Tenkostěnné odlitky jsou obvykle definovány jako díly s tloušťkami stěn pod 3 mm u železných slitin a pod 2 mm u neželezných slitin (např. hliníkových, hořčíkových). Poměr plochy povrchu k objemu je vysoký, což způsobuje rychlou útratu tepla. Na rozdíl od silných částí, kde se dutina formy snadno naplní, vyžadují tenké části přesné řízení tekutosti, rychlosti plnění a chování při tuhnutí. Úspěšná výroba vyžaduje celostní přístup zahrnující výběr slitiny, konstrukci nástrojů a optimalizaci procesu.
1. Hlavní výzvy v lití tenkostěnných dílů
Neúplné plnění (misrun): Tavený kov tuhne dříve, než dutina bude kompletně naplněna, zejména na koncích nebo v tenkých žebrech.
Chladné spoje: Dvě proudící fronty se setkají, ale nedojde k jejich správnému spojení kvůli nízké teplotě, což vytváří lineární defekt.
Pórovitost plynem a turbulence na povrchu: Vysoké rychlosti plnění mohou způsobit zachycení vzduchu, zatímco nedostatečné odvětrávání vedou k vzniku protitlaku.
Horké trhání a deformace: Tenké části ochlazují a smršťují se rychleji než přilehlé silnější části, což vyvolává tahové napětí a praskliny.
Erozivnost formy: Vysokorychlostní proudění kovu může erodovat pískové jádra nebo povrchy matric v tenkých vtokových kanálech.
2. Dizajnové hlediska
2.1 Rovnoměrnost síly stěn
Vyhněte se náhlým změnám tloušťky stěny. Plynulé přechody snižují tepelné napětí a horké skvrny. Pokud je variace nevyhnutelná, začleněte zaoblené hrany (poloměry ≥ 0,5× tloušťka), aby se zlepšil tok a snížila se koncentrace napětí.
2.2 Minimální praktická síla stěn
Minimální tloušťka závisí na tekutosti slitiny:
- Hliníkové slitiny: 0,8–2 mm
- Hliníkové slitiny: 1,2–8 mm
- Zinkové slitiny: 0,5–0 mm (slévání v horké komoře)
- Měděné slitiny: 2,0–0 mm
- Šedá litina: 3,0–0 mm (pískové lití)
Pod těmito limity se dramaticky zvyšuje míra neúplného plnění.
2.3 Žebra a výztuhy
Přidejte malé žebra nebo vroubkování, abyste zvýšili tuhost bez zvyšování nominální tloušťky stěny. Tyto prvky také usměrňují tok a snižují deformace.
3. Úvahy o technologických parametrech procesu
| Parametr | Doporučení pro tenké stěny |
| Teplota lití | Zvýšte teplotu o 30–50 °C nad normální hodnotu, aby se prodloužila tekutost, ale vyhýbejte se nadměrnému zachycení plynu. |
| Teplota formy | Předehřejte formy (například lisovací matrice na 200–300 °C), aby se zpomalilo ochlazování. |
| Čas plnění | Minimalizace – vyplňte dutinu během <0,1 sekundy u malých tlakových odlitků; u pískových odlitků použijte vysoký hlavní tlak. |
| Odvzdušňování | Zvětšete plochu odvětrávání a počet větracích otvorů pro odvod zachyceného vzduchu. |
| Poloha vstupu | Umístěte vtoky u nejtlustších částí a směřujte tok k tenkým místům; vyhýbejte se více vtokům, které mohou způsobit studené spoje. |
4. Výběr slitiny
Používejte slitiny s úzkým rozsahem tuhnutí (například eutektické nebo téměř eutektické složení), aby se snížilo vznik horkých trhlin. U hliníku nabízí A356 (Al-Si-Mg) dobrou tekutost a odolnost proti trhlinám. U hořčíku je pro tenké tlakové odlitky široce používán AZ91D. Vyhněte se slitinám s dlouhým rozsahem tuhnutí (například některým mosazným slitinám) u extrémně tenkých částí.
5. Technologie forem a jádření
- Pískové odlévání: Použijte jemnější písek (AFS 55–65) s pojivy s nízkou tvorbou plynu, aby se zlepšil povrchový finiš a snížilo se tření. U tenkých částí aplikujte chladiče pro směrové tuhnutí.
- Tlakové odlévání (vysoký tlak): Tenké stěny těží z vysoké rychlosti vstřiku (3–5 m/s) a vysokého tlaku (80–120 MPa). Pro odstranění pórovitosti použijte vakuumovou asistenci.
- Odlévání do voskového modelu: Použijte tenčí primární vrstvu pro lepší reprodukci detailů; řiďte teplotu pláště, aby nedošlo k předčasnému ochlazení.
6. Důsledky po lití
Tenkostěnné odlitky jsou náchylné k deformacím během vyndávání z formy, ořezávání a tepelného zpracování.
- Ochlazování: Dovolte rovnoměrné ochlazování ve formě nebo na chladící konstrukci, aby se zabránilo kroutení.
- Tepelné zpracování: Používejte kontrolované kalení (například horkou vodou nebo polymerovým kalením) místo studené vody, aby se minimalizovala deformace.
- Manipulace: Podpírejte tenké části během opracování (broušení, ořezávání), aby nedošlo k ohýbání nebo prasknutí.
7. Kontrolní seznam prevence vad
✓ Ověřte simulaci naplnění formy (například pomocí MAGMA, ProCAST), abyste identifikovali potenciální místa nedostatečného naplnění.
✓ Současně zvyšte teplotu lihování a teplotu formy.
✓ Použijte přeplňovací studny nebo odvzdušňovací otvory v nejvzdálenějších tenkostěnných koncích.
✓ Naneste ochranný povlak na pískové formy, aby se snížilo tření a únik tepla.
✓ U lisování pod vysokým tlakem snižte sílu kuličky, aby se udržela přenos tlaku.
✓ Prohlédněte si časně vzorky pomocí radiografie nebo kapalinové penetrace; upravte vstupní kanály podle stop toku.