Tolerancije lijevanja različitim procesima za lijevanje

A Tolerancija za lijevanje Određuje dopuštenu odstupanje između nominalne i stvarne veličine karakteristika.

Na primjer, Tolerancija od ± 0,5 mm na a 100 mm dimenzija znači da gotov dio može mjeriti bilo gdje između 99.5 mm i 100.5 mm.

Takva precizna uticaja Komponenta Fit, Mehaničke performanse, i Pouzdanost montaže.

Istovremeno, Svaka desetina milimetara obrijana od tolerancije Povećajte troškove kalupa za 10-20%, podići cijene otpada do 15%, i Dodajte dvije do četiri nedelje Vrijeme vodstva alata.

Ovaj članak sastavlja niz procesa kastinga - od zeleni pesak do Die Casting- i kvantificira njihove tipične mogućnosti tolerancije.

Takođe ćemo pregledati ISO 8062 i druge industrijske standarde, Pregled potreban Naknade za obradu i obradu,

i preporučiti inspekcija i Statistička-kontrola procesa Metode koje pomažu da udarite optimalnom ravnotežom između troškova i preciznosti.

1. Razumijevanje tolerancija u livenju

Prije odabira procesa, pojasniti ove temeljne koncepte:

• Tolerancija je ukupna dozvoljena varijacija u dimenziji.
• Dodatak Da li je namerna prevelika ili donje ugrađena za skupljanje bacanja, nacrt, ili naknadna obrada.
• Fit opisuje kako dva dijela parenja komuniciraju, u rasponu od Čišćenje se uklapa (labav) do smetnje se uklapa (uski).

Štaviše, Tolerancije za lijevanje mogu biti linearan (E.g., ± 0,5 mm) ili geometrijski (E.g., kružnost, okomitost), definirano korištenjem GD&T simboli.

Zapamtiti: Svaka klasa tolerancije Specificirate možete prevesti u opipljive troškove i raspored utjecaja.

Samim tim, Pažljivo unaprentsko planiranje - usklađeno sa mogućnostima proizvodnje partnera - plaća dividende u kvalitetu i ukupnim troškovima vlasništva.

2. Standardi i nomenklatura

Prije navođenja tolerancija, potreban vam je zajednički jezik. Međunarodni i regionalni standardi definiraju oboje dimenzionalan i geometrijski Tolerancije za lijevanje, Tako dizajneri i livnice mogu razgovarati s preciznom.

ISO 8062 Tolerancija za lijevanje (CT) i geometrijsku toleranciju za lijevanje (GCT)

ISO 8062-3 Definiše Tolerancija na dimenzionalnu livenju (DCCT) ocjene od CT1 kroz CT16, Tamo gdje donji CT brojevi odgovaraju čvršćem odlasku od asfalta. U praksi:

• CT1 - CT4 (± 0,05-0,3 % dimenzija) odijelo visoke precizne dijelove za lijevanje i trajno-kalupe.
• CT5-CT9 (± 0,1-0,8 %) Prijavite se na investiranje i odljeve s kalupom.
• CT10 - CT14 (± 0,4-2,0 %) Pokrijte različite metode lijevanja pijeska.
• CT15 - CT16 (± 2,5-3,5 %) služiti vrlo velikim ili nekritičnim odljevcima.

Na primjer, na 200 MM funkcija:

• A CT4 deo može da se drži ± 0,6 mm,
• Dok je a CT12 Lijevanje pijeska može dopustiti ± 4 mm.

Dopuna CT ocjene, ISO 8062-2 Definiše Geometrijske tolerancije za livenje (GCT)-Kriling obrazac (ravnost, kružnost), orijentacija (okomitost, paralelizam), i položaj (istinski položaj).

Svaka GCT ocjena (G1-G8) Slojevi geometrijske kontrole na nominalnu CT dimenzijnu kovertu.

Regionalni & Industrijske specifikacije

Dok ISO pruža globalni okvir, Mnoge industrije referentne standarde prilagođene:

Nadca (Udruženje za lijevanje sjevernog američkog die):

• Normalan tolerancija: ± 0,25 mm po 100 mm (otprilike. ISO CT3 -CT4).
• Preciznost tolerancija: ± 0,10 mm po 100 mm (otprilike. ISO CT1-CT2).
• Nadca takođe definira odvojene časove za visina, rupa, i ravnost Tolerancije specifične za diet livene materijale kao što su cink, aluminijum, i magnezijum.

Sfsa 2000 (Osnivači čeličnih osnivača Amerike):

• Omogućuje se tolerancije za odlaganje pijeska ± 0,4-1,6 mm po 100 mm, ovisno o vrsti plijesni (Green-pijesak vs. vezan za smolu).
• Njegove tablice grubo odgovaraju ISO CT11-CT13.

BS 6615 (Britanski standard za livarstvo)

• Prekrivači pijesak, školjka, i investicija procesi.
• Tipični dodaci:

• • Lijevanje pijeska ± 0,5-2,0 mm / 100 mm (CT11-CT14)
  • Oglašavanje školjke ± 0,2-0,8 mm / 100 mm (CT8-CT12)
  • Investicijska livenja ± 0,1-0,5 mm / 100 mm (CT5-CT9)

3. Tabela tolerancije od livenja (jedinica: mm)

Sljedeća tablica navodi maksimalne ukupne vrijednosti tolerancije za različite CT ocjene (Ocjena tolerancije na livenje CT1-CT16) Unutar različitih raspona osnovnih veličina.

4. Pregled glavnih procesa lijevanja

Procesi za lijevanje spadaju u tri široke kategorije -Kalup, Trajno plijesan / vođen pritiskom, i Specijalne tehnike-Aeck nude različite mogućnosti tolerancije, Površinska obrada, i troškovne konstrukcije.

Metode potrošnje-plijesni

Livenje zelenog pijeska

Livenje zelenog pijeska ostaje najekonomičnija i fleksibilna metoda za velike ili jednostavne dijelove.

Londeri Mix Silica Sand, glina, i vlaga za oblikovanje kalupa koji prinose tipično ISO CT11-CT14 Tolerancije - o ± 0,5-2,0% bilo koje date dimenzije (I.E., ± 0,5-2,0 mm na 100 mm).

Površinska obrada se uglavnom kreće RA 6-12 μm, i troškovi alata ostaje nizak (često <$500 po uzorku).

Hemijski povezani & Pesak bez peka

Nadogradnja na obveznice za susere ili bez pehara zateže se tolerancijama na CT9-CT12 (± 0,3-1,2%), poboljšava snagu kalupa, i smanjuje pranje.

Površinska hrapavost pada na RA 3-6 μm, Ove metode dobro prilagođene dijelove srednje složenosti u kojima preciznost zelene peska dokazuje marginalno.

Investicija (Izgubljeni vosak) Livenje

Investicijska livenja, Poznat i kao izgubljeni vosak, proizvodi zamršene oblike i tanke zidove sa CT5-CT9 Tolerancije - otprilike ± 0,1-0,5% (± 0,1-0,5 mm po 100 mm).

To Odlična površinska obrada (RA 0.8-2.0 μm) i sposobnost održavanja finog detalja opravdavaju veće troškove alata (često 2.000 do 10.000 dolara po uzorku) u vazduhoplovstvu, medicinski, i vrhunske industrijske aplikacije.

Izgubljeni kasting

Izgubljeni kasting kombinira trošene uzorke s neizvečenim pijeskom, koji nude CT10 - CT13 sposobnosti (± 0,4-1,5%).

Dok je površinska obrada (RA 4-8 μm) i dimenzionalna kontrola pada između zelenog peska i investicijskog livenja, Ova metoda se ističe u proizvodnji kompleksa, Jednodijelni sklopovi bez jezgara.

Sanacija & Metode vođene pritiskom

Die Casting (Vruć & Hladna komora)

Die Casting daje najteže asfalt tolerancije -CT1 - CT4, ili ± 0,05-0,3% dimenzija (± 0,05-0,3 mm po 100 mm).

Tipični rasponi površinskih površina RA 0,5-1,5 μm. Visoki troškovi alata za unaprijed (Često 10.000 dolara 200.000 dolara po die) isplatiti Ciklus puta krupne kao 15-60 sekundi i odlična ponovljivost aluminija, cink, i magnezijum dijelovi.

Gravitacija umire & Livenje niskog pritiska

Gravitacija i matičnosti, Korištenje metalnih kalupa za višekratnu upotrebu, postići CT2-T6 Tolerancije (± 0,1-0,5%) sa Ra 1-4 μm završava.

Jer rade bez visokih brzina ubrizgavanja, Ove metode smanjuju poroznost i jačaju komponente - posebno u automobilskim kotačima i pumpi.

Specijalne tehnike

Centrifugalno livenje

Predenju kalupa na 200-2.000 o / min, Centrifugalne sile za livenje rastopljene metale prema van, Izrada gustih cijevnih zidova i prstenova. Radijalna tolerancija pada CT3- CT8 (± 0,1-0,5%).

Površinska obrada obično sjedi na Ra 3-8 μm, i usmjerna hlađenja povećava mehanička svojstva u teškim ležajevima i cjevovodima.

Žbuka & Keramičko kaling livenje

Gips i keramički kalupi - u velikoj mjeri koriste se za umjetnost, nakit, i male serijske zrakoplovne dijelove - pružaju CT6-CT9 Tolerancije (± 0,2-0,8%) i RA 2-5 μm završava.

Iako je sporiji i skuplji od pijeska, Ovi procesi odgovaraju sitnim detaljima i posebnim legurima.

5. Mogućnosti tolerancije postupkom livenja

U ovom odeljku, Predstavljamo konsolidirani prikaz za svaki proces tipičan ISO 8062 CT razred,

odgovarajuće Linearna tolerancija (kao postotak dimenzije i u milimetrima na 100 mm), i predstavnik Površinski finiš.

6. Čimbenici koji utiču na tolerancije za lijevanje

Tolerancije za lijevanje nisu fiksna svojstva procesa - oni su rezultat složenog međusobnog prijelaza između materijalnog ponašanja, Dizajn alata, Procesni parametri, i deo geometrije.

Svojstva materijala

Vrsta metala ili legura direktno utječe na skupljanje, Protok, i dimenzionalna stabilnost.

• Stope toplotne kontrakcije: Metali se smanjuju prilikom hlađenja. Na primjer:

• • Sivo željezo: ~ 1,0%
  • Aluminijum legure: ~ 1,3%
  • Legure cinka: ~ 0,7%
  • Čelik: ~ 2,0% (varira od sadržaja ugljika)

Veće skupljanje smanjuje se u dimenzionalnoj odstupaju, osim ako kompenzirate dizajn alata.

• Ponašanje fluidnosti i učvršćenja:

• • Metali sa veća fluidnost (E.g., aluminijum, bronza) Ispunite kalupe preciznije.
  • Rapidna učvršćenja u tankim dijelovima ili metalima niske fluidnosti mogu uzrokovati praznine i neujednačeno skupljanje.

• Legirani efekti:

• • Silicijum u livenom željeza poboljšava fluidnost, ali i povećava širenje.
  • Nikl i hrom Poboljšajte dimenzionalnu stabilnost u čelicima.

Kalup i varijable alata

Sustav kalupa često je pojedini najveći doprinos dovode u dimenzionalnoj dimenziji.

• Tačnost uzoraka:

• • CNC-CACHINED obrasci postižu daleko bolju toleranciju od ručno izrađenih.
  • Nošenje vremenom degradira preciznost - posebno u livenju pijeska velike količine.

• Nacrt uglova:

• • Potreban za puštanje lijevanja iz kalupa, Tipični uglovi su:

• • • 1° -3 ° Za vanjske površine
    • 5° -8 ° Za unutrašnje šupljine

• • Prekomjerni nacrt dodaje dimenzionalne varijacije i mora se uzeti u obzir.

• Rigity i ekspanzija kalupa:

• • Pješčane kalupe su komprimirani i proširuju se pod vrućinom, što utiče na tolerancije.
  • Metal umire (u mating livenju) su dimenzionalno stabilni, Podrška čvršće tolerancije.

• Toplotna provodljivost:

• • Brzo hlađenje (E.g., Metalni kalupi) minimizira distorziju.
  • Sporo hlađenje (E.g., Keramički ili gipsani kalupi) Omogućuje više vremena za materijalnu kontrakciju i deformaciju.

Procesni parametri

Kako se meta metal izlije, uvrnut, i hlađen značajno mijenjaju konačne dimenzije.

• Temperatura izlijevanja:

• • Pregrijavanje povećava eroziju kalupa i preuveličavaju skupljanje.
  • Zoren je do loših punjenja kalupa i hladnoća.

• Dizajn izgradnje i ishrane:

• • Loše jarke mogu uzrokovati turbulenciju i ulazak zraka, vodeći do poroznosti i izobličenja.
  • Nedovoljni rezervatori rezultiraju u šljivama koje smanjuju geometrijski integritet.

• Stopa hlađenja i kontrola učvršćenja:

• • Tehnike poput hladnoća, odzračivanje, i Kontrolirane zone hlađenja Pomozite preciziranju dimenzionalne tačnosti.
  • U debljim dijelovima, Neravnomjerno učvršćivanje može uzrokovati Diferencijalno skupljanje i izviđački.

• Debljina i složenost presjeka:

• • Tanki presjeci se hlade brže, što rezultira manjom veličinom zrna i boljoj dimenzionalnoj kontroli.
  • Složene geometrije sa različitim debljinama zidova su sklone vruće tačke i Interni napredovi, utiču na krajnji oblik.

Veličina i geometrija dijelova

Veći dijelovi akumuliraju više termičkih i mehaničkih naprezanja, što dovodi do povećanog izobličenja:

• A 1000 mm čelična livenja Može varirati ± 3-5 mm, dok je a 100 mm aluminijski dio može održavati ± 0,1 mm sa investicijskim livenjem.
• Asimetrični dijelovi često se raduje zbog neuravnoteženog hlađenja i neravnomjernog metala.
• Ugrađen jednoliko debljina zida, rebra, i Zaobljeni prijelazi poboljšanost dimenzija.

Rezime Tabela - Ključni faktori & Tipični uticaji

Faktor	Tipičan uticaj na toleranciju
Toplotno skupljanje materijala	+0.7% do +2.5% odstupanje od dimenzije kalupa
Tačnost uzoraka (Priručnik VS CNC)	± 0,5 mm do ± 0,05 mm Varijanca
Nacrt zahtjeva za ugao	Dodaje 0,1-1 mm po 100 mm dubine
Izlivanje odstupanja od temp (± 50 ° C)	Do ± 0,2 mm dimenzionalna pomak
Varijacija debljine zida	Može uzrokovati distorziju ± 0,3-0,6 mm
Proširenje kalupa (Sand vs Metal)	± 0,1 mm do ± 1,0 mm, ovisno o vrsti plijesni

7. Dodaci u obliku uzorka i dizajnu kalupa

Da bi se postigle konačne tolerancije, Dizajneri grade u određenim dodacima:

• Dodatak za skupljanje: Dodajte 1,0-1,3 mm po 100 mm za aluminij, 1.0 mm / 100 mm za željezo.
• Nacrt dodatka: 1° -3 ° konus po vertikalnom licu.
• Obrada dodatka: 1-3 mm (Ovisno o procesu i značajki kritičnosti).
• Izobličenje & Protresti: Dodatni 0,5-1,0 mm u tankim zidovima za suzbijanje tresenja i izobličenja.

Od pažljivo Primjena ovih vrijednosti, Inženjeri osiguravaju da su preveliki preveliki preveliki dimenzije u željeni prozor tolerancije.

8. Dizajn za kontrolu tolerancije

Efikasan dizajn minimizira jaz između livenih i gotovih dimenzija:

• Neto oblik: Cilj je isporučiti značajke unutar ± 10% konačne veličine, Smanjenje obrade pomoću 70%.
• GD&T fokus: Primijenite uska kontrola samo na kritična sučelja; Omogućite toleranciju CT-a na nekritičnim površinama.
• Smjernice geometrije: Koristite velikodušne filete (>1 MM polumjer), jednoliko debljina zida (≤10 mm Varijacija), i strateški postavljeni rebra za ograničenje izobličenja.

Takav Namjerni dizajn značajki pomaže odljevcima kako se pojavljuju bliže njihovoj ciljnoj geometriji, Očuvanje i troškova i kvalitete.

9. Inspekcija i osiguranje kvaliteta

Cmms, Laserski skeneri, i CT sustavi omogućavaju brzu, Mjerenje visokog gustoće:

• Vernier & Mikrometar: Brze "provjere spota" za verifikaciju prvog prolaza.
• CMM / optičko skeniranje: Mapiranje punog polja protiv CAD modela; Tipična nesigurnost: ± 0,005 mm.
• CT skeniranje: Potvrđuje interne geometrije, Pore ​​raspodjela, i uniformnost zidne debljine.

Planovi kvaliteta trebaju uključivati Prvi članak inspekcija (Fai), Ppap za automobile, ili Inteligencija uzorkovanje (E.g., Inteligencija 1.0) Za veće zapremine.

Analiza korijena ciljevi izleti tolerancije - da li zbog pomeranja kalupa, Termička izobličenja, ili trošenje uzoraka.

10. Statistička sposobnost procesa

Da biste kvantificirali sposobnost operacije za lijevanje da ispuni toleranciju:

• Izračunati CP (procesni potencijal) i CPK (Performanse procesa) vrijednosti; ciljati CP ≥1.33 i CPK ≥1.0 Za robusnu kontrolu tolerancije.
• Koristiti SPC Grafikoni za nadgledanje kritičnih parametara za lijevanje: tvrdoća kalupa, Temperatura izlijevanja, i trendovi dimenzija.
• Implementacija Doi (Dizajn eksperimenata) Da biste identificirali ključne faktore i optimizirali gazanje, Sabijanje kalupa, i stope hlađenja.

11. Zaključak

Tolerancije za lijevanje predstavljaju a Kritični nexus Namjera dizajna, Mogućnost procesa, i ekonomska stvarnost.

Umanjivanjem odluka u ISO 8062 CT ocjene, poravnavanje sa Nadca ili Sfsa zahtjevi, i uključivati ​​pravilno Obrazac naknade, Inženjeri i livnice mogu isporučiti dijelove koji ispunjavaju oba performanse i budžetske ciljeve.

Štaviše, strog inspekcija, Statistička kontrola, i Uređivanje digitalnih tehnologija-Od 3D štampanih pijeska u simulaciju u stvarnom vremenu - zategnute su zatečene odljevske tolerancije i smanjuju skupu nizvodno obradu.

U konačnici, Strategija desne tolerancije osigurava da se vaši debeli komponenta nesmetano prelazi iz Trgovine uzorku na montažnu liniju, na vrijeme, na budžet, i unutar specifikacije.