Sink eller aluminium til støpt komponent — beslutningsguide

De fleste materialvalg vi ser i forespørsler er tatt før noen har tenkt over dem. Aluminium er standardsvaret fordi aluminium er kjent, og fordi «lettere er bedre» er en tommelfingerregel som stemmer omtrent halvparten av gangene.

Her er en mer nyttig framgangsmåte: still seks spørsmål, i denne rekkefølgen.

De harde tallene først

	Sink	Aluminium (AlSi)
Tetthet	Vesentlig høyere	2,7 g/cm³ — ca. 1/3 av stål
Temperatur	Smelter ved ca. 380–390 °C	Støpes ved 680–700 °C
Maskintype	Varmkammer	Kaldkammer
Syklustid	Kortere	Lengre
Verktøylevetid	8–10× aluminium (kilde: Adolf Föhl)	Referansen
Minste godstykkelse	Ned mot 0,3 mm (kilde: Adolf Föhl)	Tykkere
Detaljgjengivelse	Skarpest	God
Dimensjonsstabilitet	Best	God
Overflate som støpt	Best	God
Varmebehandling	Nei	Ja, ved kokillestøping
Anodisering	Nei	Ja, med forbehold
Gjenger direkte i godset	Svært godt egnet	Godt egnet

Tabellen forklarer det meste. Men den avgjør ikke noe før du vet hva delen skal gjøre.

Spørsmål 1: Skal delen løftes eller bæres?

Hvis ja, er aluminium sannsynligvis riktig, og du kan nesten stoppe her.

Aluminium veier omtrent en tredel av stål, og forskjellen mot sink er stor nok til å merkes i hånden. På en brakett i et hjelpemiddel som brukeren skal løfte inn i en bil, på en del i et håndholdt redskap, eller på noe som sitter høyt oppe i et fartøy og påvirker stabiliteten — der er vekten et funksjonskrav, ikke en preferanse. Et eksempel er braketten til hjelpemiddelindustrien, presstøpt i aluminium.

Spørsmål 2: Gjør vekten en jobb?

Dette er spørsmålet folk glemmer å stille.

Masse demper vibrasjoner. I et høyttalerkabinett stråler et lett hus mer uønsket lyd enn et tungt. I en maskindel som skal ta opp svingninger fra en motor, gjelder det samme. I et møbelbeslag leses vekt i hånden som kvalitet av sluttbrukeren, og det er en reell produktegenskap selv om den ikke står i kravspesifikasjonen.

Er svaret ja, snur vurderingen. Da er sink ikke et kompromiss — det er spesifikasjonen. Se høyttalerhuset i sink og møbelbraketten i sink.

Spørsmål 3: Skal delen varmebehandles?

Hvis ja, er materialvalget avgjort: aluminium, og kokillestøpt. Se den kokillestøpte braketten som varmebehandles.

Herdemekanismen — løsningsgløding, bråkjøling og kontrollert eldning — tilhører herdbare aluminiumslegeringer. Sink kan ikke gjøre dette.

Merk samtidig at valget av aluminium her drar med seg et prosessvalg. Presstøpte aluminiumsdeler kan normalt ikke varmebehandles, fordi innestengt gass gir blærer ved oppvarming. Trenger du T6-styrke, må delen kokillestøpes, og det påvirker både verktøykostnad, syklustid og minimumsvolum.

Spørsmål 4: Hvor mye detalj, og hvor tynt?

Er delen liten, full av geometri og har tynne seksjoner, peker det mot sink.

Sink fyller tynne partier presist, gjengir skarpe kanter og fine teksturer bedre, og gir en overflate som ofte er ferdig rett fra verktøyet. På et lite hus med skruetårn, ribber og en tetteflate er dette forskjellen mellom en del som trenger etterbehandling og en som ikke gjør det.

Spørsmål 5: Hvor mange skal du lage, og over hvor lang tid?

Her kommer verktøylevetiden inn, og den overses nesten alltid.

Verktøyet slites av termisk sjokk ved hvert skudd. Aluminium, som støpes ved rundt 700 grader, sliter på stålet langt raskere enn sink, som smelter ved rundt 380. Adolf Föhl oppgir 750 000 til 2 000 000 skudd for sinkverktøy, åtte til ti ganger et tilsvarende aluminiumsverktøy.

Fordi kunden eier verktøyet i vår modell, er dette din kostnad. Skal serien løpe i mange år og i store antall, kan spørsmålet om ett eller tre verktøy overstige forskjellen i stykkpris. Regn på hele levetiden, ikke bare på første ordre.

Spørsmål 6: Hvor sitter delen, og hva skal den tåle?

Temperatur i drift. Sink har lavere brukstemperatur enn aluminium. Sitter delen nær en varmekilde, må dette sjekkes mot legeringen først.

Korrosjonsmiljø. Begge materialer må vurderes mot miljøet. I saltatmosfære er kobberinnholdet i en aluminiumslegering den enkeltfaktoren som betyr mest for korrosjonsmotstanden — og det er en detalj som avgjøres i legeringsvalget, ikke i lakken.

Overflatekrav. Skal delen anodiseres, er svaret aluminium. Men vær oppmerksom: støpelegeringer med høyt silisiuminnhold anodiseres mørkere og mer ujevnt enn ekstruderte profiler, fordi silisiumpartiklene ikke oksiderer. Skal en støpt del anodiseres og se pen ut, må både legering og forventning avklares tidlig.

De tre vanligste feilvalgene

«Aluminium fordi det er lettere.» Riktig når vekt er et krav. Feil når vekten ikke gjør noe fra eller til, og du samtidig ofrer detaljgjengivelse, dimensjonsstabilitet og verktøylevetid.

«Vi velger metallet med lavest kilopris.» Sink er tyngre enn aluminium, så prisen per del følger ikke prisen per kilo. Regn på delvekt, ikke materialpris.

«Vi har alltid brukt aluminium.» Den vanligste, og den dyreste. Materialvalget bør tas på nytt når geometrien endres, når volumet endres, eller når verktøyet uansett skal bygges om.

Det praktiske rådet

Be alltid om legeringsbetegnelsen på tilbudet, ikke en materialbeskrivelse. «Aluminium» er en materialfamilie. «EN AC-46000» er en spesifikasjon du kan sammenligne to leverandører på.

Betegnelsene som hører hjemme på tegningen

«Aluminium» og «sink» er metaller, ikke spesifikasjoner. Det er legeringsbetegnelsen som avgjør hva delen tåler, og den bør stå på tegningen.

På aluminiumssiden er de vanligste støpelegeringene AlSi — aluminium-silisium. Silisiumet gjør smelten flytende nok til å fylle tynt gods, og innholdet av kobber og magnesium avgjør resten: styrke, varmebehandlingsevne og korrosjonsbestandighet.

På sinksiden heter legeringene Zamak — sinklegeringer, etter sink, aluminium, magnesium og kobber. De skiller seg først og fremst i kobberinnhold, og valget mellom dem handler om hardhet og dimensjonsstabilitet over tid.

Råvaren kommer som ingot (barre) og smeltes om i støperiet. Der aluminiumet er sekundæraluminium — omsmeltet skrap legert opp mot standard — er energibruken en brøkdel av primærmetallets, uten at materialdataene endres.

Skal delen varmebehandles, oppgis resultatet som tilstand og ikke som prosess: T5 — tilstand etter kontrollert avkjøling rett fra støpetemperatur, og T6 — tilstand etter oppløsningsgløding og kunstig eldning. T6 gir vesentlig høyere styrke, og hører til kokillestøpte aluminiumsdeler — presstøpte deler varmebehandles normalt ikke.

Og kostnaden per del?

Den kommer til slutt, ikke først, og den er mindre enkel enn den ser ut.

Kiloprisen på begge metallene svinger med markedet, og sink veier mer enn aluminium. Prisen per del følger derfor ikke prisen per kilo, og du må regne på delvekt for å få et meningsfullt svar.

Så trekker syklustiden i motsatt retning: sink kjøres i varmkammermaskiner og har som regel kortere syklus enn en tilsvarende aluminiumsdel. Kortere syklus er lavere maskinkostnad per del.

Og til slutt trekker verktøylevetiden inn igjen, som er den posten flest glemmer.

Summen er at materialvalget sjelden avgjøres av materialprisen alene. Det avgjøres av hva delen skal gjøre — og deretter regnes prisen ut på det som faktisk er riktig materiale.

Si i forespørselen hva delen skal gjøre, ikke bare hva den skal veie. Send tegningen eller skissen, så svarer vi på materialvalget med en begrunnelse etter en teknisk vurdering. Tjenestene finner du under sinkpresstøping og støping av aluminium. Send forespørsel.