Gjutkolvar
Högre processäkerhet med bättre gjutkolvar vid pressgjutning.
Inledning
Pressgjutning som komplicerad process påverkas av olika parametrar. Trots all utveckling av automatisering och övervakning av anläggningar blir inte alla parametrar kontrollerade respektive behärskade. Det finns faktorer som man länge inte beaktade men som har stort inflytande på kvalité och ekonomi vid produktionsprocessen.
En sådan aspekt är systemet av gjutkolv och gjutkammare i en kallkammare, vilkas korrekta funktion är förutsättningen för en reproduktiv formfyllning.
Hittillsvarande teknik
Gjutkolven transporterar i gjutkammaren smältan in i formen. Ett ännu så länge olöst problem av systemet är en otillräcklig täthet mellan kolv och gjutkammare. Viktigaste orsak är temperaturskillnaden inom gjutkammaren och mellan kolv och kammare. P.g.a. olik termisk expansion kommer gjutkolv och gjutkammare som passar i kallt tillstånd ej att passa efter uppvärmning. Resultatet är att spalten mellan kolv och gjutkammare fort överskrider kritiska storleken som möjliggör att flytande aluminium kan intränga. Detta innebär att aluminiumrester som sitter mellan kolv och kammare hindrar rörelsen av kolven och man får en ryckig rörelse. Det kan t.o.m. förekomma att kolven fastnar. Det betyder inte bara slitage på kolv och gjutkammare utan också mindre produktivitet p.g.a. många maskinavbrott för att byta kolv resp. gjutkammare.
Ännu svårare är det att bedöma inverkan på produktkvalitén. Med hänsyn till krav i tillverkningen av mer gjuttekniskt komplicerade gjutgodsgeometrier å ena sidan och processäkerhet å andra sidan kan en otillräckligt behärskad kolvrörelse vara orsak till oförklarliga kvalitetsproblem.
Allper gjutkolvteknologin
En gjutkammare är bara vid tillverkningen rak och inuti någorlunda rund. Så fort den kommer i drift kan den p.g.a. temperaturdifferenserna bli som en banan och inuti oval. Dessutom har man en varierande medelinnerdiameter över längden. Traditionella kolvar kan inte anpassa sig till det växlande förhållanden.
Efter intensivt arbete med det problemet bestämde sig firma Allper, tillverkare av gjutkolvar och kopparlegeringar, att gå från en monolitisk kolv. Den kolvkonstruktionen består av tre delar. Avgörande är användningen av en elastisk kolvring, som kan anpassa sig till olika diametrar. Samtidigt anpassade man designen av kolven för att optimera den till insatsen.
Vid det systemet monterar man inte kolven direkt på kolvstången. Man använder en speciell kolvhållare med borrningar och slitsar för en optimal fördelning av kylvattnet. Med en bajonettfattning är det lätt att montera kolven. Gjutkolven består av en koppar-legering med hög hållfasthet och speciell värmeledningsförmåga. Dessutom sitter en elastisk ring av varmarbetsstål med hög hållfasthet på ringen. Den är slitsad för att kunna anpassa sig till olika diametrar i gjutkammaren.
Vid behov kan man med en specialstång snabbt byta ut den. I avspänt tillstånd är ringdiametern något större än innerdiametern av gjutkammaren, vilket innebär att den således alltid ligger spänd mot väggen och optimalt tätar. Vid en omställning kan i vanliga fall den nuvarande gjutkammaren med några små modifikationer användas.
Fördelar
Denna konstruktion leder till tydliga fördelar angående slitage och kostnader. Tydligast ser man det på livslängden av en kolv. Ett större gjuteri i Tyskland klarade med en kolv Ø160 och en gjutvikt med över 30kg mer än 30.000 skott. Det behövdes 3 ringar. Maskinavbrott kunde minskas med 15 timmar.
Det amerikanska pressgjuteriet Muskegon Castings Corp., Muskegon, Michigan, konstaterade att den kostnadspecifika andelen av gjutkolven i kalkylen kunde halveras från 4 till 2 cents (omräknat 30 öre till 15 öre). Den traditionella gjutkolven var efter 2.000-3.000 skott sliten och behövde bytas. Nu är första bytet nödvändigt efter 25.000-27.000 skott. Dessutom måste då bara ringen bytas och kolven håller 3-4 ringar, således 75.000-100.000 skott innan den måste bytas p.g.a. värmesprickor.
För en mellanstor treskiftkörd pressgjutmaskin med uppskattat 7.000 maskintimmar/år och en takt i snitt med 1 minut kommer man till en besparing av cirka 60.000 SEK. Ytterligare fördelar som mindre avbrott och mindre slitage av gjutkammare tillkommer. Efter systembytet till den nya kolvsystemet brukar gjutkammare hålla upp till 3 gånger så länge.
Den optimala tätningen mellan ring och gjutkammare är en speciell fördel vid användning av vakuum.
Gjutkammarekoncept 
Eftersom gjutkolv och gjutkammare är ett gemensamt system räcker det inte alltid att bara optimera gjutkolven. Man måste också få grepp om gjutkammaren. Hos Allper har man arbetat länge med den frågan. Med många mätningar, beräkningar och datasimulering har man kommit fram till, att det finns fall där innerdiametern av gjutkammaren deformeras så mycket, att inte heller en ring kan utjämna differenserna. Här kommer den tempererade gjutkammaren in i bilden. Tempereringen sker med borrningar i gjutkammaren och en koppling till ett tempereringsaggregat så att man kan få en temperaturdifferens med maximal 150-200ºC i kammaren.
Slutsats 
Användningen av Allper-systemet började för ungefär 20 år sedan. I Skandinavien var man med från början och således snabbare än i andra delar av Europa. Idag använder man på cirka 250 maskiner i 80% av Skandinaviens gjuterier kolvar från Allper och det ökar ständigt.
