Ձուլման ձևերի տարբեր տեսակներ

1. Ներածություն

Ձուլումը մարդկության ամենահին և բազմակողմանի արտադրական գործընթացներից մեկն է.

Այս գործընթացի հիմքում ընկած է ձուլման ձևը: ֆիզիկական ձևանմուշ, որը սահմանում է վերջնական մասի երկրաչափությունը.

Լավ մշակված օրինակը նվազագույնի է հասցնում գրությունը, կրճատում է սպասարկման ժամանակը, նվազեցնում է հաստոցները և բարելավում կրկնելիությունը; աղքատը պահանջում է թանկարժեք վերանորոգում, վերամշակում կամ նույնիսկ գործիքակազմի վերանախագծում.

2. Ինչ է ձուլման ձևը և ինչու է այն կարևոր

Էունք ձուլման օրինակ է ճշգրիտ նախագծված եռաչափ մոդել ցանկալի բաղադրիչից, օգտագործվում է կաղապարի խոռոչը ձևավորելու համար, որի մեջ լցվում է հալած մետաղը.

Ի տարբերություն պարզ կրկնօրինակի, օրինակը միտումնավոր է փոփոխվել է նպաստներ ներառելու համար for shrinkage, վերամբարձ, և աղավաղում, ինչպես նաև ֆունկցիոնալ առանձնահատկություններ ինչպիսիք են դարպասների համակարգերը, բարձրացող, և առանցքային տպումներ.

Երբ մետաղը ամրանում է կաղապարի մեջ, այն ենթադրում է նախշով սահմանված երկրաչափությունը և չափերը՝ նախշը դարձնելով ձուլման ժամանակ չափերի ճշգրտության և կրկնելիության հիմքը.

Ինչու են նախշերն անփոխարինելի

Ժամանակակից ձուլման պրակտիկայում, նախշը պարզապես «կաղապար» չէ, այլ ինժեներական կառավարման տարր որը որոշում է ձուլման որակը, ծախս, եւ գործընթացի արդյունավետությունը.

Դրա ազդեցությունը կարող է քանակական գնահատվել երեք հիմնական հարթություններում:

• Երկրաչափության վերահսկում: Նախշերը ապահովում են, որ մասերը համապատասխանում են դիզայնի բնութագրերին. Վատ ձևավորված նախշը կարող է հանգեցնել չափերի սխալների, որ պատճառը 35% ձուլման թերությունների.
• Արժեքի արդյունավետություն: Կաղապարի նյութը և դիզայնը կազմում են ձուլման ընդհանուր ծախսերի 10-25%-ը.
  Ընտրելով ճիշտ օրինակը (օր., փայտ ցածր ծավալի համար ընդդեմ. մետաղական բարձր ծավալի համար) կարող է նվազեցնել մեկ մասի ծախսերը 40-60%-ով.
• Գործընթացի համատեղելիություն: No single pattern works for all casting methods—investment casting requires wax patterns, մինչդեռ ավազի ձուլման համար օգտագործվում է փայտ կամ մետաղ. Անհամապատասխան նախշերը հանգեցնում են 20% գրության ավելի բարձր դրույքաչափեր.

Նախշեր ընդդեմ. Մահանում է: Տեխնիկական տարբերակում

Մինչդեռ նախշերով և Մահանում է ծառայում են նմանատիպ երկրաչափական կրկնօրինակման նպատակներին, նրանց գործառնական դերերը էապես տարբերվում են:

3. Դիզայնի հիմնական պարամետրերը, որոնք վերաբերում են բոլոր օրինաչափություններին

Regardless of material, ընթացք, կամ բարդություն, յուրաքանչյուր ձուլման նախշ պետք է ներառի մի շարք նախագծման հիմնական պարամետրերը չափերի ճշգրտությունն ապահովելու համար, ԱՐՏԱԴՐՈՒՄ, և առանց թերությունների ձուլվածքներ.

Այս սկզբունքներով են առաջնորդվում ASTM A802 – Ստանդարտ սպեցիֆիկացիա ձուլման նախշերի և հիմնական տուփերի համար և ճշգրտվում են ըստ հիմնական մետաղի, Ձուլման գործընթաց, և մասի երկրաչափություն.

4. Կաղապարի նյութեր — ընտրություն և փոխզիջումներ

5. Common Types of Pattern in Casting

Ձուլման նախշերը կաղապարի ստեղծման հիմնաքարն են. Ընտրելով ճիշտը օրինակի տեսակը մնացորդներ բարդություն, ծավալ, ծախս, եւ ճշգրտություն.

Արդյունաբերական ձուլման մեջ առավել լայնորեն կիրառվում են հետևյալ տասը նախշերը, with guidance on when and why to choose each.

Single-Piece (Ամուր) Օրինակ

• Սահմանում: Միայնակ, վերջնական մասի ամուր կրկնօրինակը, ներկայացնելով նրա արտաքին ճշգրիտ երկրաչափությունը.
  Սովորաբար օգտագործվում է փոքր կամ պարզ բաղադրիչների համար, այն չունի բաժանելի հատվածներ, և կաղապարի բոլոր խոռոչները պետք է ձևավորվեն այս մեկ կտորի շուրջ.
  Այն հաճախ օգտագործվում է բնակարանի համար, պրիզմատիկ ձևեր, որտեղ ստորին հատվածները կամ բարդ առանձնահատկությունները նվազագույն են.

  

• Օգտագործեք դեպք: Փոքր, պարզ երկրաչափություններ կամ նախատիպ մասեր.
• Առավելությունները: Ցածր գին, հեշտ է պատրաստել, արագ առաջատար ժամանակ.
• Սահմանափակումներ: Հարմար չէ բարդ երկրաչափությունների կամ ներքևերի համար; կարող է պահանջել ավելորդ նախագիծ կամ լրացուցիչ միջուկներ.

Երկու կտոր (Պառակտում) Օրինակ

• Սահմանում: Ա-ի երկայնքով բաժանված օրինաչափություն մեկ բաժանման հարթություն երկու կեսի, որը սովորաբար կոչվում է հաղթահարում (վերեւ) և քաշել (ներքեւ).
  Սա թույլ է տալիս նախշը հեռացնել ավազից կամ այլ կաղապարային նյութերից՝ չվնասելով խոռոչը.
  Պառակտումը տեղավորվում է չափավոր ներքևումներով և հեշտացնում է դարպասների և վերելակների տեղադրումը.
• Օգտագործեք դեպք: Շատ ստանդարտ ավազի ձուլվածքներ՝ չափավոր բարդությամբ.
• Առավելությունները: Աջակցում է ներքևումներին, թույլ է տալիս հեշտությամբ հեռացնել կաղապարը.
• Սահմանափակումներ: Պահանջում է զգույշ բաժանման հարթության ձևավորում և հավասարեցում (dowel pins often used).

Multi-Piece Pattern

• Սահմանում: Երեք կամ ավելի հատվածներից կազմված օրինաչափություն՝ նկարելու համար բարդ կամ խորը խոռոչներ, կամ մի քանի բաժանման ինքնաթիռներ տեղավորելու համար.
  Բաղադրիչները սովորաբար ներառում են վերին մասը, ներքեւ, և միջանկյալ հատվածներ. Այս դիզայնը թույլ է տալիս արտադրել բարդ ձևեր, որոնք չեն կարող ձևավորվել մեկ կամ երկու կտոր օրինակով.

  

• Օգտագործեք դեպք: Ներքին հատկանիշներով համալիր արդյունաբերական բաղադրիչներ.
• Առավելությունները: Enables casting of deep or multi-directional features without multiple cores.
• Սահմանափակումներ: Մոնտաժումը ժամանակատար է; հավասարեցման սխալները կարող են մեծացնել գրությունը.

Match-Plate Pattern

• Սահմանում: Նախշերով (մեկ կամ բազմակի) ամրացված են կոշտ մետաղական ափսեի վրա, հակառակ երեսների վրա դասավորված կափարիչով և քաշելով.
  Այս կոնֆիգուրացիան հարմարեցված է մեքենայացված կամ մեծածավալ ձուլման համար, թույլ տալով կոլբայի ավտոմատ մշակումը և խոռոչի արագ ձևավորումը.
• Օգտագործեք դեպք: Միջինից բարձր ծավալի արտադրություն ավտոմատացված ավազի ձուլման գծերում.
• Առավելությունները: Բարձր կրկնելիություն, արագ ձուլում, suitable for mechanized production.
• Սահմանափակումներ: Գործիքների սկզբնական ավելի բարձր արժեքը; ափսեը պետք է ճշգրտորեն մշակվի.

Դարպասավոր / Multi-Cavity Pattern

• Սահմանում: Համատեղում է մի քանի մասերի նախշեր մեկ ժողովի մեջ, ինտեգրված սփրեյներով, վազողներ, եւ դարպասներ.
  Նախատեսված է մի քանի խոռոչներ միաժամանակ հալած մետաղով լցնելու համար. Հաճախ օգտագործվում է, երբ նույնական մասերը պահանջվում են բարձր ծավալով.

  

• Օգտագործեք դեպք: Մեծ ծավալներով արտադրված փոքր ձուլվածքներ, օր., Ավտոմոբիլային բաղադրիչներ.
• Առավելությունները: Արդյունավետ արտադրություն, հետևողական լցնում, կրճատված աշխատուժը մեկ մասի համար.
• Սահմանափակումներ: Դարպասների համալիր դիզայն; վազող ջարդոնը պետք է վերամշակվի.

Skeleton Pattern

• Սահմանում: Պարզեցված, վերջնական բաղադրիչի բաց շրջանակային տարբերակը, ուրվագծելով հիմնական երկրաչափական առանձնահատկությունները՝ միաժամանակ թողնելով խոռոչի մեծ հատվածներ, որոնք ձևավորվում են ավազով կամ ձուլման նյութով.
  Այս դիզայնը հատկապես արդյունավետ է խոշորների համար, relatively simple shapes where material savings and sand removal efficiency are important.
• Օգտագործեք դեպք: Մեծ, պարզ երկրաչափություններ, ինչպիսիք են մեքենաների հիմքերը կամ կառուցվածքային ձուլվածքները.
• Առավելությունները: Խնայում է նյութը և քաշը, հեշտացնում է ավազի հեռացումը.
• Սահմանափակումներ: Հարմար չէ մանրուքների կամ փոքր մանրամասների համար, բարդ մասեր.

Sweep Pattern

• Սահմանում: Կաղապար, որը կազմում է խոռոչ պրոֆիլի ձևանմուշի պտտում (ավլում) կենտրոնական առանցքի շուրջ, կաղապարի նյութի մեջ ցանկալի ուրվագիծը հետագծելով.
  Իդեալական է պտտվող սիմետրիկ բաղադրիչների և ձևերի համար, որոնք կարող են ստեղծվել մեկ կոր պրոֆիլով.
• Օգտագործեք դեպք: Rotationally symmetric parts such as cones, զանգեր, կամ մեծ ճախարակներ.
• Առավելությունները: Արագ խոռոչի ձևավորում առանցքի սիմետրիկ երկրաչափությունների համար.
• Սահմանափակումներ: Սահմանափակվում է ավլվող պրոֆիլներով; հարմար չէ բարդ 3D գործառույթների համար.

Loose-Piece Pattern

• Սահմանում: Անջատվող հատվածներով նախշ, որը հատուկ նախագծված է ձևավորելու համար թերագնահատում, կանխատեսումներ, կամ ներքին հատկանիշներ.
  Կաղապարի ձևավորման ընթացքում չամրացված կտորները հանվում են անհատապես՝ կանխելու համար կաղապարի վնասումը և ապահովելու խոռոչի ճշգրիտ ստեղծումը.
• Օգտագործեք դեպք: Բոսերի հետ մասեր, անցքեր, կամ բարդ ելուստներ, որոնք թակարդում են մի կտոր օրինակ.
• Առավելությունները: Հեշտացնում է հեռացումը և նվազեցնում բորբոսից վնասվելու վտանգը.
• Սահմանափակումներ: Պահանջում է հմուտ աշխատուժ հավաքման և ճշգրիտ դասավորության համար.

Հաղթահարել & Քաշել (Կոլբա) Օրինակ

• Սահմանում: Մոդուլային նախշ, որը նախատեսված է օգտագործման համար կոլբայի վրա հիմնված ավազի կաղապարներ, գագաթը բաժանելով (հաղթահարել) և ներքևում (քաշել) կաղապարն ավելի հեշտ լցնելու համար, խտացում, և մետաղի հորդում. Ընդհանուր մեծ կամ ծանր ձուլվածքների համար.
• Օգտագործեք դեպք: Խոշոր ավազի ձուլվածքներ, ինչպիսիք են շարժիչի բլոկները կամ պոմպերի պատյանները.
• Առավելությունները: Մոդուլային; աջակցում է ծանր կաղապարներին և մեծ մասերին.
• Սահմանափակումներ: Ծանր կոլբայի հետ աշխատելը և դասավորելը կարող է դժվար լինել.

Shell Pattern

• Սահմանում: Օգտագործվում է կեղևի ձևավորման գործընթացներ, հաճախ մետաղական կամ տաքացվող, արտադրել բարակ, կոշտ, խեժով խճճված ավազի պատյաններ օրինաչափության շուրջ.
  Այս տեսակի նախշը թույլ է տալիս բարձր ճշգրտություն, բարդ մանրամասնություն, եւ գերազանց մակերեսային ավարտ վերահսկվող ջեռուցման և կեղևի միատեսակ նստվածքի պատճառով.

  

• Օգտագործեք դեպք: Ճշգրիտ բաղադրիչներ, որոնք պահանջում են բարակ պատեր, Գերազանց մակերեսային ավարտ, or fine detail (օր., օդատիեզերական կացարաններ, Հաղորդման տուփ).
• Առավելությունները: Բարձր ծավալային ճշգրտություն (±0,1 մմ հնարավոր է), Հարթ մակերեսի ավարտը (ՀՀ 0.8-3.2 մկմ), արդյունավետ սառեցում.
• Սահմանափակումներ: Պահանջում է գործընթացի վերահսկում և մանրակրկիտ տաքացում; ավելի բարձր նախնական արժեքը, քան ավազի նախշերը.

Ինժեներական պատկերացումներ

• Կաղապարի ընտրությունը թելադրված է: Մաս Երկրաչափություն, Արտադրության ծավալ, Հանդուրժողականության պահանջներ, եւ նյութ.
• Արժեք ընդդեմ. բարդության փոխզիջում: Պարզ մեկ կտոր նախշերը ամենաէժանն են, մինչդեռ բազմաշերտ կամ լուցկու ափսեի նախշերն ունեն ավելի բարձր սկզբնական արժեք, բայց հնարավորություն են տալիս բարձր ծավալ, ճշգրիտ արտադրություն.
• Կաղապարի պահպանում: Կրկնակի օգտագործման նախշեր (մետաղ) պահանջում է պարբերական ստուգում; ծախսվող նախշեր (փայտ, մոմ) must be replaced frequently to maintain tolerances.

6. Process-Specific Notes: Ձուլման հիմնական մեթոդների նախշեր

Ձուլման տարբեր գործընթացները յուրօրինակ պահանջներ են դնում նախշերի վրա. Այս տարբերությունների ըմբռնումն ապահովում է կաղապարի օպտիմալ ձևավորում, Նվազագույն թերություններ, եւ ծախսարդյունավետ արտադրություն.

Հետևյալ նշումները մանրամասնում են, թե ինչպես են նախշերը հարմարեցված ավազի ձուլման համար, Shell ձուլում, Ներդրումների ձուլում, և Die Casting.

Ավազի ձուլում

• Pattern Requirements: Նախշերը պետք է լինեն ամուր, բայց թեթև, քանի որ դրանք ձեռքով կամ մեխանիկորեն փաթեթավորված են ավազով.
  Նախագծեր անկյուններ, Նեղացման նպաստներ, և դարպասի առանձնահատկությունները չափազանց կարևոր են ավազի խտացման և մետաղի նեղացումը փոխհատուցելու համար.
• Ընդհանուր օրինաչափությունների տեսակները: Մեկ կտոր, երկու կտոր, բազմաշերտ, կմախք, և հաղթահարել & քաշել նախշերը առավել լայնորեն օգտագործվում են.
• Նկատառումներ:

• • Փայտի նախշերը սովորական են ցածր ծավալային մասերի համար; metal patterns are preferred for high-volume or precise components.
  • Նախագծի անկյունները սովորաբար տատանվում են 1-3°-ի սահմաններում ուղղահայաց մակերեսների համար.
  • Միջուկի տեղադրումը և շարժական կտորները կարևոր են ներքևի հատվածների համար.

• Դիմումներ: Շարժիչի բլոկներ, Պոմպային տներ, Կառուցվածքային բաղադրիչներ, եւ արդյունաբերական մեքենաներ.

Shell ձուլում Ձուլում

• Pattern Requirements: Նախշերը պետք է դիմակայեն ջերմությանը խեժապատված ավազի կեղևի ձևավորում. Մետաղական կամ ջեռուցվող նախշերը հաճախ օգտագործվում են կեղևի միատեսակ հաստությունը և մանրամասնությունն ապահովելու համար.
• Ընդհանուր օրինաչափությունների տեսակները: Կեղևի նախշեր, լուցկի-ափսեի նախշեր, և փակ/բազմ խոռոչի նախշերը իդեալական են.
• Նկատառումներ:

• • Բարակ պատյանները թույլ են տալիս ճշգրիտ հանդուրժողականություն (± 0,1 մմ) եւ հարթ մակերեսի ավարտներ (ՀՀ 0.8-3.2 մկմ).
  • Նախագծի անկյունները կարող են ավելի փոքր լինել (0.5-1°) խեժի ճկունության շնորհիվ.
  • Նախշերը հաճախ պատված են կպչունությունը կանխելու և ազատումը հեշտացնելու համար.

• Դիմումներ: Ավիատիեզերական բաղադրիչներ, ճշգրիտ ավտոպահեստամասեր, և փոքր և միջին բարդ արդյունաբերական ձուլվածքներ.

Ներդրումների ձուլում

• Pattern Requirements: Նախշերը սովորաբար մոմ կրկնօրինակներ վերջնական մասից. Մոմի նախշերը պետք է լինեն չափի ճշգրիտ և կարողանան դիմակայել բազմաթիվ ծածկույթների և այրման ցիկլերին.
• Ընդհանուր օրինաչափությունների տեսակները: Մեկ կտոր, gated/multi-cavity, և ամենից հաճախ օգտագործվում են չամրացված նախշերը.
• Նկատառումներ:

• • Բարձր չափերի ճշգրտությունը և բարդ մանրամասները հասանելի են (± 0.05-0.2 մմ).
  • Զարդանախշերը պետք է հաշվի առնեն և՛ մետաղի, և՛ կերամիկական թաղանթի նեղացումը.
  • Մոմի նախշերը կարող են հավաքվել ծառերի մեջ՝ միաժամանակ մի քանի մասեր ձուլելու համար.

• Դիմումներ: Տուրբինային շեղբեր, Բժշկական սարքեր, զարդեր, և օդատիեզերական բարձր ճշգրտության բաղադրիչներ.

Die Casting

• Pattern Requirements: Ձուլման օգտագործումը մշտական ​​մետաղը մեռնում է, ոչ ծախսվող նմուշներ, բայց մեռելները կատարում են մասի երկրաչափությունը սահմանելու նախշային ֆունկցիան.
  Դիզայնը պետք է հաշվի առնի մասի արտանետումը, Սառեցնող ալիքներ, և դարպասների համակարգեր.
• Ընդհանուր օրինաչափությունների տեսակները: Match-plate կամ gated/multi-cavity հայեցակարգերը հարմարեցված են մեռնելու գործիքավորման մեջ.
• Նկատառումներ:

• • Բարձր սկզբնական արժեքը փոխհատուցվում է արագությամբ, Բարձր ծավալի արտադրություն.
  • Հանդուրժողականությունները խիստ են (± 0,1 մմ), նվազագույն հարդարման պահանջով.
  • Բարդ երկրաչափությունները կարող են պահանջել սլայդ միջուկներ կամ ներդիրներ.

• Դիմումներ: Ավտոմոբիլային բաղադրիչներ, Էլեկտրական տներ, Սպառողական էլեկտրոնիկա, and small precision industrial parts.

7. Եզրափակում

Choosing the right type of pattern and material is a cost-quality tradeoff that must be resolved at the design stage.

Օգտագործել պարզ նախշեր նախատիպերի և ցածր ծավալների համար, լուցկու ափսե կամ դարպասային համակարգեր միջին ծավալների համար, և պողպատե գործիքների նախշեր շատ բարձր վազքի համար.

Միավորել պինդ օրինաչափությունների հիմունքները (նախագիծը, նեղացում, մեքենաշինության նպաստ) ժամանակակից գործիքներով (Կադ, մոդելավորում, 3D տպագրություն) նվազեցնել կրկնությունները և թեքահարթակի արտադրությունն ավելի արագ.

Նախշերի ընտրության համակարգված մոտեցումը նվազեցնում է գրությունը, կրճատում է սպասարկման ժամանակը, և ապահովում է մասերի կանխատեսելի որակ.

 

ՀՏՀ

Որքա՜ն մեծ քաշային անկյուն պետք է օգտագործեմ?

Օգտագործել 1°–3° փայլեցված մակերեսների մեծ մասի համար. Բարձրացնել մինչև 2°–5° for textured or coarser sands, եւ մինչեւ 7° ծանր հյուսվածքների համար.

Ինչ նեղացման նպաստ եմ օգտագործում չժանգոտվող պողպատի համար?

Տիպիկ գծային նպաստն է 1.9%-2.5%; հաստատել ձուլարանով և հարմարեցնել փորձնական ձուլվածքներից հետո.

Ե՞րբ է արդարացված լուցկու ափսեի օրինակը?

Էունք: Երբ պահանջվում է ավտոմատացում և բարձր կրկնելիություն, սովորաբար հարյուրավորից մինչև տասնյակ հազարավոր մասեր տարեկան. Հարմարավետությունը կախված է գործիքավորման արժեքից՝ ընդդեմ. ակնկալվող ծավալը.

Ո՞րն է մետաղական նմուշի բնորոշ կյանքի տևողությունը?

Ալյումինե նախշերը տևում են 10,000–100,000 ցիկլեր (միջին ծավալը), մինչդեռ պողպատե նախշերը դիմանում են 100,000–1,000,000 ցիկլերի (բարձր ծավալ, օր., ավտոմոբիլային զանգվածային արտադրություն).

Կարո՞ղ են 3D տպագրված նախշերը փոխարինել ավանդական մետաղական նախշերին?

Ցածրից միջին ծավալի համար (<10,000 մասեր), այո. 3D տպագրված նախշերը նվազեցնում են սպասարկման ժամանակը 70–90%-ով.

Բարձր ծավալի համար (>100k մասեր), Մետաղական նախշերը գերազանցում են իրենց երկարակեցության և մեկ մասի ցածր գնի շնորհիվ.