Formy aluminiowe vs stalowe - które rozwiązanie wybrać w odlewnictwie ciśnieniowym?

Właściwości i zastosowanie form stalowych

Formy stalowe od lat stanowią podstawę produkcji wielkoseryjnej. Wykonuje się je ze stali narzędziowych o wysokiej twardości i odporności cieplnej.

Są niezwykle trwałe i odporne na ścieranie, dlatego idealnie sprawdzają się w procesach, w których forma wykonuje setki tysięcy cykli.

Zalety form stalowych:

• bardzo wysoka trwałość narzędzia,

• odporność na wysokie temperatury i ciśnienia,

• możliwość długotrwałej eksploatacji przy minimalnym zużyciu,

• stabilność wymiarowa przy dużych obciążeniach.

Wady form stalowych:

• wysoki koszt produkcji i obróbki,

• dłuższy czas wykonania,

• trudniejsza regeneracja i konserwacja,

• gorsze przewodnictwo cieplne - dłuższy cykl chłodzenia.

Stalowe formy są wybierane głównie przez zakłady produkujące ogromne serie elementów - np. w przemyśle motoryzacyjnym, gdzie trwałość i stabilność są absolutnym priorytetem.

Formy aluminiowe - nowoczesna alternatywa

Formy wykonane z aluminium to nowocześniejsza i coraz częściej stosowana alternatywa dla stali. Współczesne stopy aluminiowe (np. 7075 lub 5083) zapewniają bardzo dobrą wytrzymałość, przy jednoczesnej lekkości i znakomitym przewodnictwie cieplnym.

Zalety form aluminiowych:

• krótszy czas cyklu produkcyjnego dzięki szybkiemu chłodzeniu,

• niższe zużycie energii w procesie odlewania,

• niższy koszt wytworzenia formy,

• łatwiejsza obróbka i regeneracja,

• bardzo gładka powierzchnia odlewu,

• idealne rozwiązanie dla prototypów i małych oraz średnich serii.

Ograniczenia form aluminiowych:

• mniejsza odporność na ekstremalne ciśnienia i temperatury,

• krótsza żywotność w porównaniu ze stalą (choć wciąż wystarczająca dla większości zastosowań).

Dzięki postępowi technologicznemu różnice między formami stalowymi a aluminiowymi znacznie się zmniejszyły, a w wielu branżach aluminium zapewnia lepszy stosunek jakości do kosztu.

Porównanie właściwości form aluminiowych i stalowych

Trwałość: formy stalowe wytrzymują znacznie dłużej w produkcji masowej, natomiast aluminiowe są w pełni wystarczające dla krótszych serii i wdrożeń prototypowych.

Koszt: formy aluminiowe są tańsze w wykonaniu i konserwacji, co obniża koszt jednostkowy odlewu.

Czas cyklu: dzięki lepszemu przewodnictwu cieplnemu aluminium pozwala skrócić czas chłodzenia i cały cykl odlewania.

Energooszczędność: aluminium wymaga niższej temperatury roboczej, co zmniejsza zużycie energii.

Konserwacja: lżejsze formy aluminiowe są prostsze w obsłudze, naprawach i transporcie.

Powierzchnia odlewu: formy aluminiowe zapewniają bardzo gładką powierzchnię, ograniczając potrzebę dodatkowej obróbki.

W praktyce formy aluminiowe stosuje się w krótkich i średnich seriach, natomiast stalowe w produkcji wielkoseryjnej lub ciągłej.

Jak dobrać odpowiedni typ formy

Dobór formy zależy od kilku kluczowych czynników:

• rodzaju stopu (aluminium, cynk, magnez),

• planowanej liczby cykli produkcyjnych,

• kształtu i złożoności detalu,

• wymagań dotyczących dokładności i wykończenia,

• dostępnego budżetu oraz czasu realizacji projektu.

W wielu przypadkach najlepszym rozwiązaniem okazuje się strategia hybrydowa - formy aluminiowe w fazie projektowej i testowej, a stalowe w produkcji seryjnej.

Znaczenie doświadczenia producenta form

Bez względu na wybór materiału, o sukcesie projektu decyduje doświadczenie wykonawcy. Konstrukcja formy musi uwzględniać takie elementy jak układ wlewowy, system chłodzenia, wypychacze, tolerancje wymiarowe czy ewentualne naprężenia odlewu.

Dlatego coraz więcej firm decyduje się na współpracę z wyspecjalizowanymi producentami form, takimi jak ZOMN PRESS.
To polskie przedsiębiorstwo działające od 1979 roku, które łączy wiedzę inżynierską z praktyką odlewniczą. ZOMN PRESS projektuje i wykonuje formy aluminiowe oraz stalowe dopasowane do wymagań wielu branż, w tym motoryzacyjnej, elektrotechnicznej, meblarskiej i budowlanej.

Podsumowując

Formy aluminiowe i stalowe nie są dla siebie konkurencją, lecz uzupełniają się w zależności od potrzeb produkcyjnych.
Formy aluminiowe zapewniają lekkość, szybkość i ekonomię, natomiast stalowe gwarantują długowieczność i odporność na ekstremalne warunki pracy.

Dobór odpowiedniego rozwiązania najlepiej skonsultować z doświadczonym producentem, który potrafi dobrać konstrukcję formy do konkretnego procesu.

Na podstawie doświadczenia firmy ZOMN PRESS można śmiało stwierdzić, że formy aluminiowe stanowią kierunek rozwoju nowoczesnego i zrównoważonego odlewnictwa ciśnieniowego.