5 Kuviolupien tyypit valussa

1. Esittely

Mallikorvaukset ovat perustavanlaatuisia metallin valu, varmistaa, että lopputuote täyttää suunnitteluvaatimukset materiaali- ja prosessikäyttäytymisestä huolimatta.

Metallivalu on alttiina kutistumiselle, lämmön laajennus, muotin kitka, ja jälkikäsittelyvaatimukset, Siksi kuvioiden mittoja on muutettava tarkoituksellisesti ennen tuotantoa.

Oikeiden ylitysten ymmärtäminen ja soveltaminen parantaa mittatarkkuutta, pintapinta, ja mekaaninen suorituskyky, vähentää romua, ja optimoi tuotannon tehokkuuden.

2. Mitä ovat mallikorvaukset?

Kaavakorvaukset ovat tahallisia mittasäätöjä, jotka on tehty valukuvioihin kompensoimaan ennustettavia muutoksia, joita tapahtuu valuprosessin aikana.

Kun sula metalli jähmettyy ja jäähtyy, sen mitat eivät täsmälleen vastaa alkuperäistä kuviota mm kutistuminen, vääristymä, muotin kitka, ja jälkikäsittelytoiminnot.

Kuviokorvaukset varmistavat, että valmis valu täyttää suunnitteluvaatimukset.

Pohjimmiltaan, kuviovarat ovat sisäänrakennettuja "korjauksia", joita sovelletaan kuvioon huomioimiseksi:

• Metallin kutistuminen jähmettymisen aikana
• Koneistus tai viimeistely jotka poistavat materiaalia
• Syvyyskulmat tarvitaan helpon muotin poistamiseen
• Vääristymä tai vääntyminen jäähtymisen aikana
• Lisäkerroksia pinnoitteista, pinnoitus, tai lämpökäsittelyt

Laskemalla ja soveltamalla nämä korvaukset huolellisesti, valimot voivat tuottaa valukappaleita, jotka ovat mittasuunnittelu, toimiva, ja kustannustehokas, jopa monimutkaisille muodoille tai erittäin tarkoille komponenteille.

Oikein suunnitellut lisäykset vähentävät uudelleentyöskentelyä, romun hinnat, ja parantaa yleistä tuotannon tehokkuutta.

3. Mallikorvausten tyypit

Kuviokorvaukset ovat tarkoitukselliset mittamuutokset sovelletaan valukuvioihin sen varmistamiseksi, että lopulliset valukappaleet vastaa tarkasti suunnitteluvaatimuksia, kompensoida materiaalin käyttäytyminen jähmettymisen aikana, ja majoittua postitusoperaatiot.
Jokaisella korvaustyypillä on a erillinen tarkoitus, Valuprosessin tiettyihin ilmiöihin puuttuminen.
Oikein suunnitellut päästöoikeudet ovat välttämättömiä minimoimalla vikoja, vähentää uudelleentyöstöä, ja toiminnallisen suorituskyvyn varmistaminen valukomponenteista.

Kutistumisvara

• Tarkoitus: kompensoidakseen metallin kutistuminen jähmettymisen ja jäähtymisen aikana.
  Ilman kutistumisrajaa, valukappaleet ovat suunniteltua pienempiä, ei mahdollisesti täytä suunnitteluvaatimuksia.
  Kutistumisvara varmistaa mitat tarkkuus, toiminnallinen istuvuus, ja yhteensopivuus yhteensopivien osien kanssa.

  

• Mekanismi:
  Kutistumiskorvaus kompensoi tilavuuden vähentäminen jähmettymisen ja jäähdytyksen aikana.

• • Nestemäinen kutistuminen: Kun sula metalli jäähtyy soliduslämpötilaan, atomit liikkuvat lähemmäs toisiaan, aiheuttaa a tiheyden väheneminen.
    Nousuputken sijoitus varmistaa sulan metallin syöttölaitteista ruokkii kutistuvia alueita, estää onteloiden muodostumista.
  • Kiinteä kutistuminen: Supistumista tapahtuu edelleen, kun jähmettynyt metalli jäähtyy ympäristön lämpötilaan.
    Kuvion ylimitoitus selittää tämän laajentamalla alkuperäisiä kuvion mittoja suhteessa materiaalikohtaisiin kutistumisnopeuksiin.
  • Lämpögradientit ja poikkileikkauksen paksuus: Paksummat osat jäähtyvät hitaammin, mikä johtaa differentiaaliseen kutistumiseen.
    Oikea kuviosuunnittelu sisältää muuttuva ylimitoitus, varmistaa yhtenäiset mitat ohuilla ja paksuilla alueilla.

Esimerkkejä materiaalikohtaisista kutistumisesta:

Merkitys: Tarkka kutistumisen ennuste estää vikoja kuin huokoisuus, halkeamat, tai sopimattomia, etenkin ilmailu-, autoteollisuus, ja teollisuuskomponentit.

Koneistuskorvaus

• Tarkoitus: Lisämateriaalin tarjoaminen kriittisille pinnoille sen varmistamiseksi valun jälkeinen koneistus saavuttaa tarkat lopulliset mitat ja pinnan laatu.
  Ilman koneistuslisää, valut voivat epäonnistua mittatoleranssit pinnan karheuden vuoksi, homeen epätasaisuudet, tai pieniä kutistumisvaihteluita.

  

• Mekanismi:
  Koneistuslisä antaa ylimääräistä materiaalia toiminnallisilla pinnoilla kompensoidakseen:

• • Pinnan epätasaisuudet: Hiekka- tai sijoitusmuotit aiheuttavat karheutta ja pieniä mittapoikkeamia. Ylimääräinen paksuus sallii materiaalin poisto tarkkojen toleranssien saavuttamiseksi.
  • Valonjälkeiset korjaukset: Kutistumisvaihtelut, pientä vääntymistä, tai paikalliset viat korjataan koneistuksen aikana, varmistaa, että lopullinen geometria vastaa suunnittelua.
  • Ennustettava poisto: Malleja ovat mm ennalta laskettu paksuus kääntymistä varten, jyrsintä, tai hiominen, varmistaa tasaisen koneistussyvyyden ja välttää ylileikkauksen.

• Tyypillinen alue: 1–5 mm materiaali- ja toleranssivaatimuksista riippuen.
• Vaikutus: Varmistaa toiminnallinen eheys tarkkuuskomponentteja, kuten vaihteita, akselit, tai laipat.

Luonnoskorvaus

• Tarkoitus: Ota käyttöön kuvion tasainen ja vahingoittumaton poisto muotin ontelosta.
  Luonnoskorvaus estää kaavinta, repiminen, tai muotin seinämien rikkoutuminen, mikä voi aiheuttaa pintavirheitä tai mittaepätarkkuuksia.

• Mekanismi:
  Korvausluonnos esittelee a lievä kartio pysty- tai lähes pystysuorilla pinnoilla kuviosta:

• • Kitkan vähentäminen: Kartio pienenee kitka kiinteiden muotin seinämien ja kuvion välillä poiston aikana.
  • Minimoitu homevaurio: Estää repeytymistä, venytys, tai hiekka- tai kuorimuottien halkeilua, ylläpitäminen ontelon eheys.
  • Tasaiset poistovoimat: Varmistaa, että ohuet seinät ja monimutkaiset ominaisuudet eivät tartu kiinni, sallimalla tasainen mittatarkkuus useissa valukappaleissa.
  • Kulman optimointi: Syvyyskulma määräytyy sen perusteella metalli tyyppi, muotin materiaali, ja seinän korkeus, tyypillisesti 1-3° metalleille, korkeampi muoveille tai hartseille.

• Vaikutus: Vähentää hylkäämisprosentit, minimoi muotin kulumisen, ja sallii korkea toistettavuus tuotannossa, erityisesti monimutkaisille tai korkeille valukappaleille.

Vääristymissuoja

• Tarkoitus: kompensoidakseen geometrinen muodonmuutos aiheuttama epätasainen jäähdytys, sisäiset rasitukset, tai erokutistuminen.
  Ilman vääristymislupaa, pitkät tai ohutseinäiset valukappaleet voivat vääntyä, kierre, tai taivuta, johtaa suuntausvirhe, kokoonpanoongelmia, tai hylkäämistä.

• Mekanismi:
  Vääristymiskorvaus vastaa epätasaisen jäähtymisen tai jäännösjännityksen aiheuttamia muodonmuutoksia:

• • Terminen supistumisen gradientit: Koska paksut ja ohuet osat jäähtyvät eri nopeuksilla, sisäiset jännitykset voivat aiheuttaa vääntymistä tai taipumista. Esimuodostuneet kuviot estävät odotetun vääristymän.
  • Stressin rentoutuminen: Ennakoimalla jäännösstressimallit, kuvio on tarkoituksella suunniteltu geometrialla, joka palauttaa halutun muodon jäähdytyksen jälkeen.
  • Simulaatioohjattu säätö: Nykyaikaiset valimot käyttävät lämpö- ja rakennesimulaatiot ennustaa vääristymiä ja laskea tarkat kuvion siirtymät.

• Sovellukset: Kriittinen sisään epäsymmetriset komponentit, suuret kehykset, ja turbiinien kotelot.

Rappauslisä

• Tarkoitus: Selvitettäväksi lievää laajentumista tai vääristymistä aiheuttamista homeonteloista kuviota poistettaessa käytetty voima (räppääminen).
  Ilman tätä korvausta, ohuet seinät tai monimutkaiset ytimet voivat romahtaa tai deformoitua, vaarantaa mittatarkkuuden.

• Mekanismi:
  Räppäyskorvaus kompensoi mekaanisten voimien aiheuttama ontelon laajentuminen kuvion poiston aikana:

• • Pakota siirto: Kun kuvio on poistettu, energia siirtyy muottimateriaaliin, puristamalla tai venyttämällä hieman muotin seinämiä.
  • Materiaalikohtainen vastaus: Löysät hiekkamuotit tai hienokuoriset muotit voivat deformoitua ulosvetovoimien vaikutuksesta.
    Malli on hieman alimitoitettu kriittisillä alueilla niin, että onkalo vastaa mittoja rapauksen jälkeen.
  • Ohutseinäinen suojaus: Varmistaa, että herkät ominaisuudet pysyvät ennallaan, estää murtumia tai pintavirheitä purkamisen aikana.

• Sovellukset: Erityisen tärkeää vihreähiekkamuotit ja monimutkaiset geometriat.

Päällystyksen tai pinnoituksen työstö- tai viimeistelyvara

• Tarkoitus: Tarjoaa lisämateriaalia korvata aineellisia menetyksiä aikana pinnan viimeistely, galvanointi, tai kovia pinnoitteita.
  Tämä varmistaa lopullinen valu pysyy mittatoleranssien sisällä pinnoitteen poistamisen tai pinnoituksen jälkeen.

• Mekanismi:
  Viimeistelyraha varmistaa sen Pintakäsittelyn aikana poistettu materiaali ei vaaranna mittatarkkuutta:

• • Materiaalin laskeutuminen tai poistaminen: Elektropanoiva, maalaus, tai kiillotus voi muuttaa pinnan kokoa.
    Ylimääräinen paksuus kuviossa varmistaa lopulliset mitat pysyvät toleranssin sisällä pinnoituksen tai viimeistelyn jälkeen.
  • Yhdenmukainen korvaus: Malleja ovat mm laskettu marginaali, tyypillisesti 0,05-0,2 mm, prosessin vaihteluiden huomioon ottamiseksi.
  • Kriittinen tiukoille toleransseille: Erityisen tärkeä ilmailulle, autoteollisuus, tai koristeosat missä pinnan eheys ja mittatarkkuus ovat kriittisiä.

• Tyypilliset arvot: 0.05–0,2 mm pinnoitteen tyypistä ja paksuudesta riippuen.
• Sovellukset: Autojen viimeistely, ilmailu-, tai koristelaitteistoa vaativat korkea pinnanlaatu ja korroosionkestävyys.

4. Mallikorvauksiin vaikuttavat tekijät

Kuviokorvaukset ovat tarkoitukselliset mittasäädöt sovelletaan valukuvioihin sen varmistamiseksi, että lopullinen valu täyttää suunnitteluvaatimukset.

Päästöoikeuksien suuruus ja tyyppi riippuvat yhdistelmästä materiaalin ominaisuudet, valumenetelmä, geometria, ja jälkikäsittelyvaatimukset.

Materiaaliominaisuudet

• Lämpölaajeneminen ja -supistuminen: Metallit ja lejeeringit laajenevat kuumennettaessa ja supistuvat jähmettymisen aikana.
  Korkeassa lämpötilassa sulavat seokset, kuten ruostumaton teräs ja korkeahiiliset teräkset, saattavat vaatia suurempia kutistumisvaroja kuin matalassa sulavat metallit, kuten alumiini tai sinkki.
• Jähmettymiskäyttäytyminen: Materiaalit, jotka kutistuvat merkittävästi nesteestä kiinteäksi (ESIM., mangaani teräs, sinkki) vaativat tarkat varaukset sisäisten aukkojen tai mittaepätarkkuuksien estämiseksi.
• Vaihemuutos: Seokset, jotka käyvät läpi solid-state-muunnoksia (ESIM., perliitin muodostuminen teräksissä) saattaa kutistua lisää, vaikuttaa päästöoikeuksien laskelmiin.

Casting -menetelmä

• Hiekkavalu vs.. Investointi: Hiekkamuotit ovat huokoisempia ja puristuvampia, vähentää usein päästöoikeusluonnoksen tarvetta, kun taas investointivalu jäykillä keraamisilla muotilla vaatii huolellisesti laskettuja veto- ja kutistumisvarat.
• Pysyvä vs. Kuluttavat muotit: Kuluttavat muotit (ESIM., vihreää hiekkaa tai kadonnutta vahaa) voivat vaatia suurempia päästöjä sekä kutistumiseen että vääristymiseen, kun taas pysyvät muotit (teräs tai valurauta) ovat mittavakaita, mahdollistaa tiukemmat toleranssit.

Geometria ja poikkileikkauksen paksuus

• Monimutkaiset muodot: Ohuet seinät, pitkät kylkiluut, tai syvät ontelot voivat aiheuttaa epätasaista jäähtymistä ja paikallista kutistumista, vaativat vääristymiä ja räppäysoikeuksia.
• Osion variaatio: Suuret erot poikkileikkauspaksuuksissa voivat johtaa erilaiseen kutistumiseen; paksummat osat jähmettyvät hitaammin, saattaa aiheuttaa uppoamisjälkiä, kun taas ohuemmat osat voivat jäähtyä nopeasti ja supistua vähemmän.

Työstö- ja viimeistelyvaatimukset

• Työstökorvaukset: Osat, joille tehdään valun jälkeinen koneistus (ESIM., laipat, laakeripinnat) vaativat lisämateriaalia, tyypillisesti 1–3 mm metalliseoksesta ja koneistusprosessista riippuen.
• Päällystys- tai pinnoituskulut: Pinnoitteiden paksuuden kompensoimiseksi voidaan lisätä ylimääräisiä lisäyksiä, Anodisoiva, tai pinnoitustoimenpiteitä.

Käsittely ja kuvioiden poisto

• Avustusluonnokset: Kuvioissa on oltava vetokulmat, jotta ne voidaan poistaa muotista sujuvasti vahingoittamatta muotin onteloa.
  Tarvittava veto vaihtelee muotin tyypin ja materiaalin mukaan: 1–3° hiekkamuoteissa oleville metalleille, 2–5° jäykille sijoitusmuotteille.
• Rappauslisä: Liiallinen voima muotin poiston aikana voi aiheuttaa muodonmuutoksia; lisäykset voivat kompensoida lieviä muotin vääristymiä irrotuksen aikana.

Ympäristö- ja prosessiolosuhteet

• Lämpötila ja kosteus: Muottimateriaalit, kuten hiekka tai kipsi, laajenevat tai kutistuvat kosteuden mukana, vaikuttaa mittatarkkuuteen.
• Valimokäytännöt: Jäähdytysnopeudet, muotin tiivistys, ja muotin esilämmitys voi vaikuttaa hienovaraisesti kuviovarauksiin, erityisesti korkean tarkkuuden tai suuren mittakaavan valuissa.

5. Yleiset haasteet ja parhaat käytännöt

Kuviovarat ovat välttämättömiä tarkan valun varmistamiseksi, mutta niiden väärä soveltaminen voi johtaa mittavirheitä, vikoja, ja lisääntyneet kustannukset.

6. Johtopäätös

Kuviokorvaukset ovat kriittistä castingin menestykselle, jotka vaikuttavat suoraan mittatarkkuuteen, mekaaninen suorituskyky, ja tuotannon tehokkuutta.

**Viiden ensisijaisen tyypin – kutistumisen ymmärtäminen ja soveltaminen, koneistus, luonnos, vääristymä, ja rappaus-/pinnoituslisät –**auttaa insinöörejä ja valimoammattilaisia ​​tuottamaan korkealaatuisia tuotteita, virheettömiä valukappaleita.

Päästöoikeuksien integrointi nykyaikaiseen simulaatioon ja vahvaan laadunvalvontaan varmistaa johdonmukainen, kustannustehokasta tuotantoa, jopa monimutkaisille geometrioille ja korkean suorituskyvyn materiaaleille.

 

Faqit

Mikä on tärkein kuviolisä?

Kutistumisraja on kriittisin, koska se käsittelee suoraan metallin tilavuuden supistumista jäähdytyksen aikana.

Väärä kutistumisvara johtaa alamittaisiin valukappaleisiin, jotka usein romutetaan tai vaativat kalliita hitsauskorjauksia.

Miten kutistumiskorvaus lasketaan?

Kutistumisvara lasketaan lineaarisena prosenttiosuutena valukappaleen nimellismittasta:

Kuvion koko = Nimellismitta × (1 + kutistumisnopeus). Esimerkiksi, eräs 100 mm harmaa valurautaosa (1.0% kutistuminen) vaatii a 101 mm kuvio.

Miksi avustusluonnos on tarpeen?

Vetovara estää homevaurioita ja kuvion muodonmuutoksia poiston aikana.

Ilman luonnosta, kuvion ja muottihiekan välinen kitka voi aiheuttaa hiekan eroosion tai kuvion rikkoutumisen, mikä johtaa viallisiin valukappaleisiin.

Kuinka paljon koneistusvaraa tarvitaan investointivaluon?

Investointivalussa on sileä valupinta (RA 1,6-3,2 μm), joten koneistusvara on pienempi (0.5–1,5 mm ulkopinnoille) hiekkavaluon verrattuna (2–4 mm).

Milloin vääristymissuoja vaaditaan?

Vääristymissuoja tarvitaan epäsymmetriselle, ohuen seinäinen, tai korkeahiiliset teräsvalut, joissa epätasainen jäähtyminen tai vaihemuutokset aiheuttavat vääntymistä. Se määritetään usein simulaatioiden tai koeheittojen avulla.

Mikä on rappauslisä, ja miksi se on pieni?

Räppäilyvara kompensoi muotin ontelon laajenemista kuvion rapauksen aikana.

Se on pieni (0.1-0,5 mm) koska repimisen aiheuttamat onkalon muutokset ovat minimaalisia verrattuna kutistumiseen tai koneistusvaraan.