miniatyr|Gjutning av järn.
Gjutning är en tillverkningsmetod där ett flytande material, ofta kallat smälta, fyller ut en formhålighet i en gjutform och får stelna.
Det material som tillsatts i gjutformen blir vanligtvis hårt efter en kemisk process (betong, gips, härdplast) eller under ett förlopp där materialet svalnar och återgår till fast form från att ha varit uppvärmt till smältpunkten.
Till gjuteritekniken räknas vanligen också gjutmetallers metallurgi och metallografi liksom ugns- och smältteknik, formmaterialkunskap, metoder för formtillverkning, rensning av gjutgods och gjuteriets mekanisering med bland annat transporter. Genom gjutning går det att tillverka antingen en färdig detalj eller också ett halvfabrikat som är ett ämne för vidare bearbetning genom svarvning, fräsning etcetera.
Historia
Gjuteriteknik är som industriell verksamhet en av de äldsta och mest grundläggande. Som hantverk daterar gjuteritekniken sitt ursprung till bronsåldern 2 000 à 3 000 år f Kr. Då började föremål av brons gjutas med hjälp av formar av lerjord. Samma material, lera eller lerjord, till formar användes när järnet började gjutas under yngre medeltid vilket blev möjligt med införandet av masugnen.
År 1707 introducerade britten Abraham Darby I (den äldre) en metod för gjutning av skålar i sandform och fick patent registrerat för den. Darbys metod var grundläggande för den moderna gjuttekniken där två eller flera motstående gjutflaskor med gjutsand används.
Ett modernt gjuteri har mycket liten likhet med den ”filial av helvetet” som man förr gärna ville jämställa ett stort gjuteri med.
Metallgjutning
En gjutprocess består huvudsakligen av följande sex steg.
Form- och kärntillverkning Smältning av material Avgjutning Stelning Urslagning Efterbehandling
Vid smältning av metallen bör smältans flytbarhet beaktas. Smältans värme anpassas för att optimera hela gjutförloppet. Flytbarheten påverkas av smältans temperatur, viskositet och flödeshastighet. När sedan smältan fyller formen är det viktigt att hela formen fylls tillräckligt snabbt.
Gjutmetoder
Formar för gjutning delas in i de två huvudkategorierna engångsformar och permanenta formar. Engångsformar förbrukas vid gjutningen medan permanenta formar används flera gånger (kokillgjutning, pressgjutning).
+Förteckning över gjutmetoder Formmaterial Engångsform Gjutning i sandform Maskinformning Mekaniserad flaskformning Råsand Automatiserad flaskformning Bullautomatformning Slungformning Råsand eller torrsand Skalformning Hartsklädd sand Handformning Konventionell handformning Råsand eller torrsand Formning med kontinuerlig blandare Formmassa som härdas Vakuumformning Ren sand utan bindemedel Gjutning i keramisk form Vaxursmältningsmetoden, cire perdue Keramiskt material Shaw- och Unicastmetoderna Material i formverktyg Permanent form Kokillgjutning Statisk kokillgjutning Gjutjärn och/eller stål Lågtryckskokillgjutning Pressgjutning Varmkammarmetoden Stål Kallkammarmetoden Centrifugalgjutning Gjutjärn, koppar eller stål Stränggjutning Koppar, gjutjärn, stål, grafit, aluminium beroende på gjutmetall
Övriga gjutmetoder Bindstyckemetoden Götgjutning
Form- och kärnmaterial Vid sandgjutning används flera olika typer av form- och kärnmaterial samt till formmaterialet passande bindemedel. Bassanden utgörs oftast av kvartssand. Stålgjuterier använder på grund av förhållandevis höga gjuttemperaturer i viss utsträckning en mer dyrbar olivinsand. När extra höga krav på formhållfasthet gäller så används kromitsand. När råsand, och i viss utsträckning även de övriga formmaterialen, används så brukar sanden också återanvändas. Efter urslagningen leds formmaterialet till en sandberedning. Där sker krossning av eventuella klumpar, skiktning och i fallen med rå- och torrsand tillsats av bland annat bindemedel.
+Formmaterial vid gjutning i sandform Benämning Bindemedel Användningsområde Anmärkning Råsand Lera, vanligen bentonit Formar Används helt otorkad eller yttorkad Torrsand Lera, vanligen bentonit Formar, kärnor Torkas i ugn Cementsand Cement Furansand Furan, fenol, karbamid eller blandning av dessa Härdning med fosforsyra eller sulfonsyra Vattenglasbunden sand Vattenglas Härdning med CO2 eller estertillsats Skalsand Fenolharts Kräver uppvärmda modeller och kärnlådor Vakuumformningsförfarande Inget bindemedel används, sanden binds genom inpackning under vakuum i plastfolie Formar Varmlådeförfarande Furan- eller fenolharts Kärnor Uppvärmd kärnlåda startar en exotermisk härdningsreaktion Cold box-förfarande Fenolharts och isocyanat En katalysator i dimform blåses genom kärnlådan och startar härdningen Oljesand Torkande olja, så kallad kärnolja Torkning (bakning vid 200–300 °C)
Gjutgodsdefekter
Hundraprocentigt felfritt gjutgods är enligt all erfarenhet oerhört svårt att framställa. Vid gjuteridrift måste det kalkyleras med en viss andel gjutna detaljer behäftade med olika fel som gör dem otjänliga för sin uppgift. Kassering under en viss nivå är ofta tekniskt och ekonomiskt ogenomförbart. Det finns vanligen en ekonomisk kassationsgräns. Var gränsen går beror av en mängd faktorer som typ av gjutmetall, godsets karaktär, seriestorlek och så vidare.
Många termer för gjutgodsfel härstammar från äldre tiders gjuterier och kan vara något missvisande. Exempelvis termen sandfall härleder från att sand helt enkelt fallit ner i formen. Det som syns på gjutstycket är emellertid inte sandfallet utan en så kallad sandinneslutning. Termerna nedan är inriktade på händelser som ger synbara fel på gjutstycket. Gjutgodsdefekter kan vara antingen primära eller sekundära allteftersom de uppträder ensamma eller i kombination med fler fel.
Exempel
Om smältan flyter för långsamt (exempelvis på grund av temperatur, tryck eller formens dimensioner) så inträffar kallflytning. Kallflytning innebär att metallen stelnar innan formen fyllts vilket ofta inträffar vid krökar. Vid stelningsförloppet kan stelningskrympning och svalningskrympning inträffa. Den tidigare kan orsaka krympporer eller sugningar medan den senare kan orsaka spänningar och sprickor. När detaljen stelnat och den ska tas ur kokillen så är det viktigt att detaljen och kokillen utformats så att detaljen inte skadas av att formen delas. Dessutom bör rensning och efterbehandling tas i beaktande vid utformning av detaljen och formen för att minska detaljens kostnad.
Allmänna dimensionsfel Måttfel För kraftig godstjocklek För klen godstjocklek
Förskjutningsfel Partförskjutning Kärnhålsförskjutning Delförskjutning
Fel i gjutstyckets form Saknat eller defekt hål Saknad eller defekt del Intryckning Skevhet
Gods saknas på gjutstycket Ej fullgjutet Utrinning Kallflytning Avslagning och spänningsbrott Slipnings- och mejslingsfel Kapningsfel
Utåtgående ytfel Grov yta Vidhäftad sand Inträngning Partgrad Sprickgrad Utbuktning Sandfallsrusa Skärningsrusa Inslagningsrusa Skorv
Inåtgående ytfel Råttsvans Skolla Sandsår Garskum Brännsår Partfåra
Sugningar Sjunkning Öppen sugning Inre sugning Sugningsporer Mikrosugning
Gasblåsor Ytblåsa eller utfylld ytblåsa Blank eller belagd blåsa Kapillärblåsor Småblåsor
Inneslutningar Sandinneslutning Slagginneslutning Oxidinneslutning Saltinneslutning Blackinneslutning Kallpärla
Vällningsfel Kallveck och kallsöm Kärnrökssöm Invällningsfel
Sprickor Varmspricka Sugningsspricka Kallspricka Slagspricka
Till övriga fel räknas bland annat metallfel som främst omfattar analysfel och felaktigt vald metallkvalitet. Ett äldre uttryck för att åstadkomma defekt gjutgods är att ”bomma” eller ”gjuta varg”.
Hjälpmedel Idag används datorsimuleringar i allt större utsträckning. Datorsimuleringar hjälper till att beräkna hur smältan fyller formen samt hur smältan kommer stelna, den gjutna detaljens mekaniska egenskaper samt risk för defekter. Genom att man slipper pröva sig fram kortas utvecklingstiden för nya produkter samtidigt som man kan ta fram produkter som är lättare och har bättre mekaniska egenskaper.
Gjutbara material Exempel på material som kan gjutas är ferrometaller som järn, icke-ferrometaller som mässing och brons, gips, vax, stearin, plast, betong, aluminium, glas, tenn och lera.
Se även
Patris P E Guerin Skägg (överskottsmaterial)
Källor
Noter
Kategori:Gjutning