Įvadas

Korpuso liejimas ir smėlio liejimas- Du procesai, sukurti tuo pačiu principu, formuojant išlydytą metalą su smėliu, Vis dėlto labai skirtingi rezultatai.

Smėlio liejimas, senas darbo arklys, yra vertinamas dėl savo universalumo ir gebėjimo gaminti didžiulius komponentus už mažą kainą.

Korpuso liejimo liejimas, XX amžiaus vidurio tobulinimas, užima tą patį pagrindą, bet prideda tikslumą, sklandesnė apdaila, ir nuoseklumas, kad smėlio liejimas dažnai stengiasi sutapti.

Šiandienos gamybos kraštovaizdyje, Pasirinkimas tarp dviejų yra daugiau nei techninis sprendimas - tai tikslumo balansas, Ekonomika, ir paraiškos reikalavimai.

Šis straipsnis tyrinėja jų proceso pagrindai, matmenų tikslumas, Paviršiaus kokybė, Išlaidų struktūros, poveikis aplinkai, ir pramonės programos.

1. Proceso pagrindai: Kaip veikia apvalkalo liejimas ir smėlio liejimas

Norėdami iš tikrųjų įvertinti kriauklių formavimo ir smėlio liejimo skirtumus, Būtina ištirti, kaip kiekvienas procesas formuoja formą, tvarko išlydytą metalą, ir ištraukos baigtos dalys.

Tuo tarpu abu remiasi smėliu kaip ugniai atsparia medžiaga, jų Pelėsio statymo metodai—Thin, Dervos užkandžiami apvalkalai, palyginti, efektyvumas, ir skalė.

Kas yra apvalkalo liejimo liejimas?

Išrastas 1940 -aisiais, Korpuso liejimo liejimas iš esmės yra tiksli smėlio liejimo versija.

Jis naudoja Puikus dervos dengtas smėlis Tai susieja į ploną, Stiprus apvalkalas, kai veikiamas šildomo metalo modelio. Dvi sukietėjusios apvalkalo pusės yra sujungtos, kad būtų suformuota forma.

Plonas apvalkalas siūlo geresnį matmenų tikslumą ir lygesnius paviršius, tuo tarpu lengvai sulaužoma po kietėjimo.

Pagrindiniai žingsniai:

1. Modelio paruošimas: Metalo raštas (Paprastai aliuminis, plienas, ar ketaus) kaitinamas iki 180–250 ° C.
   Skirtingai nuo smėlio liejimo modelių, Korpuso formavimo modeliai dažnai būna vienpusiai (sudaryti pusę pelėsio) ir tikslaus apdirbimo funkcijos, kad būtų užtikrintas smulkus detalių replikacija.
2. Smėlio danga: Šildomas raštas panardinamas, purškiamas, arba įdėtas į lovą Dervos dengtas smėlis (Silicio smėlis, sumaišytas su 2–5% termoreet dervos, Pvz., Fenolio derva, ir katalizatorius).
   Dervos tirpsta kontaktuojant su karštu modeliu, surišti smėlio grūdus, kad susidarytų plonas apvalkalas.
3. Korpuso formavimasis: Modelis pasukamas arba sukrėstas, palikdamas vienodą apvalkalą (3–10 mm storio) Laikantis modelio.
   Korpusas išgydomas 30–120 sekundžių (per modelio šilumą) Kol dervos kryžminės nuorodos, Kietinantis apvalkalas.
4. Pelėsio surinkimas: Du sukietėję kriauklės (vienas viršutiniam „Cope“, o kitas - apatiniam „vilkimui“) yra užfiksuoti kartu. Vidinės ertmės (Pvz., skylės, ištraukos) yra sukurtos naudojant iš anksto suformuotas dervomis dengtas smėlio šerdes.
5. Pilti: Išlydytas metalas (Pvz., Kariuomenė geležis, Nerūdijantis plienas) yra pilamas į apvalkalo ertmę per vartus.
   Plonas apvalkalas užtikrina greitą šilumos perdavimą, spartėjantis kietėjimas (1–5 minutės mažoms dalims).
6. Apvalkalo pašalinimas: Po kietėjimo, trapios dervos apvalkalas yra suskaidytas (per vibraciją ar mechaninį smūgį) Norėdami išgauti liejinį.
   Nereikia plačiau sukrėsti, Kai apvalkalas subyrėjo į mažus fragmentus.

Apibrėžianti bruožą: Shell mold casting produces a lengvas, Matmenų stabilus pelėsis su puikia paviršiaus detale.

Sumažėjęs birių smėlio kiekis sumažina atliekas ir palaiko tikslią gamybą.

Kas yra smėlio liejimas?

Pats tradicinis ir universaliausias metodas, Smėlio liejimas, naudoja silicio dioksido smėlio mišinį, molio rišikliai (kaip bentonitas), vanduo, ir priedai.

Smėlis sutankinamas aplink daugkartinio naudojimo modelį, kad būtų suformuotas pelėsis. Išpilus išlydytą metalą, pelėsis sulaužytas, kad būtų galima atkurti liejinį.

Šerdžių galima pridėti tuščiaviduriams sekcijoms. Smėlis dažnai perdirbamas, nors tam reikia daug energijos reikalaujančio melioracijos.

Žaliojo smėlio liejimas (Šlapio smėlio liejimas)

1. Pelėsių gaminimas: Silicio smėlis sumaišytas su 3–5% molio (segtuvas), 2–4% vandens, ir priedai (Pvz., Anglies dulkės, siekiant sumažinti metalo įsiskverbimą).
   Šis „žalias smėlis“ yra supakuotas aplink modelį (mediena, metalas, arba plastikas) kolboje (standus rėmas) Norėdami suformuoti susitarimą ir vilkti.
2. Modelio pašalinimas: Modelis išimtas iš smėlio, palikdamas ertmę. GRUPTAS KAMPLAI (1–3 °) reikalingi, kad būtų išvengta smėlio žalos pašalinimo metu.
3. Pagrindiniai išdėstymai: Smėlio šerdys (Pagaminta iš dervos sujungto smėlio) yra įterpiami į ertmę, kad būtų sukurtos vidinės savybės.
4. Pilti: Išlydytas metalas (Pvz., Pilka geležis, Anglies plienas) į pelėsį pilamas per spyruoklinę ir bėgiko sistemą.
   Žaliojo smėlio formos yra didelis pralaidumas, leidžiant dujoms pabėgti pilant.
5. Shakeout: Po kietėjimo (10–60 minučių mažoms dalims, Valandos didelėms dalims), Atidaryta kolba, o liejimas išgaunamas vibruojant ar sprogdinant smėlį.

Dervos smėlio liejimas (Sauso smėlio liejimas)

Tikslesnis variantas, kai žaliojo smėlio molio-vandens segtuvas pakeičiamas sintetinėmis dervomis (Pvz., Furano derva).

Dervos smėlis yra išgydytas šilumos ar katalizatoriais, sukuriant sunkiau, Daugiau matmenų stabilios pelėsio. Tai sumažina smėlio išsiplėtimą ir pagerina paviršiaus apdailą, tačiau padidina išlaidas.

Apibrėžianti bruožą: Smėlio formos birios smėlio formos neprilygstamas lankstumas iš dalies dydžio- nuo mažų skliaustų iki laivų sraigtų, sveriančių šimtus tonų.

Tačiau, the softer mold walls and thermal expansion make sand casting less precise than shell mold casting.

2. Pelėsio savybės: Stiprybė, Paviršiaus apdaila, ir pralaidumas

Pelėsio medžiaga ir struktūra daro tiesioginę įtaką liejimo kokybei. Korpuso formavimas vs smėlio liejimas labai skiriasi stiprumo, paviršiaus apdaila, matmenų tikslumas, ir pralaidumas.

Pelėsio medžiaga ir stiprumas

• Korpuso liejimo liejimas: Didelio stiprumo dervos apvalkalas apsaugo nuo griūties net esant aukšto slėgio metalo injekcijai. Minimalus šiluminis išsiplėtimas užtikrina matmenų stabilumą.
• Žaliojo smėlio liejimas: Mažai jėgai reikia kruopštaus tvarkymo; Smėlio išplėtimas gali sukelti tokius defektus kaip „šašai“ arba paviršiaus nelygumai.
• Dervos smėlio liejimas: Sujungia vidutinį nelankstumą ir lankstumą, Geriau nei žalias smėlis, Tačiau didžiausias smėlio kiekis riboja galutinį tikslumą.

Paviršiaus apdaila ir matmenų tikslumas

Paviršiaus apdaila ir tolerancijos yra labai svarbios mažinant apdirbimo išlaidas po kaupimo:

• Korpuso formavimas Liejimas: Dervos apvalkalo lygus vidinis paviršius (pakartojamas iš šildomo metalo modelio) pašalina kosmetinių ar nekritinių paviršių apdirbimo poreikį.
  Griežtos nuokrypiai (Pvz., ± 0,2 mm a 50 mm dalis) Padarykite tai idealiai tiksliems komponentams, pavyzdžiui, pavarų dantims.
• Žaliojo smėlio liejimas: Grubus paviršiaus apdaila (Dėl smėlio grūdų dydžio, ~ 0,1–0,5 mm) ir pelėsių lankstumui reikalingas 1–3 mm apdirbimo pašalpas ant kritinių paviršių.
• Dervos smėlio liejimas: Patobulintas virš žaliojo smėlio, tačiau vis tiek negali atitikti „Shell Folming“ tikslumo - „Resin Sand“ grūdų struktūra (Vis dar ~ 0,1 mm) riboja paviršiaus glotnumą.

Pralaidumas ir dujų evakuacija

Pralaidumas (Gebėjimas leisti dujoms pabėgti) apsaugo poringumą liejiniuose:

• Korpuso formavimas Liejimas: Vidutinis pralaidumas (100–200 permijų vienetų) Dėl dervos surišimo, kurie iš dalies užklijuoja smėlio poras.
  Norėdami sušvelninti dujų įkalinimą, Korpus.
• Žaliojo smėlio liejimas: Aukštas pralaidumas (300–500 permijų vienetų) Iš molio vandens segtuko, kuris sukuria sujungtas poras.
  Tai sumažina poringumą, tačiau gali sukelti „smėlio intarpus“ (į liejinį įterptos smėlio dalelės) Jei pelėsis nėra tinkamai sutankintas.
• Dervos smėlio liejimas: Žemas pralaidumas (50–150 permerų vienetų) Dėl dervos surišimo, padidinti dujų poringumo riziką, nebent angos būtų kruopščiai suprojektuotos.

3. Liejamos medžiagos ir dalis tinkamumo

Korpuso formavimas vs smėlio liejimas labai skiriasi savo suderinamumu su metalais, lydiniai, ir dalis geometrijos.

Suderinami metalai ir lydiniai

Abu procesai tvarko Pilka/Entuctile Geležis, Anglies/žemo lydinio plienas, Nerūdijantis plienas, aliuminis, Vario bazės lydiniai, Ir dar daugiau.
Korpusas sausas, Standžios formos atsparūs erozijai plienu/geležimi; Žalias smėlis yra populiarus aliuminiui dėl išlaidų ir šiluminių aspektų.

Dalis dydis, Sudėtingumas, ir svoris

• Korpuso liejimo liejimas: Išsiskiria iš sudėtingo, Plonos sienos dalys, tokios kaip automobilių pavarų dėžės, vožtuvo kūnai, Turbinos komponentai, ir mažos pramoninės mašinos.
  Jo plonos apvalkalo formos leidžia sumažinti medžiagų naudojimą ir tikslų smulkių savybių pakartojimą.
• Smėlio liejimas: Geriausiai tinka dideliam, Sunkus, arba storos sienos komponentai, pavyzdžiui, kasybos sunkvežimių rėmai, Variklio blokai, ir pramoniniai korpusai.
  Ribotas gebėjimas atkurti smulkias detales ar plonas sienas dėl smėlio srauto ir šilumos sulaikymo apribojimų.

4. Produktyvumas, Kaina, ir ekonomika

Pasirinkimui tarp apvalkalo formavimo ir smėlio liejimo didelę įtaką daro gamybos tūris, Dalis dydis, ir išlaidų apribojimai.
Abu procesai turi aiškių pranašumų, atsižvelgiant į tai, ar prioritetas yra greitis, Tikslumas, ar ekonomika.

Produktyvumas ir ciklo laikas

Analizė:

• Korpuso pelėsio liejimas: Automatizuoti procesai - robotinis panardinimas, Korpuso kietėjimas, ir surinkimas-greitas mažų ir vidutinių dalių gamyba.
  Greitas plono apvalkalo kietėjimas dar labiau sumažina ciklo laiką, todėl tai idealiai tinka didelės apimties bėgimams (10,000+ dalys per metus).
• Žaliojo smėlio liejimas: Rankinio pelėsio paruošimas, modelio pašalinimas, ir „Shakeout“ ribos pralaidumas. Geriausiai tinka nuo mažo iki vidutinio gamybos apimties (Šimtai iki kelių tūkstančių dalių per metus).
• Dervos smėlio liejimas: Siūlo geresnį matmenų stabilumą virš žaliojo smėlio, bet lėtesnis kietėjimas ir tvarkymas sumažina greitį. Tinka vidutinio tūrio gamybai (5,000–10 000 dalių per metus).

Kaina: Įrankiai ir ekonomika kiekvienam

Analizė:

• Korpuso pelėsio liejimas: Išankstinės investicijos yra didesnės dėl brangių metalo modelių, Bet patvarumas (>100,000 ciklai) ir automatizavimas žymiai sumažina didelių gamybos apimčių išlaidas vienam dalims.
  Minimali smėlio atliekos ir didelis pakartojamumas dar labiau padidina ekonominį efektyvumą.
• Žaliojo smėlio liejimas: Pigūs modeliai ir sąranka palanki mažoms gamybos bandymams. Tačiau, Didelė darbo jėgos poreikis, Medžiagos atliekos, ir ilgesnis ciklo laikas padidina kainą vienai dalies vidutinio ar dideliais važiavimais.
• Dervos smėlio liejimas: Siūlo pusiausvyrą tarp įrankių kainos ir efektyvumo kiekvienam.
  Dervos sujungtas smėlis suteikia geresnį paviršiaus apdailą ir matmenų kontrolę nei žalias smėlis, Tačiau didesnės medžiagos išlaidos riboja labai didelės apimties gamybos išlaidų pranašumus.

5. Kokybės ir defektų normos

Laidos kokybė priklauso nuo Vidinis poringumas, paviršiaus vientisumas, ir mechaninės nuosavybės nuoseklumas.
Korpuso formavimas vs smėlio liejimas rodo pastebimus skirtumus dėl pelėsio tvirtumo, aušinimo greitis, ir materiali sąveika.

Poringumas ir vidiniai defektai

Analizė:

• Korpuso liejimo liejimas: Plonas, Dervos sujungtos apvalkalai greitai atvėsę, Sumažėjęs susitraukimo ertmes.
  Pelėsio tvirtumas apsaugo nuo smėlio įkalinimo, ir ventiliacijos dizainas kontroliuoja dujų poringumą. Idealiai tinka tikslioms dalims, kai minimalūs vidiniai defektai yra kritiški.
• Žaliojo smėlio liejimas: Birių smėlis plečiasi ir vėsinant nenuspėjamai sudaro sutartis.
  Laisvas smėlis pelėsio ertmėje padidina intarpų riziką, ir storos sekcijos yra linkusios susitraukti defektus. Dažnai reikia papildomo apdirbimo ar patikrinimo.
• Dervos smėlio liejimas: Sandartinis dervos smėlis pagerina matmenų stabilumą ir sumažina smėlio intarpus, palyginti su žaliuoju smėliu, tačiau dujų poringumas vis tiek gali atsirasti didelėse ar sudėtingose skyriuose.

Mechaninės savybės

Analizė:

• Korpuso liejimo liejimas: Greitas aušinimas per ploną apvalkalą sukuria baudą, vienoda mikrostruktūra, sustiprina tempimo stiprumą, kietumas, ir lankstumas.
  Mechaninių savybių nuoseklumas daro jį tinkamą Saugos kritiniai komponentai kaip automobilių pakabos ar kosmoso dalys.
• Smėlio liejimas: Lėtesnis, Būrinis aušinimas skatina šiurkštesnius grūdus ir netolygų kietėjimą, lemia stiprumo ir pailgėjimo kintamumą.
  Dalys dažnai reikalauja Apklijavimas po liejimo ir selektyvus apdirbimas Norėdami atitikti specifikacijas.
• Dervos smėlio liejimas: Mechaninės savybės yra vienodesnės nei žaliojo smėlio liejimas, Tačiau lėtesnis šilumos išsisklaidymas didesniuose skyriuose vis tiek gali sukelti grūdų dydžio ir lokalizuoto poringumo kintamumą.

Pagrindiniai takeliai

• Korpuso pelėsio liejimas: Optimalus Tikslumas, aukšto stiprumo, ir žemai skirtos komponentai. Greitas aušinimo ir standžios formos užtikrina minimalų poringumą ir pastovias mechanines savybes.
• Žaliojo smėlio liejimas: Geriausia didelis, Paprastos dalys kur absoliutus tikslumas yra ne toks kritiškas. Didesni defektų rodikliai ir kintamos savybės reikalauja patikrinimo ir apdirbimo.
• Dervos smėlio liejimas: Vidurys, pasiūlymas Patobulintas paviršiaus apdaila ir sumažėjo defektai Palyginti su žaliuoju smėliu, Tinka vidutinio stiliaus dalims.

6. Paraiškos: Korpuso formavimas vs. Smėlio liejimas

Korpuso liejimo liejimas

Korpus, Sudėtingos geometrijos, ir plonos sienos komponentai. Jos pagrindinės programos apima:

• Automobiliai komponentai: pavaros, Pavarų dėžės korpusai, ir mažos variklio dalys su sudėtingomis formomis.
• Tikslios mašinos ir įrankiai: armatūra, Jigs, ir didelio tikslumo mechaninės dalys.
• Aviacijos ir kosmoso ir aukštos kokybės įranga: Mažos turbinos ašmenys, skliaustai, ir struktūriniai komponentai.
• Hidraulinės ir skysčių sistemos: vožtuvo kūnai, siurblių korpusai, ir mažos sudėtingos ištraukos.

Pagrindinės savybės: Įgalina plonas sienas (2–3 mm), Puikus paviršiaus apdaila, griežtos matmenų nuokrypiai, ir galimybė vienai operacijai išmesti sudėtingas vidines ištraukas.

Smėlio liejimas

Smėlio liejimas yra palankus didesniam, storesnės sienos dalys, kuriose stiprumas ir tūris nusveria ypatingą tikslumą. Įprastos programos apima:

• Sunkiosios mašinos ir kasybos įranga: Dideli rėmai, korpusai, ir struktūriniai komponentai.
• Variklio ir staklių komponentai: Variklio blokai, cilindro galvutės, ir mašinų lovos.
• Pramoniniai siurbliai ir vožtuvai: siurblio korpusai, vožtuvo kūnai, ir flanšai.
• Geležies ir plieno konstrukciniai liejiniai: Statybos komponentai, Medžiagos tvarkymas, ir didelio masto pramonės sistemos.

Pagrindinės savybės: tilpo dideles ir sunkias dalis (1 kg - 100+ kg), Vidutinis sudėtingumas, Ekonominis įrankiai, ir universalumas tarp geležies ir nefervinių lydinių.

7. Atrankos kriterijai: Pasirinkimas tarp apvalkalo formavimo ir smėlio liejimo

Pasirinkimas tarp Korpuso formavimas vs Smėlio liejimas priklauso nuo kelių tarpusavyje susijusių veiksnių, įskaitant dalis geometrija, medžiaga, Tolerancijos, Gamybos apimtis, ir kaina.

Pasirinkimas turėtų subalansuoti Techniniai reikalavimai su ekonominis įgyvendinimas.

Pagrindiniai sprendimų veiksniai

8. Išvada

Korpuso formavimas ir smėlio liejimas yra papildomi procesai, Kiekvienas optimizuotas skirtingams gamybos poreikiams.

Korpuso liejimo liejimas yra aiškus pasirinkimas didelės apimties, Tikslios dalys, reikalaujančios griežtų nuokrypių, Lygūs paviršiai, ir nuoseklios mechaninės savybės-didesnės įrankių išlaidos, susijusios su mažesnėmis vienos dalies išlaidomis ir sumažinta apdirbimu.

Smėlio liejimas, priešingai, dominuoja dėl mažo iki vidutinio tūrio, didelis, Storų sienelių komponentai, kuriuose išlaidos ir dydis yra didesnis už tikslumą-didėjant lankstumui ir mažoms išankstinėms investicijoms.

Sprendimas tarp dviejų nėra „geresnis“ klausimas, bet „geriau tinkamas“.

Suderindami proceso galimybes su dalies reikalavimais (apimtis, dydis, Sudėtingumas, ir medžiaga), Gamintojai gali optimizuoti kokybę, Kaina, ir produktyvumas.

Tobulėjant technologijoms-su apvalkalo liejimo liejimu, priimant 3D atspausdintus modelius ir smėlio liejimo integracijos AI, kad būtų galima numatyti defektus, ir toliau vaidins gyvybiškai svarbų vaidmenį pramoninėje gamyboje.

DUK

Ar gali liejimo liejimo liejimas (Pvz., 50 kg)?

A: Ne - šlovės formos yra plonos (3–10 mm) ir trūksta nelankstumo palaikyti didelius, sunkiųjų metalų tūriai. Dalys 20 kg rizikos apvalkalo žlugimas pilant.

Is sand casting cheaper than shell mold casting for small parts?

A: Taip - už mažus tomus (<15,000 dalys). Smėlio liejimo mažos įrankių išlaidos ($500- 10 000 USD) viršija didesnes jos dalies išlaidas, Nors „Shell Folling“ brangus įrankis ($10,000+) yra pateisinamas tik dideliu apimtimi.

Kuris procesas yra geresnis nerūdijančio plieno liejiniams?

A: Shell mold casting—its resin shell prevents sand-metal reactions (Pvz., Chromo išeikvojimas, kuris sumažina atsparumą korozijai) ir užtikrina vienodą mikrostruktūrą.

Žaliojo smėlio liejimo rizikos užteršimas ir akytumas nerūdijančio plieno.

Ar gali liejimo lošimai gali naudoti žalią smėlį?

A: Ne-liejimo liejimo liejimas reikalauja,. Žalias smėlis (molio-vandens segtuvas) trūksta jėgų kurti ploną, Savarankiškai palaikantys kriauklės.

Koks yra tipiškas kiekvieno proceso modelių gyvenimo trukmė?

A: Korpuso formavimo modeliai (metalas) paskutinis 100,000+ ciklai; Žaliojo smėlio modeliai (mediena) paskutinis <1,000 ciklai; Dervos smėlio modeliai (metalas/mediena) Paskutiniai 10 000–50 000 ciklų.