5 انواع کمک هزینه الگو در ریخته گری

1. مقدمه

کمک هزینه الگوی اساسی است ریخته گری فلز, اطمینان از اینکه محصول نهایی با وجود رفتارهای ذاتی مواد و فرآیند مطابق با مشخصات طراحی است.

ریخته گری فلز در معرض انقباض است, انبساط حرارتی, اصطکاک قالب, و الزامات پس از پردازش, اصلاح ابعاد الگو قبل از تولید به طور عمدی ضروری است.

درک و بکارگیری موارد مجاز، دقت ابعاد را بهبود می بخشد, پرداخت سطح, و عملکرد مکانیکی, قراضه را کاهش می دهد, و راندمان تولید را بهینه می کند.

2. کمک هزینه الگو چیست؟?

کمک هزینه الگو تنظیمات ابعادی عمدی هستند که در الگوهای ریخته گری برای جبران تغییرات قابل پیش بینی رخ داده در طول فرآیند ریخته گری انجام می شود..

وقتی فلز مذاب جامد و سرد می شود, ابعاد آن به دلیل عواملی مانند انقباض, تحریف, اصطکاک قالب, و عملیات پس از پردازش.

کمک هزینه الگو تضمین می کند که ریخته گری تمام شده با مشخصات طراحی مطابقت دارد.

در اصل, کمک هزینه‌های الگو، «اصلاحات» داخلی هستند که روی یک الگو برای محاسبه اعمال می‌شوند:

• جمع شدگی فلز در حین استحکام
• عملیات ماشینکاری یا تکمیل که مواد را حذف می کند
• زوایای پیش نویس برای حذف آسان قالب مورد نیاز است
• اعوجاج یا تاب برداشتن در طول خنک شدن
• لایه های اضافی از پوشش ها, آبکاری, یا درمان های حرارتی

با محاسبه و اعمال دقیق این کمک هزینه ها, ریخته گری ها می توانند ریخته گری تولید کنند که هستند از نظر ابعادی دقیق, کاربردی, و مقرون به صرفه, حتی برای اشکال پیچیده یا اجزای با دقت بالا.

کمک هزینه های طراحی شده به درستی کار مجدد را کاهش می دهد, نرخ قراضه, و بهره وری کلی تولید را بهبود بخشد.

3. انواع کمک هزینه الگو

کمک هزینه الگو هستند تغییرات ابعادی عمدی برای اطمینان از اینکه ریخته گری نهایی به الگوهای ریخته گری اعمال می شود مطابق با الزامات طراحی, جبران کند رفتار مواد در طول انجماد, و اسکان دادن عملیات پس از ریخته گری.
هر نوع کمک هزینه دارای یک هدف مشخص, پرداختن به پدیده های خاص در فرآیند ریخته گری.
کمک هزینه های طراحی شده به درستی ضروری است به حداقل رساندن عیوب, کاهش دوباره کاری, و اطمینان از عملکرد عملکردی از اجزای ریخته گری.

کمک هزینه کوچک

• هدف: برای جبران انقباض فلز در حین انجماد و سرد شدن.
  بدون کمک هزینه انقباض, ریخته گری کوچکتر از آنچه در نظر گرفته شده است, به طور بالقوه نمی تواند مشخصات طراحی را برآورده کند.
  کمک هزینه انقباض را تضمین می کند دقت, تناسب عملکردی, و سازگاری با قطعات جفت شونده.

  

• مکانیسم:
  کمک هزینه انقباض جبران می کند کاهش حجم در حین انجماد و سرد شدن.

• • جمع شدگی مایع: همانطور که فلز مذاب تا دمای جامدوس سرد می شود, اتمها به هم نزدیکتر می شوند, باعث ایجاد الف کاهش تراکم.
    قرار دادن رایزر مذاب شدن فلز از فیدرها را تضمین می کند مناطق کوچک شده را تغذیه می کند, جلوگیری از پوسیدگی.
  • جمع شدگی جامد: انقباض بیشتر با سرد شدن فلز جامد تا دمای محیط رخ می دهد.
    الگوی بیش از حد به حساب این توسط گسترش ابعاد الگوی اولیه متناسب با نرخ انقباض مواد خاص.
  • گرادیان حرارتی و ضخامت مقطع: بخش های ضخیم تر کندتر خنک می شوند, منجر به انقباض دیفرانسیل می شود.
    طراحی الگوی مناسب شامل بزرگی متغیر, اطمینان از ابعاد یکنواخت در مناطق نازک و ضخیم.

نمونه های انقباض خاص مواد:

اهمیت: پیش بینی دقیق انقباض از نقص جلوگیری می کند مانند تخلخل, ترک ها, یا نامناسب, به خصوص در هوافضا, خودرو, و اجزای صنعتی.

کمک هزینه ماشینکاری

• هدف: برای تامین مواد اضافی روی سطوح بحرانی برای اطمینان از آن ماشینکاری پس از ریخته گری را به دست می آورد ابعاد دقیق نهایی و کیفیت سطح.
  بدون نیاز به ماشینکاری, ریخته گری ممکن است شکست بخورد تحمل های بعدی به دلیل ناهمواری سطح, بی نظمی های قالب, یا تغییرات جزئی انقباض.

  

• مکانیسم:
  کمک هزینه ماشینکاری فراهم می کند مواد اضافی روی سطوح کاربردی برای جبران:

• • بی نظمی های سطحی: قالب های شنی یا سرمایه گذاری زبری و انحرافات جزئی ابعادی را ایجاد می کنند. ضخامت اضافی اجازه می دهد حذف مواد برای دستیابی به تلرانس های دقیق.
  • اصلاحات پس از ریخته گری: تغییرات انقباض, تاب برداشتن جزئی, یا عیوب موضعی در حین ماشین کاری اصلاح می شوند, اطمینان از مطابقت هندسه نهایی با طراحی مهندسی.
  • حذف قابل پیش بینی: الگوها عبارتند از a ضخامت از پیش محاسبه شده برای چرخش, آسیاب, یا سنگ زنی, اطمینان از عمق ماشینکاری یکنواخت و اجتناب از برش بیش از حد.

• دامنه معمولی: 1-5 میلی متر بسته به مواد و الزامات تحمل.
• تاثیر: تضمین کردن یکپارچگی عملکردی از اجزای دقیق مانند چرخ دنده ها, شفت ها, یا فلنج ها.

پیش نویس کمک هزینه

• هدف: برای فعال کردن حذف صاف و بدون آسیب الگو از حفره قالب.
  پیش نویس کمک هزینه جلوگیری می کند خراش دادن, پاره شدن, یا شکستن دیواره های قالب, که می تواند منجر به نقص سطح یا عدم دقت ابعاد شود.

• مکانیسم:
  پیش نویس کمک هزینه را معرفی می کند باریک شدن جزئی روی سطوح عمودی یا نزدیک به عمودی از الگو:

• • کاهش اصطکاک: مخروطی کاهش می یابد اصطکاک بین دیواره های قالب جامد و الگو در طول استخراج.
  • به حداقل رساندن آسیب قالب: از پارگی جلوگیری می کند, کشش, یا ترک خوردن قالب های شنی یا قالب های پوسته ای, حفظ کننده یکپارچگی حفره.
  • نیروهای حذف یکنواخت: تضمین می کند که دیوارهای نازک و ویژگی های پیچیده نچسبند, اجازه دقت ابعادی ثابت در چند ریخته گری.
  • بهینه سازی زاویه: زاویه پیش نویس بر اساس تعیین می شود نوع فلزی, مواد قالب, و ارتفاع دیوار, معمولاً 1-3 درجه برای فلزات, برای پلاستیک یا رزین بالاتر است.

• تاثیر: کاهش می دهد نرخ های رد, سایش قالب را به حداقل می رساند, و اجازه می دهد تکرارپذیری بالا در تولید, مخصوصاً برای ریخته گری های پیچیده یا بلند.

کمک هزینه تحریف

• هدف: برای جبران تغییر شکل هندسی ناشی از خنک کننده ناهموار, استرسهای داخلی, یا انقباض دیفرانسیل.
  بدون کمک هزینه تحریف, ریخته گری های بلند یا جدار نازک ممکن است تاب بخورند, پیچ و تاب, یا خم شدن, منجر به ناهماهنگی, مسائل مونتاژ, یا رد.

• مکانیسم:
  کمک هزینه تحریف برای تغییر شکل ناشی از سرمایش ناهموار یا تنش های پسماند:

• • گرادیان های انقباض حرارتی: همانطور که بخش های ضخیم و نازک با سرعت های مختلف خنک می شوند, تنش های داخلی می تواند باعث تاب خوردگی یا خمش شود. الگوهای از قبل تغییر شکل داده شده با اعوجاج مورد انتظار مقابله می کنند.
  • آرامش استرس: با پیش بینی الگوهای تنش پسماند, این الگو به طور عمدی با هندسه طراحی شده است که پس از سرد شدن شکل مورد نظر را بازیابی می کند.
  • تنظیم مبتنی بر شبیه سازی: ریخته گری های مدرن استفاده می کنند شبیه سازی حرارتی و ساختاری برای پیش بینی اعوجاج و محاسبه افست الگوی دقیق.

• برنامه های کاربردی: بحرانی در اجزای نامتقارن, فریم های بزرگ, و محفظه های توربین.

کمک هزینه رپ

• هدف: برای حساب کردن بزرگ شدن یا اعوجاج جزئی حفره های قالب ناشی از نیروی اعمال شده هنگام برداشتن الگو (رپ کردن).
  بدون این کمک هزینه, دیوارهای نازک یا هسته های پیچیده ممکن است فرو ریختن یا تغییر شکل دادن, به خطر انداختن دقت ابعادی.

• مکانیسم:
  کمک هزینه رپ جبران می کند بزرگ شدن حفره ناشی از نیروهای مکانیکی در طول حذف الگو:

• • انتقال نیرو: وقتی الگو استخراج شد, انرژی به مواد قالب منتقل می شود, کمی فشرده یا کشش دیواره های قالب.
  • پاسخ ویژه مواد: قالب های شنی شل یا قالب های پوسته ریز می توانند تحت نیروهای استخراج تغییر شکل دهند.
    الگو است کمی کمتر از اندازه در مناطق بحرانی به طوری که حفره بعد از رپ با ابعاد طراحی مطابقت داشته باشد.
  • محافظت از دیواره نازک: تضمین می کند که ویژگی های ظریف دست نخورده باقی می مانند, از پیش شکستگی یا نقص سطح در طول قالب گیری.

• برنامه های کاربردی: به ویژه برای قالب های شنی سبز و هندسه های پیچیده.

کمک هزینه ماشینکاری یا تکمیل برای پوشش یا آبکاری

• هدف: برای ارائه مواد اضافی به ضرر مادی را جبران کند در طول تکمیل سطح, آبکاری, یا پوشش های سخت.
  این تضمین می کند ریخته گری نهایی در تلورانس های ابعادی باقی می ماند پس از برداشتن یا رسوب پوشش.

• مکانیسم:
  کمک هزینه پایانی این امر را تضمین می کند مواد حذف شده در طول عملیات سطحی دقت ابعاد را به خطر نمی اندازد:

• • رسوب یا حذف مواد: آبکاری, نقاشی, یا پرداخت می تواند ابعاد سطح را تغییر دهد.
    ضخامت اضافی بر روی الگو تضمین می کند ابعاد نهایی در محدوده تحمل باقی می ماند پس از پوشش یا تکمیل.
  • کمک هزینه یکنواخت: الگوها عبارتند از a حاشیه محاسبه شده, معمولاً 0.05-0.2 میلی متر است, برای تطبیق تنوع فرآیند.
  • برای تلورانس های تنگ حیاتی است: به خصوص برای هوافضا مهم است, خودرو, یا قطعات تزئینی که در آن یکپارچگی سطح و دقت ابعادی انتقادی هستند.

• مقادیر معمولی: 0.05-0.2 میلی متر بسته به نوع پوشش و ضخامت.
• برنامه های کاربردی: تزئینات خودرو, اجزای هوافضا, یا سخت افزار تزئینی نیاز دارد کیفیت سطح بالا و مقاومت در برابر خوردگی.

4. عوامل موثر بر کمک هزینه الگو

کمک هزینه الگو هستند تنظیمات ابعادی عمدی به الگوهای ریخته گری اعمال می شود تا اطمینان حاصل شود که ریخته گری نهایی با مشخصات طراحی مطابقت دارد.

مقدار و نوع کمک هزینه ها به ترکیبی از آنها بستگی دارد خواص مواد, روش ریخته گری, هندسه, و الزامات پس از پردازش.

خواص مواد

• انبساط حرارتی و انقباض: فلزات و آلیاژها هنگام گرم شدن منبسط می شوند و در طول انجماد منقبض می شوند.
  آلیاژهای با ذوب بالا مانند فولاد ضد زنگ و فولادهای پر کربن ممکن است به انقباض بیشتری نسبت به فلزات با ذوب کم مانند آلومینیوم یا روی نیاز داشته باشند..
• رفتار جامد سازی: مواد با انقباض قابل توجه مایع به جامد (به عنوان مثال, فولاد منگنزی, روی) برای جلوگیری از حفره های داخلی یا عدم دقت ابعادی، نیاز به محدودیت های دقیق است.
• تحولات فاز: آلیاژهایی که تحت تبدیل حالت جامد قرار می گیرند (به عنوان مثال, تشکیل پرلیت در فولادها) ممکن است انقباض اضافی را تجربه کند, تاثیرگذاری بر محاسبات کمک هزینه.

روش ریخته گری

• ریخته گری شن و ماسه در مقابل. ریخته گری سرمایه گذاری: قالب های شنی متخلخل تر و قابل تراکم تر هستند, اغلب نیاز به پیش نویس کمک هزینه را کاهش می دهد, در حالی که ریخته‌گری سرمایه‌گذاری با قالب‌های سرامیکی سفت و سخت مستلزم محاسبه دقیق پیش نویس و کمک هزینه انقباض است..
• دائمی در مقابل. قالب های مصرفی: قالب های مصرفی (به عنوان مثال, ماسه سبز یا موم گم شده) ممکن است هم برای انقباض و هم برای اعوجاج به مقدار بیشتری نیاز داشته باشد, در حالی که قالب های دائمی (فولاد یا چدن) از نظر ابعادی پایدار هستند, اجازه دادن به تحمل های سخت تر.

هندسه و ضخامت مقطع

• اشکال پیچیده: دیوارهای نازک, دنده های بلند, یا حفره های عمیق ممکن است باعث سرد شدن ناهموار و انقباض موضعی شوند, مستلزم کمک هزینه تحریف و رپ.
• تنوع بخش: تفاوت های زیاد در ضخامت بخش می تواند منجر به انقباض دیفرانسیل شود; بخش های ضخیم تر کندتر سفت می شوند, به طور بالقوه باعث ایجاد علائم سینک می شود, در حالی که بخش های نازک تر ممکن است به سرعت سرد شوند و کمتر منقبض شوند.

الزامات ماشینکاری و تکمیل

• کمک هزینه های ماشینکاری: قطعاتی که تحت ماشینکاری پس از ریخته گری قرار می گیرند (به عنوان مثال, فلنج, سطوح تحمل) نیاز به مواد اضافه شده, معمولاً 1-3 میلی متر بسته به آلیاژ و فرآیند ماشینکاری.
• کمک هزینه پوشش یا آبکاری: ممکن است برای جبران ضخامت پوشش‌ها، مقادیر اضافی اضافه شود, آندایز کردن, یا عملیات آبکاری.

مدیریت و حذف الگو

• پیش نویس کمک هزینه: الگوها باید دارای زوایای پیش نویس باشند تا امکان حذف صاف از قالب ها بدون آسیب رساندن به حفره قالب فراهم شود.
  پیش نویس مورد نیاز بسته به نوع قالب و مواد متفاوت است: 1-3 درجه برای فلزات در قالب های شنی, 2-5 درجه برای قالب های سرمایه گذاری سفت و سخت.
• کمک هزینه رپ: نیروی بیش از حد در طول حذف قالب می تواند باعث تغییر شکل شود; کمک هزینه ها می توانند انحرافات جزئی قالب را در حین تخلیه جبران کنند.

شرایط محیطی و فرآیندی

• دما و رطوبت: مواد قالب مانند ماسه یا گچ با محتوای رطوبت منبسط یا منقبض می شوند, بر دقت ابعاد تاثیر می گذارد.
• روش های ریخته گری: نرخ های خنک کننده, تراکم قالب, و پیش گرم کردن قالب می تواند به طور نامحسوسی بر مقدار اضافی الگو تأثیر بگذارد, به ویژه در ریخته گری های با دقت بالا یا در مقیاس بزرگ.

5. چالش های رایج و بهترین شیوه ها

کمک هزینه الگو برای اطمینان از ریخته گری دقیق ضروری است, اما استفاده نادرست از آنها می تواند منجر به خطاهای ابعادی, نقص, و افزایش هزینه ها.

6. نتیجه گیری

کمک هزینه الگو هستند برای موفقیت در انتخاب بازیگر ضروری است, به طور مستقیم بر دقت ابعاد تأثیر می گذارد, عملکرد مکانیکی, و بهره وری تولید.

درک و بکارگیری **پنج نوع اصلی - انقباض, ماشینکاری, پیش نویس, تحریف, و کمک هزینه رپ/پوشش-**به مهندسان و متخصصان ریخته گری کمک می کند تا با کیفیت بالا تولید کنند, بازیگران بدون نقص.

ادغام کمک هزینه ها با شبیه سازی مدرن و کنترل کیفیت قوی تضمین می کند سازگار, تولید مقرون به صرفه, حتی برای هندسه های پیچیده و مواد با کارایی بالا.

 

سوالات متداول

مهم ترین کمک هزینه الگو چیست?

کمک هزینه انقباض حیاتی ترین است, زیرا به طور مستقیم به انقباض حجمی فلز در طول خنک شدن می پردازد.

کمک هزینه انقباض نادرست منجر به ریخته گری کم اندازه می شود, که اغلب اسقاط می شوند یا نیاز به تعمیرات جوشکاری گران قیمت دارند.

کمک هزینه انقباض چگونه محاسبه می شود?

کمک هزینه انقباض به عنوان یک درصد خطی از بعد اسمی ریخته گری محاسبه می شود:

بعد الگو = بعد اسمی × (1 + نرخ انقباض). به عنوان مثال, الف 100 میلی متر قطعه چدن خاکستری (1.0% انقباض) نیاز دارد 101 الگوی میلی متری.

چرا کمک هزینه پیش نویس ضروری است?

پیش نویس از آسیب قالب و تغییر شکل الگو در حین حذف جلوگیری می کند.

بدون پیش نویس, اصطکاک بین الگو و ماسه قالب می تواند باعث فرسایش شن و یا شکستن الگو شود, منجر به ریخته گری معیوب می شود.

چه مقدار کمک هزینه ماشینکاری برای ریخته گری سرمایه گذاری مورد نیاز است?

ریخته‌گری سرمایه‌گذاری سطحی صاف و صاف دارد (RA 1.6-3.2 میکرومتر), بنابراین کمک هزینه ماشینکاری کمتر است (0.5– 1.5 میلی متر برای سطوح خارجی) در مقایسه با ریخته گری ماسه (2-4 میلی متر).

چه زمانی کمک هزینه تحریف مورد نیاز است?

کمک هزینه اعوجاج برای نامتقارن مورد نیاز است, دیواره نازک, یا ریخته گری فولاد با کربن بالا, که در آن سرد شدن ناهموار یا تبدیل فاز باعث تاب خوردگی می شود. اغلب از طریق شبیه سازی یا قالب های آزمایشی تعیین می شود.

کمک هزینه رپ چیست, و چرا کوچک است?

کمک هزینه رپینگ بزرگ شدن حفره قالب را در حین رپ کردن الگو جبران می کند.

کوچک است (0.1-0.5 میلی متر) زیرا تغییرات حفره ناشی از راپینگ در مقایسه با مقدار انقباض یا ماشینکاری حداقل است.