Калив за калуп у потрошњу. Стално калупљење

1. Увођење

У срцу, ливење дели у две широке категорије: Каливање калупа у потрошњу, Тамо где се калупи уништавају да преузму делове, и Стално калупљење, где калупи за вишекратну употребу производе више компоненти.

Упоређивање ових процеса директно осветљава компромисе у делу квалитета дела, трошак, и олово временски увиди да инжењери и тимови за набавке ослањају се да бирају оптималну методу.

Овај чланак детаљно испитује сваку технику, процењује кључне метрике перформанси, и пружа смернице за избор између потрошње и трајног ливења калупа.

2. Шта је каливање калупа?

Каливање калупа у потрошњу обухвата било који процес у којем је калуп жртвован да би се преузео очвршћени метални део.

Ливнице граде ове калупе од песка, малтер, восак, или керамички материјали око обрасца за вишекратну употребу; Једном када се растопљени метал хлади и учвршћује, Калуп се разбија, Покажите га неупотребљиво за наредне сивове.

Предности

• Дизајн слобода: Опседиви калупи могу да снимају веома сложене геометрије - укључујући унутрашње шупљине и подређене - без потребе за скупим селошка језграма.
• Трошкови ниског предњег алата: Једноставни узорак песка коштају између $500 и $5,000, чинећи овај приступ економски атрактивним за трајање ниске количине или прототипа.
• Компатибилност широке легуре: Од ниског топљеног цинка до челика високих температура и супералора (до 1,500 ° Ц), Трошкови калупи смештају готово било који материјал.

Недостатак

• Дужа времена циклуса: Захтевају типични циклуси за пескове 30-60 минута по део (укључујући припрему калупа и протресе), у поређењу са 1-5 минута у трајним калупима.
• Завршна обрада површине: Греен-пешчани одливци често показују храпавост површине РА 6.3-12.5 μм, захтева додатну обраду.
• Димензионална варијабилност: Линеарне толеранције ± 0,5-3 мм Ограничите употребу расходивих калупа за високо прецизне компоненте без пословања пост-ливења.

Врсте каливних калупа

Каливо у калупу обухвата неколико процеса, сваки прилагођен специфичним сложеностима дела, Захтеви за јачину звука, и материјални избори.

Испод су главне методе:

Ливење песка

• Зелени песак: Користи мешавину са пескама глинена вода која остаје подложна и више пута се може користити за хиљаде калупа.
  Обрађује делове до неколико тона и кошта само 0,10 долара од 0,50 долара по килограму материјала за ливење.
• Смола: Уместо глине садржи синтетичке смоле, Достављање побољшаних површинских завршава (РА 3.2-6.3 μм) и чвршће толеранције (± 0,5 мм) за умерене трке (500-5,000 ком).
• Лимена љуске: Мршав, ТХЕРМОСЕТ-СХАНСИН "СХЕЛЛ" се формира око гријаног металног узорка.
  Калупи за шкољке постижу РА 1.6-3.2 μм завршне обраде и ± 0,2 мм толеранције, чинећи их идеалним за мале, замршени одливци.

Инвестиција (Изгубљени восак) Цастинг

Такође познато као прецизно ливење, Ова метода даје највишу верност: толеранције од ± 0,05 мм и површине се завршава на РА 0.8 μм.

Ливни стројеви премаз воска или полимера у керамичком суспенту, затим изгорете узорак пре него што се излиш.

Иако алат траје 5.000 УСД - 20.000 долара, исплати се за делове испод 1 мм дебљина зида и ниска до средње волумена (100-2,000 ком).

Изгубљени ливење пене

Пенасти обрасци (ЕПС или ПЛА) Замените традиционалне калупе. По контакту са растопљеним металом, пена испарава, остављајући шупљину.

Изгубљена пена одлична у комплексу, једноделни облици без нацрта углова и види типична времена циклуса од 15-30 минута по делу.

Ливење малтера

Малтер велике чврстоће или гипс калупи хватају фине детаље (По 1.6 μм) и толеришу температуре преливања до 1 200 ° Ц.

Њихова крхкост ограничава поновну употребу на 10-50 циклуса, Тако да одговарају ниској количини, Компоненте високо прецизности као што су ваздухопловни и медицински арматуре.

Каливо за керамику

Коришћење напредне ватросталне керамике, Овај поступак избија Супераллои сипа горе 1 400 ° Ц.

Нуди сложену способност геометрије и уска толеранције (± ± 0.1 мм) за никве за базиране никве и делове мотора са високим температурама, иако на већој цени и дужем преокрету (3-6 дана по серији).

3. Шта је трајно калупљење калупа?

Стално калупљење Користи метал за вишекратну употребу - обично челично или ливено гвожђе - који остају нетакнути кроз стотине до хиљада сипања.

Ливери сипају растопљене метала у ове затворене калупе под гравитацијом, низак притисак, или под високим притиском.

Након што метал учвршћује, умреће се отвара и избацује део облика близу нето без уништавања калупа.

Предности

1. Времена брзог циклуса:
   Стални калупи улазе у 1-5 минута по ливењу, у поређењу са 30-60 минута За пешчане калупе. Бржи циклуси прелазе директно у вишу пропусност.
2. Чвршће толеранције & Боља површинска завршна обрада:
   Челик умире толеранције од ± 0,1-0,5 мм и површина се завршава као глатка као По 1.6 μм, Смањивање или чак елиминисање секундарне обраде.
3. Побољшани механички интегритет:
   Контролисано хлађење у металном калупу ствара финије структуре зрна и до 30 % Доња порозност од делова од песка, Повећавање отпорности на снагу и умора.

Недостатак

1. Високо трошак предњег алата:
   Дие сетови обично коштају $20,000- 150.000 долара и захтевају 6-12 недеља време вођења, чинећи их неекономичним за трчање испод 2,000-5,000 делови.
2. Ограничена сложеност геометрије:
   Калупи су потребни нацрти углова (1-3 °) и не могу природно формирати дубоке подређене или сложене унутрашње функције без језгара, који додају време алата и циклуса.
3. Ограничења у алуминији:
   Легуре са високим температурама (челик, Ницкел Супераллоис) Ероде Метал умире; Стални калупи првенствено служе обојеним легурама-алуминијумом, магнезијум, и цинк.

Врсте трајних калупа

Трајно калупно ливење се ослања на издржљиви метал умире - обично челично или ливено гвожђе - који издрже вишеструке циклусе ливења.

Испод су главне методе, сваки оптимизован за специфичне геометрије дела, волумен, и материјалне карактеристике:

Гравитација дие ливење

• Процес: Растопљени метални токови у матичној шупљини под гравитацијом.
• Толеранције & Завршити: Постизање ± 0,1-0,5 мм Толеранције и РА 1,6-6,3 μм површинским завршавам.
• Запремина & Време циклуса: Погодно за средње траке (2,000-50.000 рачунара) са циклусним временима од 1-5 минута по ливењу.
• Типичне легуре: Алуминијум (А356, А380), легуре бакра.

Дие ливење мале притиска

• Процес: Благи притисак гаса (0.3-1.5 бар) снаге се растале металом према горе у калуп, Осигуравање глатких, Турбуленција без пуњења и очвршћивање смера.
• Толеранције & Завршити: ± 0.1-0.3 мм; РА 1.6-4.0 μм.
• Запремина & Време циклуса: Идеално за 1.000-20.000 ком; Сваки циклус обухвата 3-8 минута.
• Типичне легуре: Легуре алуминијум-силицијума, магнезијум.

Под високим притиском (Точка комора) Дие Цастинг

• Процес: Растопљени метал са ниским топљењем (цинка, магнезијум) убризгава се у матрицу под високим притиском (до 150 МПА) преко потопљеног комора.
• Толеранције & Завршити: ± 0,02-0,1 мм; РА 0,8-3,2 μм.
• Запремина & Време циклуса: Одликује се на веома високим количинама (50,000+ назива) са циклусима брже од 20-60 секунди.
• Типичне легуре: Цинка (Серија Ладес), магнезијум (АЗ91Д).

Вакуум дие ливење

• Процес: Вакуум је цртао растопљени метал у умрели, Минимизирање раствореног гаса и порозности. Често комбиновано са ниским притиском или тежином.
• Толеранције & Завршити: ± 0,05-0,2 мм; РА 1.6-3.2 μм.
• Запремина & Време циклуса: Средње трке (5,000-30.000 рачунара); Времена циклуса 2-6 минута.
• Типичне легуре: Алуминијум, легуре бакра.

Центрифугално ливење

• Процес: Калуп се врти на хоризонталној или вертикалној оси; Центрифугална сила Пресе растопљени метал на зидове калупа, стварање густе, Радиал-зрно структура.
• Толеранције & Завршити: ± 0,2-1.0 мм; РА 3.2-12.5 μм.
• Запремина & Време циклуса: Најбоље за средње трке (1,000-10.000 рачунара); Времена циклуса разликују се пречником и дебљином (5-20 минута).
• Типичне легуре: Бронза, Високо затезање месила, Алуминијумске бронзе.

Ливење

• Процес: Растопљени метал се сипа у калуп, дозвољено је да се очврсне на одређену дебљину љуске, Тада је вишак течности изливено у шупљим или декоративним одливима.
• Толеранције & Завршити: ± 0,3-1.0 мм; РА 3.2-6.3 μм.
• Запремина & Време циклуса: Ниско до средње трке (500-5,000 ком); 3-10 минута по циклусу.
• Типичне легуре: Леадед месиме, Финково легуре.

Стисак ливења

• Процес: Комбинује ливење и ковање: растопљени метал испуњава ум, затим високо притисак (50-200 МПА) компактни део током очвршћивања, давање густине сличне ковисима.
• Толеранције & Завршити: ± 0.1-0.3 мм; РА 1.6-3.2 μм.
• Запремина & Време циклуса: Погодно за мање трке (500-10.000 рачунара); Циклус Време око 5-15 минута.
• Типичне легуре: Алуминијумске и магнезијум легуре.

4. Кључне метрике перформанси

Када упоређујете потрошње и трајно ливење калупа, Четири критичне метрике метрика за метрике на најприкладнијем процесу: тачност димензија, Квалитет површинске завршетке, механички интегритет, и Брзина производње.

Димензионална тачност & Толеранције

Прецизност шарке на способност процеса да би се стално репродуцирала планирана геометрија.

• Каливање калупа у потрошњу: Греен-пешчани одливци обично држе толеранције од ± 0,5-3 мм. Лимена љуске и Инвестициони ливење Затегните то ± 0,1-0,25 мм.
• Стално калупљење: Метал умире даледа далеко боља контрола, са толеранцијама од ± 0,1-0,5 мм у гравитацији и ливењу мале под притиском, и чврсто је као ± 0,02-0,1 мм у процесима високог притиска.

Пошто је чвршће толеранције смањити низводни обраду, Стални начини калупа често сечу укупни део трошкова 10-30 % У средњем волуменима.

Квалитет површинске завршетке

Површинска храпавост утиче на функционалне перформансе и козметичку жалбу.

• Процеси потрошње: Површине зелене песка се крећу од По 6.3 до 12.5 μм,
  Док се прелазу и преливали калупи побољшавају до краја РА 3.2-6.3 μм. Инвестициони ливење ривала сталне калупе са завршетком до РА 0,8-3,2 μм.
• Сталне методе: Гравитација ливење умрли обично производи РА 1.6-6.3 μм, Дие ливење мале притиска РА 1.6-4 μм,
  и кастинг умиру под високим притиском може постићи РА 0,8-1,6 μм без секундарног полирања.

Побољшана површинска завршница често се преводи 20-40 % Смањење пост-ливеног брушења и време полирања.

Механичка својства & Интегритет

Снага компонената, дуктилност, а ниво оштећења дефинише своју поузданост у служби.

• Порозност & Инклузије: Трошкови пешчани калупи могу да луце порозне стопе 2-5 %,
  будући да трајни калупи обично ограничавају порозност на под 1 % Захваљујући контролисаном очвршћивању и, у неким процесима, Примењен притисак или вакуум.
• Структура зрна: Бржи екстракција топлоте у металним калупима производи финије зрна, Подизање снаге приноса од стране 10-20 % преко еквивалентних делова од песка.
• Умор & Отпорност на ударце: Студије пријављују да гравитација и мали одливци са малим притиском показују умор угости 2× дуже од колега са песком под идентичним оптерећењем.

Брзина производње & Време циклуса

Пропусност зависи од тога колико брзо попуњавају калупи, очврснути, и ресетовати.

• Издајни ливење: Захтевају пешчане калупе 30-60 минута по циклусу (укључујући прављење калупа и схаке-оут), и улагања за ливење улагања 6-24 сати по серији.
• Стални ливење: Гравитација и методе ниског притиска циклуса 1-5 минута, Док седиште умиру под високим притиском може довршити улогу у 20-60 секунди.

Као резултат, Сталне линије калупа често постижу 5-10 × Поуздано излаз потрошњих процеса - чине их неопходним за количину производње изнад 2,000-5,000 јединице.

5. Анализа трошкова потрошње ВС. Стално калупљење

Разумевање укупних трошкова власништва помаже произвођачима да одабере право ливење.

Сломили смо четири главна возача трошкова, материјалирати, радна снага, и по дијелу економично - и идентификују типичне паузе за сваки приступ за сваки приступ.

Инвестиција алата и узорака

• Каливање калупа у потрошњу:

• • Узорак трошак између $500 и $5,000, Зависно од сложености и материјала (дрва, пластика, или метал).
  • Припрема калупа (рекултивација песка, Основна израда) додаје отприлике 0,05- 0,15 долара по килограму песка.
  • Времена олова распон 1-4 недеље.

• Стално калупљење:

• • Дие сетови Покрените 20.000 долара - 150.000 долара, са сложеним, Мулти-шупљини алати на високом крају.
  • Премаз и обнову-Укључујући ватросталне спрејеве и полирање трошкова 50 до 200 долара по циклусу.
  • Времена олова Истезање 6-12 недеља.

Јер трајни калупи амортизују се преко хиљада циклуса, њихов трошак алата за аламирање се брзо опада јер се колуми успоне.

У супротности, Опседиви обрасци захтевају нову алату за сваки промјена дизајна.

Трошкови материјала и рекламације

• Процеси потрошње:

• • Ливење песка уноси 0,02 долара од 0,10 по кг у рекултивацији песка и замјену везива.
  • Инвестициони ливење Сусреће за одлагање керамичке љуске ($2- 5 УСД по кг) и вакскорошни отпад.

• Стални процеси:

• • Ливење ограничава материјале калупа на челик и захтева минималну рекламацију.
  • Тркач и отпад у капију углавном прелази 90% принос метала; Режи се назад у топљење у топљење без додатних трошкова.

Стално калупљење калупа често постиже предност метала изнад 90%, Будући да су потрошни методи понекад лебдећи од 60-70% приноса пре него што се поново повуку и чисте.

Захтеви за рад и аутоматизацију

• Издајни ливење:

• • Оператори ручно пакују, избити, и очистите калупе. Радни налози за до 40% укупне трошкове.
  • Аутоматизација остаје ограничена на линије за пренос љуске или малтера.

• Стални ливење:

• • Роботичко сипање, Аутоматско избацивање, и Трим Пресе Сласх Рад на под 20% укупне трошкове.
  • Ин-лине инспекција и руковање даље смањење времена циклуса и људску грешку.

Високи степени аутоматизације у сталним фабрикама калупа Обрежите трошкове рада по деловима 50% у поређењу са ручним ливењем песка.

6. Олубина компатибилност потрошног ВС-а. Стално калупљење

Одабир правог процеса ливења често зависи од компатибилности легура.

Потрошени и трајни начини калупа се знатно разликују у распону метала које држе, Поготово када је у питању тачка топљења, реактивност, и живот калупа.

Обојене легуре

• Каливање калупа у потрошњу

• • Челик & Iron: Зелени песак и керамички калупи издржавају се температуре 1,500 ° Ц, чинећи их идеалним за сиво гвожђе, дуктилни гвожђе, и аустенитни челици.
  • Супераллоис: Инвестициони и керамички калупи толерирају СуперАллоис (Уносилац, Хастеллои) у 1,300-1.44 ° Ц, иако са већим трошковима плијесни и дужим временским временима циклуса.

• Стално калупљење

• • Ограничена употреба: Челик умире омекшавање изнад 350-400 ° Ц, тако да трајно калуп ливење ретко рукује обојеним легурама.
    Покушаји захтевају скупе калупе и брзо бициклизам, који покреће трошење алата.

Обојене легуре

• Каливање калупа у потрошњу

• • Алуминијум, Бакар, Цинка, Магнезијум: Све ослобађају не темељне изазове у песку или љуштинским калупима; Приноси зелене песка 90 % Повратак стопа,
    Док улагачки ливење уносе фине детаље у деловима Алуминијумски зидни зидни.

• Стално калупљење

• • Алуминијумске легуре: А356 и А380 сипају на 600-700 ° Ц У Х13 умире, Постизање уских толеранција и финог зрна.
  • Магнезијум & Цинка: Врућа комора и гравитација Диес Руке АЗ91Д (650 ° Ц) и Замак (385 ° Ц) са брзим циклусним временима (30-60 с) и минимална порозност.
  • Бронза & Месинг: Ограничена на ниско под притисак или центрифугалне варијанте-хигх-силицијумске бронзе казног до 1,050 ° Ц Са напредним материјалима и премазима.

Висока температура & Специјалне легуре

• Каливање калупа у потрошњу

• • Реактивни метали: Титанијум и рефракторно легуре (тунгстен, молибден) захтевају керамичке калупе или инвестиционе шкољке; они су горе 1,650 ° Ц Али налазе се високи трошкови калупа-материјала и рекламације.

• Стално калупљење

• • Ограничен распон: Танки зид, Дисми са високим проводљивошћу не може да одржи ултра-високе топине.
    Специјалне технике - попут керамичких облога или хибридних калупа - постоје, али комбинују трошкове потрошње алата са ограниченим животним животом.

7. Калив за калуп у потрошњу. Стално калупљење

Приликом одабира процеса ливења, Инжењери тежите потрошне и трајне методе калупа против четири кључна критеријума: сложеност, структура трошкова, квалитет, и запремина.

Испод је упоредни преглед:

Геометрија & Флексибилност дизајна

• Опседиви калупи Екцел у снимању замршених облика, Дубоко подрећи, и унутрашње шупљине.
  Они се баве сложеним језграма и вишеделним скупштинама без провидних модификација алата.
• Стални калупи захтевају нацрте углова (1-3 °) и једноставне партијске линије.
  Иако је основни уметак омогућавају неку сложеност, Дубоке унутрашњих функција или оштрих поднева потражују скупе склопиве језгре или средње операције.

Инвестиција алата & Временско време

• Опседиви обрасци коштати од $500 до $5,000, са водним временима млађим од четири недеље. Они одговарају прототипима, Дизајн итерације, и наређења са ниским количинама.
• Трајни умре у опсегу од $20,000 до $150,000 и узмите 6-12 недеља у машину и тест.
  Високо почетни трошак плаћа се само приликом бацања стотина до хиљада идентичних делова.

Квалитет & Прецизност

• Процеси потрошње као што је ливење песка обично принос толеранције од ± 0,5-3 мм и површинских завршава од 6,3-12,5 μм.
  Инвестициони ливење сужава то ± 0,1 мм и РА 0,8-3,2 μм, али по већој цени.
• Стални калупи Доследно постизање ± 0,1-0,5 мм толеранције и РА 1,6-6,3 μм (или РА 0,8-1,6 ум за висок притисак).
  Њихова финозрната микроструктура такође доноси до 30 % Доња порозност и врхунска механичка својства.

Време циклуса & Пропусност

• Издаве методе Потражња 30-60 минута по ливењу (пешчани калупи) или чак 6-24 сата по серији (инвестиција).
  Као резултат, Пропусност остаје ограничена, посебно за велике или сложене узорке.
• Стални ливење улази у 20 С-5 мин у оквиру, Зависно од притиска и легура.
  Аутоматизовано изливање, избацивање, и подрезивање даље убрзавање производње, чинећи га идеалним за средњи- до трка на високим количинама (≥ 2,000 назива).

Легура & Могућност температуре

• Опседиви калупи руковати се скоро било којом легуром - од цинка до суперАллоис-захваљујући песком високог температуре, керамика, и малтере.
  Они остају једина опција за челике, титанијум, и на никл-базирани материјали 1,200 ° Ц.
• Стални калупи усредсредите се на обојене легуре: алуминијум, магнезијум, цинка, и изаберите Бронзес.
  Диелимирају челике и супераллоис Ероде Метал, Ограничавање трајног калупа за легуре испод ~ 700 ° Ц (и специјализоване варијанте до ~ 1,050 ° Ц).

Трошак по дијелу & Пакостан

• Издајни ливење смањује ниску алату унапред, али веће полно радно и материјалне трошкове, разбијање чак и око 100-2.000 рачунара. Остаје економично за кратке трке и прототипове.
• Стални ливење захтева значајне инвестиције дие, али нуди ниске радне и отпадне стопе, разбијање чак и на 2.000-10.000 ком.
  Изван тога, Јединичке трошкове оштро падају, често 50-75 % Испод потрошњи еквивалента.

8. Закључак

Издајни и трајни калуп који ливење сваког испорука јединствене предности.

Калупи потрошње сјаји у ниској количини, сложене, и апликације са високим температурама, Док су стални калупи екцел у средњем- до високог јачине звука који се покреће прецизност захтева, брзина, и поновљивост.

Вагањем фактора као што су алатска улагања, време циклуса, површинска завршна обрада, и избор легура,

Произвођачи могу да одаберу оптималну методу ливења - на тај начин смањење трошкова, Побољшање квалитета, и убрзавање времена на тржиште.

Често постављана питања

Која је главна разлика између потрошње и трајног ливења калупа?

Каливање калупа у потрошњу користи калупе који су уништени након сваког ливења (Нпр., песка, малтер, или керамика),

док Стално калупљење користи металне калупе за вишекратну употребу за производњу више одливака са високом димензионалном тачношћу.

Који је метода ливења исплативија за производњу ниског обима?

Каливање калупа у потрошњу је углавном економичније за ниско запремине или прилагођене делове јер има низак трошкови алата и већу флексибилност у промјенама дизајна.

Који процес нуди бољу површинску завршну и димензионалну толеранцију?

Стално калупљење обично нуди супериорно Површински завршетак и чвршће толеранције Због прецизности металних калупа и контролисаног учвршћивања.

Да ли је једна метода боља за замршене геометрије?

Да. Каливање калупа у потрошњу, посебно Инвестициони ливење, одликује се производњом замршених и сложених облика који су тешки или немогући да се постигну са трајним калупима.