Pramoninių mašinų liejiniai | Tikslūs liejimo sprendimai

1. Įvadas

Pramoninių mašinų liejiniai yra šiuolaikinės sunkiosios įrangos gamybos pagrindas.

Jie įgalina gaminti didelius, kompleksas, ir patvarūs komponentai, kuriuos būtų sunku ar neekonomiška gaminti per kitus procesus.

Derinant sudėtingą geometriją, Integruotos funkcinės detalės, tokios kaip šonkauliai, Bosai, ir skysčių ištraukos, ir kontroliuojamos metalurginės savybės vienoje operacijoje, Liešos suteikia neprilygstamus našumo pranašumus, patikimumas, ir ekonominis efektyvumas.

Nuo kasybos ir energijos iki automobilių, žemės ūkis, ir statyba, Lostingos vaidina pagrindinį vaidmenį pristatydama mašinas, kurios atlaiko dideles apkrovas, Abrazyvinė aplinka, ir ilgų darbo ciklų.

2. Kodėl liejiniai yra svarbūs sunkioje pramonėje

Liešos suteikia tris ryžtingus pranašumus pramoninėms mašinoms:

• Funkcijų integracija ir sumažintas dalių skaičius. Vieno liejimo korpusas gali pakeisti kelias suvirintas plokšteles, tvirtinimo detalės ir apdirbtos pogrupiai.
  Tai sumažina surinkimo laiką, Nuotėkio ir nuovargio sąnariai, ir ilgalaikės priežiūros poreikiai.
• Pasirinktinė metalurgija. Liaudies gali pristatyti plačią lydinių paletę-nuo pilkos geležies iki nikelio bazės supervizionų-tai leidžia dizaineriams optimizuoti atsparumą dilimui., Tvirtumas, Temperatūros galimybė ir atsparumas korozijai, kur jis svarbus.
• Dydis ir ekonomika. Labai dideli komponentai (siurblio korpusai, Turbinų korpusai, Ekskavatoriaus rėmai) dažnai yra neekonomiški gaminti ar mašina iš kieto; Laidos yra vienintelis praktinis būdas mastu ir pagrįstos išlaidos.

Sistemos lygiu šie stipriosios pusės reiškia didesnį patikimumą, Mažiau aptarnavimo jungčių, ir mažesnės bendros gyvenimo ciklo išlaidos daugeliui pramoninės įrangos klasių.

3. Medžiagų pasirinkimas pramoninių mašinų liejiniams

Pramoninių mašinų liejiniai turi patikimai veikti ekstremaliomis darbo sąlygomis, tokiomis kaip didelės apkrovos, Abrazyvinis dėvėjimas, Šiluminis ciklas, ir korozinė aplinka.

Todėl medžiagų atranka yra strateginis inžinerijos sprendimas, kuris daro tiesioginį poveikį saugumui, efektyvumas, ir gyvenimo ciklo kaina.

Pagrindiniai medžiagų atrankos aspektai

• Mechaninės savybės: tempimo stiprumas, Tvirtumas, Nuovargio atsparumas, kietumas, ir atsparumas dėvėjimams.
• Šiluminis elgesys: Gebėjimas atlaikyti aukštą veikimo temperatūrą, Šiluminis nuovargis, ir šilumos išsisklaidymas.
• Atsparumas korozijai: kritinė mašinoms, veikiančioms vandeniui, Chemikalai, arba žemės ūkio aplinka.
• Aparatas ir suvirinamumas: Svarbu apdailai po kaupimo, remontas, arba integracija su kitais komponentais.
• Išlaidos ir prieinamumas: Pusiausvyra su pirkimais ir gyvavimo ciklo ekonomika.

Dažni lydiniai ir programos

4. Pagrindiniai pramoninių mašinų liejimo procesai

Našumas ir ekonominis efektyvumas Pramoninių mašinų liejiniai labai priklauso nuo liejimo proceso pasirinkimo.

Kiekvienas procesas siūlo aiškius pranašumus pagal dydžio galimybes, Tikslumas, paviršiaus apdaila, and production economics.

5. Laidos dizainas (DFC) Pramoninės mašinų principai

DFC sumažina laužą, sutrumpina ciklus ir išvengia brangių vėlyvo etapo dizaino pokyčių. Praktiška, inžinerijos laipsnio taisyklės:

• Vienodas sienos storis. Laikykite storią nuosekliai; kur vyksta pokyčiai, Naudokite laipsniškus perėjimus (filė, kūginės sekcijos) Norėdami sušvelninti susitraukimo defektus.
• Juodraštis ir kūgis. Pateikite pagrindinio pašalinimo kampus; Juodraščio trūkumas sukelia pagrindinį lūžimą, Šašai, ir įstrigę modeliai.
• Supaprastinkite atsiskyrimo linijas. Sumažinkite pelėsio pobūdžius ir suprojektuokite skaidrius pelėsių pusių atsiskyrimo paviršius, kad sumažintumėte šerdies sudėtingumą.
• Prieiga prie šerdies ir ventiliacijos. Įsitikinkite; Pateikite pagrindinius atspaudus ir pabėgimus.
• Spindulys nėra aštrūs kampai. Aštrūs kampai sutelkia stresą ir skatina susitraukimą; Įpilkite dosnių spindulių ir filė.
• Plano apdirbimo pašalpos. Nurodykite nuoseklias apdirbimo leidimus ant kritinių paviršių (Pvz., +3–6 mm dideliems liejiniams; mažesnis tikslioms vietoms), ir Markas Datum paviršiai aiškiai.
• Venkite įstrigusių ertmių. Jei neišvengiama, Projektuokite atviras šerdes arba naudokite tirpias šerdes/3D atspausdintas šerdis, leidžiančias saugiai pašalinti.
• Medžiaga- ir proceso suvokimo nuokrypiai. Naudokite konkrečios liejimo nuokrypio standartus (ISO 8062 ar panašūs) o ne apdirbimo tolerancijos, susijusios su liejimo paviršiais.
• Ankstyvas liejyklų bendradarbiavimas. Vykdykite DFCAST sesijas anksti - liejykla gali sumažinti sąnaudas ir riziką, patariant vartoti vartus, RISERS, šaltkrėtis ir šilumos apdorojimo žingsniai.

6. Pramonės pramonės mašinų liejinių pritaikymas

Kasybos mašinos

Pagrindiniai reikalavimai: Sunkus dilimas, poveikis, stumdomas dėvėjimas, Abrazyvinis srutų ekspozicija.
Tipiškos liejimo dalys: Smulkintuvo žandikauliai, šlifavimo malūno įdėklai, Kūgio/smulkintuvo mantijos, Rūdos siurblio sparčiai, malūno briaunos, Dantų adapteriai.
Pageidaujamos medžiagos: Aukštos chromo baltos spalvos lygintuvai su kietais karbidais abrazyviniais dėvėjimais; Manganas (Hadfieldas) Plienas, kur reikia didelio poveikio ir darbo jėgos; Nikelio lydiniai, susiję su korozinėmis srutos paslaugomis.

Energija & energijos generavimas

Pagrindiniai reikalavimai: Aukšta temperatūra, Ciklinis pakrovimas, Tikslūs profiliai (Aerodinamika), atsparumas korozijai.
Tipiškos liejimo dalys: Turbinos ašmenys & Vanes, Turbinų korpusai, Siurblio/kompresoriaus sparčiai, vožtuvo kūnai, Šilumos išėjimo antraštės.
Pageidaujamos medžiagos: Nerūdijantys plienai ir nikelio pagrindu pagaminti lydiniai (karštų skyrių); Aliuminio ir plieno liejiniai, skirti augalų pusiausvyros pagalbinėms dalims.

Automobiliai

Pagrindiniai reikalavimai: Tūrio ekonomika, Svorio mažinimas (degalų/energijos efektyvumas), NVH valdymas ir avarijos našumas.
Tipiškos liejimo dalys: Variklio blokai, perdavimo atvejai, ratų stebulės, Knuckles, Stabdžių būgnai/rotoriai, „EV Motor“ korpusai.
Pageidaujamos medžiagos: Aliuminio lydiniai, skirti lengvam svoriui (liejimas štampuojant, Smėlio liejimas); Kalios geležies ir sutankintos grafito geležies sunkesniuose varikliuose, kad būtų standumas ir slopinimas.

Žemės ūkio mašinos

Pagrindiniai reikalavimai: Tvirtumas, Lauko aptarnavimas, Korozijos atsparumas dirvožemiui/trąšoms.
Tipiškos liejimo dalys: Pavarų dėžės korpusai, diferenciniai atvejai, skliaustai, PTO korpusai.
Pageidaujamos medžiagos: Išmeskite lygintuvus dėl išlaidų ir patvarumo; Kritinių struktūrinių komponentų elasa geležis; bronza įvorėms.

Statybos mašinos

Pagrindiniai reikalavimai: Aukštos statinės ir dinaminės apkrovos, Poveikis kietumas, ir patikimos keičiamos dėvėjimo dalys.
Tipiškos liejimo dalys: Kadrai, strėlės, kibirų dantys ir adapteriai, Galutiniai važiavimo korpusai.
Pageidaujamos medžiagos: Aukšto stiprumo plienai ir elastingi lygintuvai; Chromo arba volframo-karbido dantų ir įdėklų perdengimai.

7. Tvarumas pramoninių mašinų liejiniuose

Tvarumas tapo pagrindiniu šiuolaikinės gamybos veiksniu, ir pramoninių mašinų liejiniai nėra išimtis.

Kadangi pramonės šakos susiduria su didėjančiu reguliavimo institucijų spaudimu, klientai, ir investuotojams sumažinti anglies pėdsaką, Liaudies ir originalios įrangos gamintojai priima ekologiškesnes technologijas, žiedinės ekonomikos praktika, ir išteklius taupančios strategijos.

Energijos vartojimo efektyvumas liejyklose

• Lydymosi operacijos atsiskaityti iki 60% liejyklos energijos suvartojimo.
  Perėjimas nuo tradicinių kupolo krosnių į indukcija ir elektrinės lanko krosnys žymiai sumažina šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.
• Šildymo atkūrimo sistemos gali užfiksuoti energiją iš išmetamųjų dujų ir pakartotinai panaudoti ją įkaitinant įkrovimo medžiagas arba džiovinant formas.
• Duomenų pagrįstas stebėjimas ir intelektualiojo tinklo integracija dar labiau optimizuokite energijos naudojimą, suderinti su globaliais dekarbonizacijos tikslais.

Perdirbimas ir materialumas

• Liejiniai turi natūralų pranašumą: laužo perdirbimas. Iki 90% Juodųjų liejinių žaliavos yra iš perdirbto plieno ir geležies, dramatiškai sumažinant žaliavų paklausą.
• Neferškieji lydiniai, tokie kaip aliuminis ir vario, Padaryti liejinius vienu iš apskrito gamybos procesų.
• Laužų atskyrimas ir uždarojo ciklo perdirbimas užtikrina nuoseklias lydinio kokybės ir mažesnes pirkimų išlaidas.

Išmetamųjų teršalų kontrolė ir atliekų mažinimas

• Dulkių ir kietųjų dalelių kontrolė: Išplėstiniai „Baghouse“ filtrai ir šlapi šveitikliai sumažina išmetamų teršalų kiekį formuojant ir tirpstant.
• „Binder System Innovation“: Tradiciniai ekologiški rišikliai išleidžia LOJ liejimo metu. Nauji neorganiniai rišikliai sumažina išmetamųjų teršalų kiekį, tuo pačiu pagerindami darbo vietos saugumą.
• Smėlio melioracija: Automatizuotos melioracijos įrenginiai gali perdirbti 80–95% liejyklos smėlio, Sąvartynų atliekų ir žaliavų išlaidų mažinimas.

Lengvasis ir išteklių efektyvumas galutiniame naudojime

• Automobilių ir žemės ūkio mašinų sektoriuose, perėjimas į aliuminis ir sutankinta grafito geležis (CGI) Lostai sumažina svorį, degalų sąnaudos, ir CO₂ išmetamųjų teršalų eksploatavimo metu.
• Statybos ir kasybos įrangai, projektavimas Integruotos liejiniai Pakeičia kelis suvirintus rinkinius, taupanti medžiaga, pagerina patikimumą, ir supaprastinti logistiką.

8. Pramoninių mašinų liejiniai vs. Alternatyvi gamyba

9. Inovacijų tendencijos pramonės mašinų liejiniuose

Technologinė pažanga keičia pramoninių mašinų liejinius, įgalinant didesnį našumą ir efektyvumą:

3D spausdinimas liejimui

• 3D atspausdinti modeliai/šerdys: „Binder Jetting“ sukuria smėlio šerdį/raštus valandomis (vs. savaitės tradiciniams modeliams), Įgalinamas greitas pasirinktinių mašinų liejinių prototipų kūrimas (Pvz., Vienkartinė kasybos smulkintuvas).
• Tiesioginis metalo spausdinimas (Dmp): Didelės vertės, Mažos tūrio dalys (Pvz., aviacijos ir kosmoso žemės palaikymo mašinos), DMP gamina nerūdijančio plieno liejinius su sudėtinga geometrija (grotelės) Tai yra 30% lengvesni nei įprasti liejiniai.

Modeliavimo sukurtas dizainas

• Laidos proceso modeliavimas: Tokia programinė įranga kaip „Magmasoft“ ir „SimCenter 3D“ prognozuoja defektus (susitraukimas, defage'as) prieš gamybą - sumažina prototipų kūrimo ciklus 50% ir defektų tarifai 30%.
• Baigtinių elementų analizė (Fea): Integruoja liejimo mikrostruktūros duomenis į FEA modelius, kad būtų galima numatyti mašinų liejimo veikimą pagal apkrovą - pvz., Ekskavatoriaus rankos liejimo optimizavimas, kad atlaikytų 15% Daugiau krovinio be svorio padidėjimo.

Pažangios medžiagos

• Didelio stiprumo kalioji geležis (Hsdi): Nauji pažymiai (Pvz., ASTM A536 klasė 120-90-02) pasiūlyti tempimo jėgą iki 827 MPA-įgalinimo liejiniai, skirti pakeisti suklastotą plieną didelės apkrovos programose (Pvz., Vėjo turbinos velenai).
• Sudėtinės liejiniai: Metalo matricos kompozitai (Pvz., Aliuminis sustiprintas silicio karbidu) Gaminkite liejinius su 2x gryno aliuminio atsparumu nusidėvėjimui.

10. Išvada

Pramonės mašinų liejiniai yra būtini sunkiems pramonėms, nes jie įgalina dydį, Integruota funkcija ir pritaikyta metalurgija konkurencingoje kainoje.

O sektorius yra subrendęs, Priedo įrankių suartėjimas, Išplėstinis modeliavimas, automatizavimas, ir tvarumo priemonės yra pertvarkyti tai, kas įmanoma - sutrumpinti pristatymo laiką, gerina kokybės ir mažinant aplinkos pėdsaką.

DUK

Kokie yra svarbiausi veiksniai, nurodant liejimą?

Skaidrios medžiagos ir šilumos apdorojimo išnašos, Apibrėžti kietumo ar mechaninės nuosavybės tikslai, aiškios apdirbimo pašalpos, ir NDT/tikrinimo reikalavimai.

Ankstyvas liejyklų įsitraukimas į peržiūrą ir kėlimo strategiją taip pat yra būtina.

Ar dideles konstrukcines dalis galima pakeisti suvirinimais arba pagamintais mazgais?

Kartais - bet suvirintos rinkos dažnai padidina dalių skaičių, Įpilkite nuovargio sąnarių, ir gali padidinti svorį.

Laidos paprastai laimi ten, kur integruotas standumas, Sumažėjęs surinkimo sudėtingumas ir mažesnės ilgalaikės paslaugų išlaidos yra prioritetai.

Kiek energijos naudoja liejimas, ir kaip tai galima sumažinti?

Energijos intensyvumas labai kinta; Praktinis etalono diapazonas yra 1 200–2 500 kWh už toną lietinio metalo įprastiniams procesams.

Sumažinimo svertai apima antrinio naudojimo naudojimą (perdirbtas) Metalo žaliava, indukcija/elektrinis tirpimas, Šilumos atkūrimas, ir efektyvesnės krosnys.

Yra 3D spausdinimas, pakeičiantis liejimą?

Ne - ne pagal mastą daugumai sunkios pramoninės dalių.

Tačiau, 3D spausdintos smėlio formos ir šerdys yra spartėjantys iteracijos ciklai ir atrakina sudėtingas vidines geometrijas, Papildymas, o ne pakeisti tradicinį liejimą.