ریخته گری ماشین آلات صنعتی | راه حل های دقیق ریخته گری

1. مقدمه

ریخته گری ماشین آلات صنعتی پایه و اساس تولید تجهیزات سنگین مدرن است.

آنها تولید بزرگ را فعال می کنند, مجتمع, و مؤلفه های بادوام که ساخت آن از طریق سایر فرآیندهای دیگر دشوار یا غیر اقتصادی خواهد بود.

با ترکیب هندسه پیچیده, جزئیات عملکردی یکپارچه مانند دنده ها, روسای, و معابر سیال, و خواص متالورژی کنترل شده در یک عمل, بازیگران مزایای بی نظیری در عملکرد دارند, قابلیت اطمینان, و راندمان هزینه.

از معدن و انرژی گرفته تا خودرو, کشاورزی, و ساخت, ریخته گری نقش مهمی در تحویل ماشین هایی دارد که در برابر بارهای شدید مقاومت می کنند, محیط های ساینده, و چرخه های وظیفه طولانی.

2. چرا بازیگران در صنعت سنگین اهمیت دارند

ریخته گری سه مزیت تعیین کننده برای ماشین آلات صنعتی ارائه می دهد:

• ادغام عملکرد و کاهش تعداد قسمت. یک محفظه بازیگران تنها می تواند چندین صفحه جوش داده شده را جایگزین کند, اتصال دهنده ها و زیر مجموعه های ماشینکاری شده.
  این باعث کاهش زمان مونتاژ می شود, اتصالات مستعد خستگی, و نیازهای طولانی مدت نگهداری.
• متالورژی سفارشی. ریخته گری ها می توانند یک پالت گسترده ای از آلیاژها-از آهن خاکستری گرفته تا سوپر آلوهای نیکل پایه-را به طراحان این امکان دهند که مقاومت سایش را بهینه کنند, سختی, توانایی دما و مقاومت در برابر خوردگی در جایی که اهمیت دارد.
• اندازه و اقتصاد. اجزای بسیار بزرگ (پمپ, توربین, قاب های بیل مکانیکی) اغلب برای ساخت یا ماشین از جامد غیر اقتصادی هستند; ریخته گری تنها مسیر عملی در مقیاس و هزینه معقول است.

در سطح سیستم این نقاط قوت به قابلیت اطمینان بالاتر تبدیل می شوند, کمتر اتصالات خدمات, و هزینه کل چرخه عمر کل برای بسیاری از کلاس های تجهیزات صنعتی.

3. انتخاب مواد برای بازیگران ماشین آلات صنعتی

ریخته گری ماشین آلات صنعتی باید در شرایط عملیاتی شدید مانند بارهای زیاد قابل اعتماد باشد, ساینده ساینده, دوچرخه سواری حرارتی, و محیط های خورنده.

بنابراین انتخاب مواد یک تصمیم مهندسی استراتژیک است که مستقیماً بر ایمنی تأثیر می گذارد, کارایی, و هزینه چرخه عمر.

ملاحظات اصلی در انتخاب مواد

• خصوصیات مکانیکی: استحکام کششی, سختی, مقاومت در برابر خستگی, سختی, و مقاومت در برابر پوشیدن.
• رفتار حرارتی: امکان مقاومت در برابر دمای عملیاتی بالا, خستگی حرارتی, و اتلاف گرما.
• مقاومت در برابر خوردگی: برای ماشین آلات در معرض آب بسیار مهم است, مواد شیمیایی, یا محیط های کشاورزی.
• قابلیت جابجایی و قابلیت جوشکاری: مهم برای اتمام پس از بازی, تعمیرات, یا ادغام با سایر مؤلفه ها.
• هزینه و در دسترس بودن: تعادل عملکرد با اقتصاد تهیه و چرخه عمر.

آلیاژها و برنامه های مشترک

4. فرآیندهای اصلی ریخته گری برای ماشین آلات صنعتی

عملکرد و مقرون به صرفه ریخته گری ماشین آلات صنعتی به انتخاب فرآیند ریخته گری بسیار وابسته است.

هر فرآیند از نظر قابلیت اندازه مزایای مشخصی را ارائه می دهد, دقت, پایان سطح, و اقتصاد تولید.

5. طراحی برای ریخته گری (DFC) اصول برای ماشین آلات صنعتی

DFC ضایعات را کاهش می دهد, چرخه ها را کوتاه می کند و از تغییرات پرهزینه در طراحی مرحله جلوگیری می کند. عملی, قوانین درجه مهندسی:

• ضخامت دیواره یکنواخت. ضخامت ها را ثابت نگه دارید; جایی که تغییرات رخ می دهد, از انتقال تدریجی استفاده کنید (فیله, بخش های مخروطی) برای کاهش نقص انقباض.
• پیش نویس و کمرنگ. زاویه های پیش نویس را برای حذف هسته تهیه کنید; کمبود پیش نویس باعث شکستگی اصلی می شود, جراح, و الگوهای گیر.
• خطوط فراق را ساده کنید. زیرپوش ها را به حداقل برسانید و سطوح فراخوان شفاف را برای نیمی از قالب طراحی کنید تا پیچیدگی اصلی را کاهش دهید.
• دسترسی هسته و دریچه. اطمینان حاصل کنید که هسته ها می توانند از بین بروند و دریچه ها از ورود گاز جلوگیری کنند; چاپ ها و فرار های اصلی را ارائه دهید.
• شعاع گوشه های تیز نیست. گوشه های تیز استرس را متمرکز کرده و انقباض را تقویت می کنند; شعاع و فیله های سخاوتمندانه اضافه کنید.
• برنامه ریزی برای ماشینکاری را برنامه ریزی کنید. کمک هزینه های ماشینکاری مداوم را در سطوح بحرانی مشخص کنید (به عنوان مثال, +3-6 میلی متر برای بازیگران بزرگ; برای مناطق دقیق کوچکتر), و سطوح Datum را به وضوح علامت گذاری کنید.
• از حفره های به دام افتاده خودداری کنید. اگر اجتناب ناپذیر باشد, طراحی برای هسته های باز یا از هسته های محلول/هسته های چاپی 3D که امکان حذف ایمن را دارند.
• مادی- و تحمل های آگاهانه. از استانداردهای تحمل خاص ریخته گری استفاده کنید (ISO 8062 یا مشابه) به جای ماشینکاری تحمل برای سطوح خوانده شده.
• همکاری اولیه ریخته گری. جلسات DFCAST را زود انجام دهید - ریخته گری می تواند با مشاوره در مورد دروازه ، هزینه و ریسک را کاهش دهد, قیام, لرز و مراحل عملیات حرارتی.

6. کاربردهای صنعت بازیگران ماشین آلات صنعتی

ماشین آلات معدن

خواسته های کلیدی: سایش شدید, تأثیر, سایش کشویی, قرار گرفتن در معرض دوغاب ساینده.
قطعات بازیگران معمولی: فک های سنگ شکن, آستر آسیاب سنگ زنی, مانتوهای مخروطی/شکن, پروانه های پمپ سنگ معدن, Trunnions آسیاب, آداپتورهای دندان.
مواد ترجیحی: آهنین ریخته گری سفید کروم با کاربیدهای سخت برای سایش ساینده; منگنز (حیاط) فولادی که در آن به تأثیر زیاد و سخت سازی کار نیاز است; نیکل آلیاژها در خدمات دوغاب خورنده.

انرژی & نیروگاه

خواسته های کلیدی: درجه حرارت بالا, بارگذاری چرخه ای, پروفایل های دقیق (مبحی بدو), مقاومت در برابر خوردگی.
قطعات بازیگران معمولی: تیغه های توربین & وانت, توربین, پروانه های پمپ/کمپرسور, بدنهای, عناوین هشدار دهنده گرما.
مواد ترجیحی: فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای مبتنی بر نیکل (برای بخش های داغ); ریخته گری های آلومینیوم و فولادی برای قطعات کمکی تعادل گیاه.

خودرو

خواسته های کلیدی: اقتصاد حجم, کاهش وزن (راندمان سوخت/انرژی), کنترل NVH و عملکرد تصادف.
قطعات بازیگران معمولی: بلوک موتور, موارد نقدی, قطب های چرخ, دستگیره, طبل/روتورهای ترمز, خانه های موتور.
مواد ترجیحی: آلیاژهای آلومینیوم برای وزن سبک (ریخته گری, ریخته گری); آهن انعطاف پذیر و آهن گرافیت فشرده در موتورهای سنگین تر برای سفتی و میرایی.

ماشین آلات کشاورزی

خواسته های کلیدی: استحکام, قابلیت خدمات میدانی, مقاومت در برابر خوردگی در برابر خاک/کود.
قطعات بازیگران معمولی: جعبه دنده, موارد دیفرانسیل, براکت, محل های PTO.
مواد ترجیحی: آهنین را برای هزینه و دوام ریخته می شود; آهن انعطاف پذیر برای اجزای ساختاری بحرانی; برنز برای بوش ها.

ماشین آلات ساختمانی

خواسته های کلیدی: بارهای استاتیک و پویا بالا, سختی, و قطعات سایش قابل تعویض قابل اعتماد.
قطعات بازیگران معمولی: قاب, رونق, دندانهای سطل و آداپتورها, محوطه نهایی درایو.
مواد ترجیحی: فولادهای با مقاومت بالا و آهنین انعطاف پذیر; روکش سایش کروم یا تنگستن-کربید برای دندان ها و آستر ها.

7. پایداری در بازیگران ماشین آلات صنعتی

پایداری به یک عامل تعیین کننده در تولید مدرن تبدیل شده است, وت ریخته گری ماشین آلات صنعتی از این قاعده مستثنی نیست.

در حالی که صنایع با فشار بیشتری از سوی تنظیم کننده ها روبرو می شوند, مشتری, و سرمایه گذاران برای کاهش ردپای کربن, ریخته گری ها و OEM در حال اتخاذ فن آوری های سبزتر هستند, شیوه های اقتصاد دایره ای, و استراتژی های کارآمد منابع.

راندمان انرژی در ریخته گری ها

• عملیات ذوب حساب حداکثر 60% از کل مصرف انرژی یک ریخته گری.
  انتقال از کوره های سنتی Cupola به کوره های القایی و برقی قوس به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد.
• سیستم های بازیابی گرمای زباله می توانند انرژی خود را از گازهای دودکش ضبط کرده و از آن در مواد بار گرم شده یا قالب های خشک کردن استفاده مجدد کنند.
• نظارت بر داده محور و ادغام شبکه هوشمند بیشتر استفاده از برق را بهینه می کند, تراز کردن با اهداف جهانی دفعبن سازی.

بازیافت و دایره مادی

• بازیگران یک مزیت طبیعی دارند: بازیافت قراضه. تا 90% از مواد اولیه ریخته گری آهنی از فولاد و آهن بازیافت شده ناشی می شود, کاهش چشمگیر تقاضای مواد اولیه.
• آلیاژهای غیر آهنی مانند آلومینیوم و مس نیز می توانند با حداقل از دست دادن اموال ترمیم شوند, ساخت ریخته گری به یکی از فرآیندهای تولید دایره ای.
• تفکیک قراضه و بازیافت حلقه بسته از کیفیت مداوم آلیاژ و هزینه های کمتری برای تهیه آن اطمینان حاصل کنید.

کنترل انتشار و کاهش زباله

• گرد و غبار و کنترل ذرات: فیلترهای Advanced Baghouse و اسکرابرهای مرطوب انتشار گازهای گلخانه ای را در هنگام قالب گیری و ذوب به حداقل می رسانند.
• نوآوری سیستم اتصال: اتصال دهنده های آلی سنتی VOC ها را در حین بازیگری منتشر می کنند. اتصال دهنده های معدنی جدید ضمن بهبود ایمنی در محل کار ، انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهند.
• احیای ماسه: گیاهان احیا خودکار می توانند 80-95 ٪ ماسه ریخته گری را بازیافت کنند, کاهش زباله های دفن زباله و هزینه مواد اولیه.

در استفاده نهایی سبک و کم وزن

• در بخش های ماشین آلات خودرو و کشاورزی, تغییر دادن به آهن گرافیتی آلومینیوم و فشرده (CGI) ریخته گری وزن را کاهش می دهد, مصرف سوخت, و انتشار گازهای گلخانه ای در حین کار.
• برای تجهیزات ساختمانی و معدن, طراحی بازیگران یکپارچه چندین مجموعه جوش داده شده را جایگزین می کند, ماده صرفه جویی در مواد, بهبود قابلیت اطمینان, و ساده سازی تدارکات.

8. بازیگران ماشین آلات صنعتی در مقابل. تولید جایگزین

9. روند نوآوری در بازیگران ماشین آلات صنعتی

پیشرفت های فن آوری در حال تغییر بازیگران ماشین آلات صنعتی است, فعال کردن عملکرد و کارآیی بالاتر:

3چاپ D برای ریخته گری

• 3الگوهای/هسته های چاپ شده: اتصال اتصال دهنده ها در ساعت ها هسته ها و الگوهای ماسه ای تولید می کند (در مقابل. هفته هایی برای الگوهای سنتی), فعال کردن نمونه سازی سریع بازیگران ماشین آلات سفارشی (به عنوان مثال, یک قطعه سنگ معدن یک طرفه).
• چاپ فلزی مستقیم (DMP): برای ارزش بالا, قطعات با حجم کم (به عنوان مثال, ماشین آلات پشتیبانی زمین هوافضا), DMP ریخته گری های استیل ضدزنگ با هندسه های پیچیده تولید می کند (مشبک) که هستند 30% سبک تر از بازیگران معمولی.

طراحی شبیه سازی

• شبیه سازی فرآیند ریخته گری: نرم افزاری مانند Magmasoft و Simcenter 3D نقص را پیش بینی می کند (انقباض, صفحه وار) قبل از تولید - کاهش چرخه های نمونه سازی توسط 50% و نرخ نقص توسط 30%.
• تحلیل عنصر محدود (عیاشی): برای پیش بینی عملکرد ریخته گری ماشین آلات تحت بار ، داده های ریزساختار ریخته گری را در مدل های FEA ادغام می کند., بهینه سازی یک ریخته گری بازوی بیل مکانیکی برای تحمل 15% بار بیشتر بدون افزایش وزن.

مواد پیشرفته

• آهن انعطاف پذیر با استحکام بالا (hsdi): نمرات جدید (به عنوان مثال, درجه ASTM A536 120-90-02) قدرت کششی را تا 827 MPA-برای جایگزینی فولاد جعلی در برنامه های بار بالا ، بازیگران را قادر می سازد (به عنوان مثال, شفت های توربین بادی).
• بازیگران کامپوزیت: کامپوزیت های ماتریس فلزی (به عنوان مثال, آلومینیوم تقویت شده با کاربید سیلیکون) تولید ریخته گری با 2 برابر مقاومت سایش آلومینیوم خالص - Ideal برای قطعات ماشین آلات کشاورزی.

10. پایان

بازیگران ماشین آلات صنعتی برای صنعت سنگین ضروری هستند زیرا اندازه آنها را فعال می کنند, عملکرد یکپارچه و متالورژی متناسب با هزینه رقابتی.

در حالی که بخش بالغ است, همگرایی ابزار افزودنی, شبیه سازی پیشرفته, اتهام اتوماسیون, و اقدامات پایداری در حال تغییر شکل مجدد آنچه ممکن است - کاهش زمان سرب, بهبود کیفیت و پایین آمدن ردپای محیطی.

متداول

مهمترین عوامل هنگام مشخص کردن ریخته گری چیست؟?

مکالمه های مواد و مواد گرمایش را پاک کنید, اهداف تعریف شده سختی یا خاصیت مکانیکی, کمک هزینه های ماشینکاری صریح, و الزامات NDT/بازرسی.

مشارکت اولیه ریخته گری برای بررسی استراتژی دروازه و روتر نیز ضروری است.

آیا می توان قطعات ساختاری بزرگ را با جوشکاری یا مجامع ساختگی جایگزین کرد?

بعضی اوقات - اما مجامع جوش داده شده اغلب تعداد قسمت ها را افزایش می دهند, اتصالات مستعد خستگی را اضافه کنید, و می تواند وزن را افزایش دهد.

ریخته گری به طور معمول برنده می شود که در آن سفتی یکپارچه, کاهش پیچیدگی مونتاژ و پایین آمدن هزینه خدمات بلند مدت اولویت ها است.

چقدر انرژی از ریخته گری استفاده می کند, و چگونه می توان آن را کاهش داد?

شدت انرژی به طور گسترده ای متفاوت است; یک محدوده معیار عملی 1200-2،500 کیلووات ساعت در هر تن فلز چدن برای فرآیندهای معمولی است.

اهرم های کاهش شامل استفاده از ثانویه است (بازیافت شده) ماده خواری فلزی, القاء/ذوب برقی, بازیابی گرما, و کوره های کارآمدتر.

چاپ سه بعدی جایگزین ریخته گری است?

خیر - برای اکثر قطعات سنگین صنعتی در مقیاس نیست.

هر چند, 3قالب ها و هسته های ماسه ای چاپ شده در حال تسریع در چرخه تکرار و باز کردن باز کردن هندسه های داخلی پیچیده است, مکمل به جای جایگزینی ریخته گری سنتی.