka och bockbarhet.
  • Metallbehandling och behandling för att optimera metallkvaliteten.
  • Speciell verktygsform med avseende på exempelvis insläpp, avluftning, vakuumkanal, design och så vidare.
  • Tätade verktyg och avancerade vakuumstyrningar för att uppnå önskade vakuumnivåer i formrummet
  • Styrd termisk behandling av gjutstyckena för att erhålla kombinationen bockbarhet-styrka

Vissa av dessa aspekter behandlas i större detalj längre ned på sidan.

En film från Georg Fischer visar exempel på strukturdetaljer i en bil:

 

Bilden nedan visar möjligheten för absorbering av energi. Bilden föreställer en krocktestad komponent. Den är tillverkad av två svetsade högvakuumgjutna detaljer. Den uppvisade möjligheten att absorbera energi är anmärkningsvärd för pressgjutning. Konventionellt pressgjutgods (även de som tillverkas med assistans av vakuum) uppvisar inte detta beteende.

 

Gjutlegeringar med lågt järninnehåll

Det finns ett antal aluminiumlegeringar som har utformats särskilt för pressgjutning med högvakuum. Med undantag för Magsimal 59 innehåller alla dessa legeringar relativt höga nivåer av kisel (mellan 6,5 och 11,5 %), och alla innehåller låga halter av järn (≤0,25 %), vilket bidrar till att ge en hög nivå av bockbarhet (töjbarhet). Lokal påsvetsning mot verktygsstålet minimeras genom tillsatsen av mangan med nivåer på 0,25 % – 0,8 %. I vissa fall ingår även strontium.

 

Behandling för att optimera metallens kvalitet

Eftersom gjutningar med högvakuum vanligtvis används i strukturella applikationer måste mycket större­ försiktighet iakttas för att optimera metallens kvalitet (jämfört med andra gjutningsprocesser). Därför måste legeringarna rengöras med flussmedel och filtrering och avgasas genom en roterande process.

Roterande avgasning inbegriper införandet­ av en inert gas under det flytande aluminiumets nivå. Detta görs genom att den roterande impellern skapar en enhetlig distribution av små bubblor med inert gas genom det flytande aluminiumet. Icke-upplöst gas, väte tillsammans med små föroreningsinneslutningar, såsom oxider, fästes till bubblorna och flyter upp till ytan av smältan där de kan avlägsnas.

Metallen måste alltid behandlas med största omsorg. Inaktiv överföring, upprepad filtrering och kontinuerlig avgasning i håll-/doseringsugnen utgör några av de vanligaste åtgärderna.

 

Robust gjutform, konstruktioner med ingjutssystem och avluftning

Ingjutsystemet som används vid gjutning med högvakuum är modifierat i jämförelse med konventionell gjutning. Gjutstycken med högvakuum tillverkas vanligen med ett betydligt högre antal inlopp, upp till 20 – 50 inlopp per detalj, i kontrast till de 3 – 5 inlopp som vanligen används för konventionella pressgjutningar. Till exempel har det rapporterats att en B-stolpe tillverkad med högvakuumgjutning för Audi A2 använde 46 inlopp på en detaljen. Se kapitlet om Alcan High-Q-Casting.

Avluftning och vakuumkanaler är lika viktiga för att garantera korrekt avledning under hela processsen för påfyllning utan injicering av metall till vakuumsystemet. Avluftning används också för att upprätthålla korrekt termisk balans i gjutformen eftersom de tunna väggarna på gjutstyckena introducerar betydligt mindre värme till gjutformen än konventionella mer tjockväggiga detaljer.

4705