Erityyppiset kuviot valussa

1. Esittely

Valu on yksi ihmiskunnan vanhimmista ja monipuolisimmista valmistusprosesseista.

Tämän prosessin ytimessä on valukuvio: fyysinen malli, joka määrittää viimeisen osan geometrian.

Hyvin suunniteltu kuvio minimoi romun, lyhentää toimitusaikaa, vähentää koneistusta ja parantaa toistettavuutta; huono pakottaa kalliisiin korjauksiin, uusinta tai jopa työkalujen uudelleensuunnittelu.

2. Mikä on valukuvio ja miksi sillä on merkitystä

Eräs valukuvio on a tarkasti suunniteltu kolmiulotteinen malli halutusta komponentista, käytetään muodostamaan muottipesä, johon sula metalli kaadetaan.

Toisin kuin yksinkertainen kopio, malli on tarkoituksella muutettu päästöoikeuksien sisällyttämiseksi kutistumista varten, koneistus, ja vääristymistä, samoin kuin toiminnallisia ominaisuuksia kuten porttijärjestelmät, nousut, ja ydintulosteita.

Kun metalli jähmettyy muotissa, se olettaa kuvion määrittelemän geometrian ja mitat – mikä tekee kuviosta perustan mittatarkkuudelle ja toistettavuudelle valussa.

Miksi kuviot ovat välttämättömiä

Nykyaikaisessa valimokäytännössä, kuvio ei ole vain "malli", vaan se tekninen ohjauselementti joka määrää valulaadun, maksaa, ja prosessin tehokkuus.

Sen vaikutus voidaan mitata kolmella keskeisellä ulottuvuudella:

• Geometrian ohjaus: Kuviot varmistavat, että osat vastaavat suunnitteluvaatimuksia. Huonosti suunniteltu kuvio voi johtaa mittavirheisiin, mikä aiheuttaa 35% valuvioista.
• Kustannustehokkuus: Kuviomateriaalin ja muotoilun osuus valun kokonaiskustannuksista on 10–25 %.
  Oikean kuvion valinta (ESIM., puu pieneen tilavuuteen vs. metallia suureen äänenvoimakkuuteen) voi vähentää osakustannuksia 40–60 %.
• Prosessin yhteensopivuus: Mikään yksittäinen kuvio ei toimi kaikille valumenetelmille – sijoitusvalu vaatii vahakuvioita, kun taas hiekkavalussa käytetään puuta tai metallia. Yhteensopimattomat kuviot johtavat 20% korkeammat romuhinnat.

Kuviot vs. Kuoli: Tekninen ero

Kun taas kuviot ja kuoli palvelevat samanlaisia ​​geometrisia replikaatioita, niiden operatiiviset roolit eroavat olennaisesti:

3. Tärkeimmät suunnitteluparametrit, jotka koskevat kaikkia malleja

Materiaalista riippumatta, käsitellä, tai monimutkaisuus, jokaisessa valukuviossa on oltava joukko suunnittelun keskeiset parametrit mittatarkkuuden varmistamiseksi, valmistus, ja virheettömiä valukappaleita.

Näitä periaatteita ohjaavat ASTM A802 – Valukuvioiden ja ydinlaatikoiden vakiomääritys ja ne on säädetty perusmetallin mukaan, casting -prosessi, ja osan geometria.

4. Kuviomateriaalit - valinta ja kompromissit

5. Yleiset kuviotyypit valussa

Valukuviot ovat muotin luomisen kulmakivi. Oikean valitseminen kuvion tyyppi tasapainot monimutkaisuus, tilavuus, maksaa, ja tarkkuus.

Seuraavat kymmenen mallia ovat laajimmin käytettyjä teollisessa valussa, ja ohjeita siitä, milloin ja miksi kukin valita.

Yksiosainen (Kiinteä) Kuvio

• Määritelmä: Yksi, viimeisen osan kiinteä kopio, edustaa sen tarkkaa ulkoista geometriaa.
  Yleensä käytetään pienille tai yksinkertaisille komponenteille, siinä ei ole erotettavia osia, ja kaikki muotin ontelot on muodostettava tämän yhden kappaleen ympärille.
  Sitä käytetään usein litteänä, prismaattiset muodot, joissa alileikkaukset tai monimutkaiset ominaisuudet ovat minimaaliset.

  

• Käyttötapa: Pieni, yksinkertaiset geometriat tai prototyyppiosat.
• Edut: Alhaiset kustannukset, helppo valmistaa, nopea toimitusaika.
• Rajoitukset: Ei sovellu monimutkaisille geometrioille tai alileikkauksille; saattaa vaatia liikaa vetoa tai lisäytimiä.

Kaksiosainen (Jakaa) Kuvio

• Määritelmä: Kuvio, joka on jaettu pitkin a yksi erottuva taso kahdeksi puolikkaaksi - jota kutsutaan yleisesti selviytymiseksi (alkuun) ja vedä (pohja).
  Tämä mahdollistaa kuvion poistamisen hiekasta tai muista muottimateriaalista vahingoittamatta onteloa.
  Jako mahdollistaa kohtalaisen alileikkauksen ja helpottaa portin ja nousuputken sijoittamista.
• Käyttötapa: Useimmat standardihiekkavalut, joiden monimutkaisuus on kohtalainen.
• Edut: Tukee alaleikkauksia, mahdollistaa helpon muotin poistamisen.
• Rajoitukset: Edellyttää huolellista jakotason suunnittelua ja kohdistusta (usein käytettyjä tappia).

Moniosainen kuvio

• Määritelmä: Kuvio, joka koostuu kolmesta tai useammasta kaapattavasta osasta monimutkaiset tai syvät ontelot, tai useiden erottuvien tasojen sovittamiseksi.
  Komponentit sisältävät yleensä yläosan, pohja, ja väliosat. Tämä malli mahdollistaa monimutkaisten muotojen valmistamisen, joita ei voida muodostaa yhdellä tai kaksiosaisella kuviolla.

  

• Käyttötapa: Monimutkaiset teollisuuskomponentit sisäisillä ominaisuuksilla.
• Edut: Mahdollistaa syvien tai monisuuntaisten ominaisuuksien suoratoiston ilman useita ytimiä.
• Rajoitukset: Kokoaminen vie aikaa; kohdistusvirheet voivat lisätä romua.

Match-Plate Pattern

• Määritelmä: Kuviot (yksi tai useampi) on asennettu jäykkään metallilevyyn, selviytymis- ja vetosivut on järjestetty vastakkaisille puolille.
  Tämä kokoonpano on räätälöity mekanisoituun tai suuren volyymin muovaukseen, mahdollistaa automaattisen pullon käsittelyn ja nopean ontelon muodostumisen.
• Käyttötapa: Keskipitkän ja suuren volyymin tuotanto automatisoiduilla hiekkamuovauslinjoilla.
• Edut: Korkea toistettavuus, nopea muovaus, soveltuu koneistettuun tuotantoon.
• Rajoitukset: Korkeammat alkutyökalukustannukset; levy on työstettävä tarkasti.

Aidattu / Monionteloinen kuvio

• Määritelmä: Yhdistää useita osakuvioita yhdeksi kokoonpanoksi, integroiduilla putkilla, juoksijat, ja portit.
  Suunniteltu täyttämään useita onteloita samanaikaisesti sulalla metallilla. Käytetään usein, kun identtisiä osia tarvitaan suuria määriä.

  

• Käyttötapa: Pienet valukappaleet tuotetaan suuria määriä, ESIM., autojen komponentit.
• Edut: Tehokas tuotanto, tasainen täyttö, vähentynyt työmäärä osaa kohden.
• Rajoitukset: Monimutkainen porttisuunnittelu; runkojätteet on kierrätettävä.

Luuranko kuvio

• Määritelmä: Yksinkertaistettu, avoimen kehyksen versio lopullisesta komponentista, hahmotellaan tärkeimmät geometriset ominaisuudet jättäen suuria osia ontelosta muodostettavaksi hiekalla tai muovausmateriaalilla.
  Tämä muotoilu on erityisen tehokas suurille, suhteellisen yksinkertaisia ​​muotoja, joissa materiaalin säästö ja hiekanpoistotehokkuus ovat tärkeitä.
• Käyttötapa: Suuri, yksinkertaiset geometriat, kuten koneen alustat tai rakennevalut.
• Edut: Säästää materiaalia ja painoa, yksinkertaistaa hiekan poistoa.
• Rajoitukset: Ei sovi pienille tai pienille yksityiskohdille, monimutkaiset osat.

Lakaisukuvio

• Määritelmä: Kuvio, joka muodostaa ontelon profiilimallin kiertäminen (lakaista) keskiakselin ympärillä, jäljittämällä halutun muodon muottimateriaaliin.
  Ihanteellinen pyörimissymmetrisille komponenteille ja muodoille, jotka voidaan luoda yhdellä kaarevalla profiililla.
• Käyttötapa: Pyörimissymmetriset osat, kuten kartiot, kellot, tai suuret hihnapyörät.
• Edut: Nopea onkalon muodostus akselisymmetrisille geometrioille.
• Rajoitukset: Rajoitettu lakaistaviin profiileihin; ei sovellu monimutkaisiin 3D-ominaisuuksiin.

Irrallinen kuvio

• Määritelmä: Kuvio, jossa on irrotettavat osat, jotka on suunniteltu erityisesti muotoutumaan alittaa, ennusteita, tai sisäisiä ominaisuuksia.
  Irralliset palat poistetaan yksitellen muotin muodostuksen aikana muotin vaurioitumisen estämiseksi ja tarkan ontelon muodostumisen varmistamiseksi.
• Käyttötapa: Osat esimiesten kanssa, reiät, tai monimutkaisia ​​ulkonemia, jotka vangitsevat yksiosaisen kuvion.
• Edut: Helpottaa poistamista ja vähentää homevaurioiden riskiä.
• Rajoitukset: Vaatii ammattitaitoista työvoimaa kokoonpanoon ja tarkkaan linjaukseen.

Selviydy & Vetää (Pullo) Kuvio

• Määritelmä: Modulaarinen kuvio, joka on suunniteltu käytettäväksi pullopohjaiset hiekkamuotit, erottaa yläosan (selviytyä) ja pohja (vetää) helpottamaan muotin täyttämistä, tiivistys, ja metallin kaataminen. Yleinen suurille tai raskaille valukappaleille.
• Käyttötapa: Suuret hiekkavalut, kuten moottorilohkot tai pumppupesät.
• Edut: Modulaarinen; tukee raskaita muotteja ja suuria osia.
• Rajoitukset: Raskaiden pullojen käsittely ja kohdistaminen voi olla haastavaa.

Kuorikuvio

• Määritelmä: Käytetty kuoren muovausprosessit, usein metallia tai lämmitettyä, tuottaa ohuita, jäykkä, hartsisidostetut hiekkakuoret kuvion ympärillä.
  Tämän tyyppinen kuvio sallii tarkkuus, monimutkainen yksityiskohta, ja erinomainen pintapinta säädellyn kuumennuksen ja tasaisen kuoren laskeuman vuoksi.

  

• Käyttötapa: Ohuet seinät vaativat tarkkuuskomponentit, Erinomainen pinta, tai hienoja yksityiskohtia (ESIM., ilmailun kotelot, vaihdelaatikot).
• Edut: Korkean ulottuvuuden tarkkuus (±0,1 mm mahdollista), sileä pinta (RA 0,8-3,2 um), tehokas jäähdytys.
• Rajoitukset: Edellyttää prosessin ohjausta ja huolellista kuvion lämmitystä; korkeammat ennakkokustannukset kuin hiekkakuvioita.

Engineering Insights

• Kuvion valinta sanelee: osa geometria, tuotantomäärä, suvaitsevaisuusvaatimukset, ja materiaalilla.
• Kustannus vs.. monimutkaisuuden kompromissi: Yksinkertaiset yksiosaiset kuviot ovat halvimpia, kun taas moniosaisilla tai ottelulevykuvioilla on korkeammat alkukustannukset, mutta ne mahdollistavat suuren volyymin, tarkka tuotanto.
• Kuvion ylläpito: Uudelleenkäytettävät kuviot (metalli) vaativat määräaikaistarkastuksen; kuluvia kuvioita (puu, vaha) on vaihdettava usein toleranssien säilyttämiseksi.

6. Prosessikohtaisia ​​huomautuksia: Kuviot avainten valumenetelmille

Erilaiset valuprosessit asettavat kuvioille ainutlaatuiset vaatimukset. Näiden erojen ymmärtäminen varmistaa optimaalinen muotin muodostus, minimaaliset viat, ja kustannustehokas tuotanto.

Seuraavissa huomautuksissa kerrotaan kuinka kuviot mukautetaan hiekkavalua varten, kuoren muovaus, investointi, ja kuolla casting.

Hiekkavalu

• Mallivaatimukset: Malleja pitää olla tukeva mutta kevyt, koska ne pakataan käsin tai mekaanisesti hiekalla.
  Luonnoskulmat, kutistumiskorvaukset, ja suojausominaisuudet ovat kriittisiä hiekan tiivistymisen ja metallin kutistumisen kompensoimiseksi.
• Yleiset kuviotyypit: Yksiosainen, kaksiosainen, moniosainen, luuranko, ja selviytyä & vedä kuvioita käytetään laajimmin.
• Näkökulma:

• • Puukuviot ovat yleisiä pienikokoisille osille; metallikuviot ovat suositeltavia suuria tai tarkkoja komponentteja varten.
  • Pystypintojen syväyskulmat ovat tyypillisesti 1–3°.
  • Sydämen sijoitus ja irrotettavat osat ovat tärkeitä pohjaleikkauksissa.

• Sovellukset: Moottorilohkot, pumppukotelot, rakenteelliset komponentit, ja teollisuuskoneet.

Kuoren muovaus Valu

• Mallivaatimukset: Kuvioiden tulee kestää kuumuutta hartsipinnoitetun hiekkakuoren muodostuminen. Metalli- tai lämmitettyjä kuvioita käytetään usein varmistamaan tasaisen kuoren paksuuden ja yksityiskohdat.
• Yleiset kuviotyypit: Kuoren kuviot, tulitikkulevykuvioita, ja aidatut/multi-ontelo-kuviot ovat ihanteellisia.
• Näkökulma:

• • Ohuet kuoret mahdollistavat tarkat toleranssit (± 0,1 mm) ja sileä pintapinta (RA 0,8-3,2 um).
  • Syvyyskulmat voivat olla pienempiä (0.5-1°) hartsin joustavuuden vuoksi.
  • Kuviot on usein päällystetty tarttumisen estämiseksi ja irtoamisen helpottamiseksi.

• Sovellukset: Ilmailu-, tarkkuus autojen osat, ja pienistä ja keskikokoisista monimutkaisista teollisista valukappaleista.

Investointi

• Mallivaatimukset: Mallit ovat tyypillisesti vahakopiot lopullisesta osasta. Vahakuvioiden on oltava mittatarkkoja ja kestettävä useita pinnoitus- ja palamisjaksoja.
• Yleiset kuviotyypit: Yksiosainen, aidattu/multi-ontelo, ja irtonaisia ​​kuvioita käytetään useimmiten.
• Näkökulma:

• • Suuri mittatarkkuus ja monimutkaiset yksityiskohdat ovat saavutettavissa (± 0,05–0,2 mm).
  • Kuvioissa on otettava huomioon sekä metallin että keraamisen kuoren kutistuminen.
  • Vahakuvioita voidaan koota puiksi useiden osien yhtä aikaa valamiseksi.

• Sovellukset: Turbiiniterät, lääkinnälliset laitteet, korut, ja erittäin tarkkoja ilmailukomponentteja.

Kuolla casting

• Mallivaatimukset: Painevalukäytöt pysyvät metallimuurit, ei kuluvia kuvioita, mutta meistit suorittavat kuviotoiminnon, joka määrittää osan geometrian.
  Suulakkeen suunnittelussa on otettava huomioon osan irrotus, jäähdytyskanavat, ja porttijärjestelmät.
• Yleiset kuviotyypit: Match-levy- tai aidattu/moniontelo-konseptit mukautetaan meistityökaluihin.
• Näkökulma:

• • Korkeat alkukustannukset kompensoivat nopealla, suuren määrän tuotanto.
  • Toleranssit ovat tiukat (± 0,1 mm), minimaalisella viimeistelyllä.
  • Monimutkaiset geometriat saattavat vaatia liukuhylsyjä tai -osia.

• Sovellukset: Autojen komponentit, sähkökotelot, kulutuselektroniikka, ja pienet tarkkuusteollisuuden osat.

7. Johtopäätös

Oikean mallin ja materiaalin valitseminen on kustannus-laadun kompromissi, joka on ratkaistava suunnitteluvaiheessa.

Käyttää yksinkertaiset kuviot prototyypeille ja pienille volyymeille, tulitikkulevyt tai aidatut järjestelmät keskikokoisille volyymille, ja terästyökalukuvioita erittäin korkeille juoksuille.

Yhdistä kiinteät kuvion perusteet (luonnos, kutistuminen, koneistuslisä) nykyaikaisilla työkaluilla (Cad, simulointi, 3D tulostus) vähentää iteraatioita ja lisätä tuotantoa nopeammin.

Järjestelmällinen lähestymistapa kuvion valintaan vähentää romua, lyhentää toimitusaikaa, ja tarjoaa ennakoitavan osien laadun.

 

Faqit

Kuinka suurta vetokulmaa minun pitäisi käyttää?

Käyttää 1°–3° useimmille kiillotetuille pinnoille. Kasvata 2°–5° teksturoituja tai karkeampia hiekkoja varten, ja jopa 7° raskaille tekstuureille.

Mitä kutistumisvaraa käytän ruostumattomaan teräkseen??

Tyypillinen lineaarinen lisäys on 1.9%–2,5%; vahvista valimolla ja säädä koevalujen jälkeen.

Milloin tulitikkulevykuvio on perusteltu?

Eräs: Kun vaaditaan automaatiota ja suurta toistettavuutta – yleensä satoja tai kymmeniä tuhansia osia vuodessa. Kannattavuus riippuu työkalukustannuksista vs. odotettu määrä.

Mikä on metallikuvion tyypillinen käyttöikä?

Alumiinikuviot kestävät 10 000–100 000 sykliä (keskimääräinen volyymi), teräskuviot kestävät 100 000–1 000 000 sykliä (korkea äänenvoimakkuus, ESIM., autojen massatuotantoon).

Voivatko 3D-painetut kuviot korvata perinteiset metallikuviot?

Matalasta keskimääräiseen äänenvoimakkuuteen (<10,000 osa), kyllä ​​– 3D-tulostetut kuviot lyhentävät läpimenoaikaa 70–90 %.

Korkealle äänenvoimakkuudelle (>100k osat), metallikuviot pysyvät ylivoimaisina kestävyytensä ja alhaisempien osakustannusten ansiosta.