Casting -toleranssit erilaisilla valuprosesseilla

Eräs suvaitsevaisuus Määrittää sallitun poikkeaman ominaisuuden nimellisen ja todellisen koon välillä.

Esimerkiksi, a ± 0,5 mm toleranssi a 100 MM -ulottuvuus tarkoittaa, että valmis osa voi mitata missä tahansa välillä 99.5 mm ja 100.5 mm.

Tällaiset tarkkuusvaikutukset komponentin sopivuus, mekaaninen suorituskyky, ja kokoonpanon luotettavuus.

Samaan aikaan, joka kymmenesosa millimetristä ajeltu suvaitsevaisuusbudjetista voi Lisää muotikustannuksia 10–20%, nostaa romahintoja jopa 15%, ja Lisää kaksi tai neljä viikkoa työkalujen läpimenoaika.

Tämä artikkeli tutkii useita valuprosesseja - vihreä -lla kuolla casting- ja kvantifioi heidän tyypilliset toleranssikykynsä.

Tarkastelemme myös ISO 8062 ja muut teollisuusstandardit, tarpeelliset ääriviivat kuvio- ja koneistuskorvaukset,

ja suosittelee tarkastus ja tilastollinen ja prosessi -kontrolli Menetelmät, jotka auttavat sinua saavuttamaan optimaalisen tasapainon kustannusten ja tarkkuuden välillä.

1. Casting -toleranssien ymmärtäminen

Ennen prosessin valitsemista, Selvitä nämä peruskäsitteet:

• Suvaitsevaisuus on mitan kokonaisvaihtoehtoinen variaatio.
• Korvaus Onko tarkoituksellinen ylisuuri tai alamittainen sisäänrakennettu kutistumiseen, luonnos, tai myöhempi koneistus.
• Sopia kuvaa kuinka kaksi pariutumisosaa ovat vuorovaikutuksessa, vaihtelua jstk puhdistus sopii (löysä) -lla puuttuminen sopii (tiukka).

Lisäksi, Casting -toleranssit voivat olla lineaarinen (ESIM., ± 0,5 mm) tai geometrinen (ESIM., pyöreys, kohtisuoruus), määritelty käyttämällä GD&T symbolit.

Muistaa: Jokainen suvaitsevaisuusluokka määrität voivat kääntyä konkreettisiin kustannuksiin ja aikataulun vaikutuksiin.

Siten, Huolellinen etukäteen suunnittelu - valmistuskumppanisi ominaisuuksien mukaan - laadun ja omistajuuden kokonaiskustannusten osingot.

2. Nimeä

Ennen toleranssien määrittämistä, Tarvitset yhteisen kielen. Kansainväliset ja alueelliset standardit määrittelevät molemmat ulottuvuus- ja geometrinen toleranssit, Joten suunnittelijat ja valimot voivat puhua tarkasti.

ISO 8062 Suvaitsevaisuus (CT) ja geometrinen valutoleranssi (GCT)

ISO 8062-3 määrittää Ulottuvuuden toleranssi (Dct) arvosanat CT1 kautta CT16, missä alemmat CT-numerot vastaavat tiukempia valettuja toleransseja. Käytännössä:

• CT1 - CT4 (± 0,05–0,3 % ulottuvuus) Pukeudu tarkkaan muotinvaluihin ja pysyvästi-osiin.
• CT5 - CT9 (± 0,1–0,8 %) Hakeudu sijoitus- ja kuorimäyttöisiin valuihin.
• CT10 - CT14 (± 0,4–2,0 %) Peitä erilaisia ​​hiekanvaluutapoja.
• CT15 - CT16 (± 2,5–3,5 %) Tarjoile erittäin suuria tai ei-kriittisiä valuvia.

Esimerkiksi, a 200 mm -ominaisuus:

• Eräs CT4 Osa voi pitää ± 0,6 mm,
• Kun taas CT12 Hiekkavalu saattaa sallia ± 4 mm.

Täydentäen CT -luokkia, ISO 8062-2 määrittää Geometriset valutoleranssit (GCT)—Elkimuoto (tasaisuus, pyöreys), suunta (kohtisuoruus, rinnakkaisuus), asento (todellinen asema).

Jokainen GCT -luokka (G1 - G8) kerrokset geometrinen ohjaus nimelliselle CT -mittakuorelle.

Alueellinen & Teollisuuden tekniset tiedot

Vaikka ISO tarjoaa globaalin kehyksen, Monet teollisuudenalat referenssistä räätälöidyt standardit:

Nadca (Pohjois -Amerikan die -casting Association):

• Normaali suvaitsevaisuus: ± 0,25 mm per 100 mm (suunnilleen. ISO CT3–CT4).
• Tarkkuus suvaitsevaisuus: ± 0,10 mm per 100 mm (suunnilleen. ISO CT1 - CT2).
• NADCA määrittelee myös erilliset luokat korkeus, reikä, ja tasaisuus toleranssit, jotka ovat ominaisia ​​suulakevalalle, kuten sinkki, alumiini, ja magnesium.

SFSA 2000 (Steel Founder 'Society of America):

• Tarjoaa hiekanvaluita toleransseja ± 0,4–1,6 mm - 100 mm, homeen tyypistä riippuen (Green-Sand vs. hartsi-).
• Sen taulukot vastaavat karkeasti ISO CT11 - CT13.

Bs 6615 (Brittiläinen valimoiden standardi)

• Kansi hiekka, kuori, ja investointi prosessit.
• Tyypilliset korvaukset:

• • Hiekkavalu ± 0,5–2,0 mm/100 mm (CT11 - CT14)
  • Kuoren valu ± 0,2–0,8 mm/100 mm (CT8 - CT12)
  • Sijoitusvalu ± 0,1–0,5 mm/100 mm (CT5 - CT9)

3. Toleranssipöytä (yksikkö: mm)

Seuraavassa taulukossa luetellaan eri CT -luokan kokonaistoleranssiarvot (Casting -toleranssiluokka CT1 - CT16) Eri peruskokojen sisällä.

4. Yleiskatsaus tärkeimmistä valuprosesseista

Casting -prosessit jakautuvat kolmeen laajaan luokkaan -kulutus-, pysyvä-/painepohjainen, ja erikoistekniikat—Elen tarjoamalla selkeät suvaitsevaisuusominaisuudet, pintapintaiset, ja kustannusrakenteet.

Kulutusmenetelmät

Vihreän hiekan

Vihreän hiekkavalu on edelleen taloudellisin ja joustavin menetelmä suurille tai yksinkertaisille osille.

Valimot sekoita piidioksidihieka, savi, ja kosteutta muodostaa muoteja, jotka tuottavat tyypillisiä ISO CT11 - CT14 toleranssit - ± 0,5–2,0% minkä tahansa tietyn ulottuvuuden (Toisin sanoen, ± 0,5–2,0 mm 100 mm).

Pintapinta -alus vaihtelee yleensä RA 6–12 μm, ja työkalukustannukset pysyvät alhaisina (usein <$500 kohden).

Kemiallisesti sitoutunut & Paistamaton hiekka

Päivittäminen hartsiin sitoviin tai paistamattomiin hiekkalaatteihin kiristää toleransseja CT9 - CT12 (± 0,3–1,2%), Parantaa muotin voimakkuutta, ja vähentää pesua.

Pinnan karheus putoaa RA 3-6 μm, Näiden menetelmien tekeminen hyvin keskikokoisille osille, joissa vihreän hiekan tarkkuus osoittaa marginaaliksi.

Investointi (Kadonnut vaha) Valu

Investointi, Tunnetaan myös nimellä Lost-Wax, tuottaa monimutkaisia ​​muotoja ja ohuita seiniä CT5 - CT9 toleranssit - ± 0,1–0,5% (± 0,1–0,5 mm per 100 mm).

Sen Erinomainen pinta (RA 0,8-2,0 μm) ja kyky ylläpitää hienoja yksityiskohtia oikeuttavat korkeammat työkalukustannukset (Usein 2000–10 000 dollaria kuviota kohti) ilmailu-, lääketieteellinen, ja huippuluokan teollisuussovellukset.

Kadonnut vaahto

Kadonnut vaahto yhdistää kuluttavat kuviot sidoksissa olevaan hiekkaan, tarjous CT10 - CT13 kyky (± 0,4–1,5%).

Vaikka pintapintainen (RA 4-8 μm) ja ulottuvuuden hallinta putoaa vihreän hiekan ja sijoitusvalun välillä, Tämä menetelmä on erinomainen kompleksin tuottamisessa, yksiosaiset kokoonpanot ilman ytimiä.

Pysyvä & Painepohjaiset menetelmät

Kuolla casting (Kuuma & Kylmäkammio)

Kuolla casting tuottaa tiukimmat valettuja toleransseja-CT1 - CT4, tai ± 0,05–0,3% ulottuvuus (± 0,05–0,3 mm per 100 mm).

Tyypilliset pinta -alat RA 0,5-1,5 μm. Korkeat etukäteen työkalukustannukset (usein 10 000–200 dollaria per die) kannattaa Sykli -ajat jopa 15–60 sekuntia ja erinomainen toistettavuus alumiinille, sinkki, ja magnesiumosat.

Painovoima kuolee & Matalapaineinen kuolema

Painovoima ja matalapaineinen suulakoru, käyttämällä uudelleen käytettäviä metallimuotteja, saavuttaa CT2-T6 toleranssit (± 0,1–0,5%) kanssa RA 1-4 μm viimeistely.

Koska ne toimivat ilman suuria injektionopeuksia, Nämä menetelmät vähentävät huokoisuutta ja vahvistavat komponentteja - etenkin autoteollisuus- ja pumpun sovelluksissa.

Erikoistekniikat

Keskipakovalu

Kehrämällä muotteja nopeudella 200–2 000 rpm, Keskipakoisvaluvoimat sulaa metalli ulospäin, tuottaa tiheitä putken seiniä ja renkaita. Radiaalinen sietokyky kuuluu CT3 - CT8 (± 0,1–0,5%).

Pintapinta istuu tyypillisesti RA 3-8 μm, ja suuntajäähdytys parantaa mekaanisia ominaisuuksia raskaissa laakereissa ja putkistoissa.

Kipsi & Keraaminen muottivalu

Kipsi- ja keraamiset muotit - käytettynä taiteeseen, korut, ja pienen ilmailu- CT6 - CT9 toleranssit (± 0,2–0,8%) ja RA 2-5 μm viimeistely.

Vaikka hiekka on hitaampaa ja kalliimpaa, Nämä prosessit sisältävät hienot yksityiskohdat ja erityiset seokset.

5. Suvaitsevaisuusominaisuudet casting -prosessilla

Tässä osassa, Esittelemme konsolidoidun kuvan kunkin prosessin tyypillisestä ISO 8062 CT -luokka,

sen vastaava lineaarinen toleranssi (prosentuaalisena mitat ja millimetreinä 100 mm), ja edustaja pintapinta.

6. Casting -toleranssit vaikuttavat tekijät

Casting -toleranssit eivät ole prosessin kiinteitä ominaisuuksia - ne johtuvat materiaalin käyttäytymisen monimutkaisesta vuorovaikutuksesta, työkalusuunnittelu, prosessiparametrit, ja osageometria.

Materiaaliominaisuudet

Metallityyppi tai seos vaikuttaa suoraan kutistumiseen, Virtauskyky, ja ulottuvuuden vakaus.

• Lämmön supistumisnopeus: Metallit kutistuvat jäähdytyksen yhteydessä. Esimerkiksi:

• • Harmaa rauta: ~ 1,0%
  • Alumiini seokset: ~ 1,3%
  • Sinkkiseokset: ~ 0,7%
  • Teräs: ~ 2,0% (vaihtelee hiilipitoisuuden mukaan)

Suurempi kutistuminen johtaa enemmän mittapoikkeamaan, ellei työkalujen suunnittelu kompensoida.

• Sujuvuus ja jähmettymiskäyttäytyminen:

• • Metallit suurempi sujuvuus (ESIM., alumiini, pronssi) Täytä muotit tarkemmin.
  • Nopea jähmettyminen ohuissa osissa tai matalalla liemettyä metalleja voi aiheuttaa tyhjiöitä ja epätasaista kutistumista.

• Seostavat vaikutukset:

• • Pii valuraudassa parantaa sujuvuutta, mutta lisää myös laajentumista.
  • Nikkeli ja kromi Paranna terästen ulottuvuutta.

Home- ja työkalumuuttujat

Muotijärjestelmä on usein yksi suurin tekijä valuneen ulottuvuuden variaatiossa.

• Kuvion tarkkuus:

• • CNC-machined Kuviot saavuttavat paljon paremman toleranssin kuin käsintehtyjä.
  • Ajan kuluminen heikentää tarkkuutta-etenkin suuren määrän hiekkavaluissa.

• Luonnoskulmat:

• • Vaaditaan valun vapauttamiseen muotista, Tyypilliset kulmat ovat:

• • • 1° –3 ° ulkoisille pinnoille
    • 5° –8 ° sisäiset onteloihin

• • Liiallinen luonnos lisää mittasuunnittelua ja se on otettava huomioon.

• Homeen jäykkyys ja laajennus:

• • Hiekkarotit ovat puristuvia ja laajenevat lämmön alla, joka vaikuttaa toleransseihin.
  • Metalli kuolee (kuolla) ovat ulottuvasti vakaampia, Tiukempien toleranssien tukeminen.

• Lämmönjohtavuus:

• • Nopea jäähdytys (ESIM., metallimuottit) minimoi vääristymät.
  • Hitaasti jäähdytys (ESIM., keraamiset tai kipsimuotit) Mahdollistaa enemmän aikaa materiaalien supistumiseen ja muodonmuutokseen.

Prosessiparametrit

Kuinka metalli kaadetaan, jähmettymätön, ja jäähdytetty merkittävästi muuttaa lopullisia ulottuvuuksia.

• Kaatamislämpötila:

• • Ylikuumeneminen lisää homeen eroosiota ja liioittelee kutistumista.
  • Alivatoaminen johtaa huonoon muotin täyttymiseen ja kylmän sulkemiseen.

• Portailu ja nousu:

• • Huono portti voi aiheuttaa turbulenssia ja ilman kiinnitystä, johtaa huokoisuuteen ja vääristymiseen.
  • Riittämättömät nousut johtavat kutistuviin onteloihin, jotka vähentävät geometrista eheyttä.

• Jäähdytysnopeus ja jähmettymisen hallinta:

• • Tekniikat, kuten vilunväristykset, tuuletus, ja Ohjatut jäähdytysvyöhykkeet Auta hienosäätöä mittaustarkkuutta.
  • Paksummissa osissa, Epätasainen jähmettyminen voi aiheuttaa differentiaalinen kutistuminen ja vääntyminen.

• Leikan paksuus ja monimutkaisuus:

• • Ohuet osat jäähtyvät nopeammin, Tuloksena pienempi viljakoko ja parempi ulottuvuusohjaus.
  • Monimutkaiset geometriat, joilla on vaihteleva seinämän paksuus, ovat alttiita kuumia pisteitä ja sisäiset rasitukset, vaikuttavat lopulliseen muotoon.

Osakoko ja geometria

Suuremmat osat keräävät enemmän lämpö- ja mekaanisia rasituksia, johtaa lisääntyneeseen vääristymiseen:

• Eräs 1000 mm teräsvalu voi vaihdella ± 3–5 mm, kun taas 100 mm alumiiniosa voi ylläpitää ± 0,1 mm sijoitusvaluilla.
• Epäsymmetriset osat vääntyvät usein epätasapainoisen jäähdytyksen ja epätasaisen metallivirtauksen vuoksi.
• Yhdistäminen tasainen seinämän paksuus, kylkiluut, ja pyöristetyt muutokset parantaa ulottuvuutta ennustettavuutta.

Yhteenvetotaulukko - keskeiset tekijät & Tyypilliset vaikutukset

Tekijä	Tyypillinen vaikutus suvaitsevaisuuteen
Materiaalin lämpö kutistuminen	+0.7% -lla +2.5% poikkeama homeen ulottuvuudesta
Kuvion tarkkuus (Manuaalinen vs. CNC)	± 0,5 mm - ± 0,05 mm: n varianssi
Luonnoskulmavaatimus	Lisää 0,1–1 mm per 100 mm syvyys
Kaada temppeva poikkeama (± 50 ° C)	Jopa ± 0,2 mm: n mittasiirto
Seinämän paksuuden vaihtelu	Voi aiheuttaa ± 0,3–0,6 mm vääristymiä
Muotin laajennus (hiekka vs. metalli)	± 0,1 mm - ± 1,0 mm muottityypistä riippuen

7. Kuvio- ja muotisuunnittelun korvaukset

Lopullisen toleranssien saavuttamiseksi, Suunnittelijat rakentavat tiettyjä korvauksia:

• Kutistumisvara: Lisää 1,0–1,3 mm per 100 mm alumiini, 1.0 mm/100 mm raudasta.
• Luonnoskorvaus: 1° –3 ° kapenevat pystysuoraa kasvoja.
• Koneistuskorvaus: 1–3 mm (Prosessista ja ominaisuuksien kriittisyydestä riippuen).
• Vääristymä & Ravistaa: Ylimääräinen 0,5–1,0 mm ohuissa seinämissä vastakuvioiden ravistelemiseksi ja vääristymistä.

Ohella huolellisesti Näiden arvojen soveltaminen, Insinöörit varmistavat, että valettu ylisuuri sijoittaa kriittiset mitat haluttuun toleranssiikkunaan.

8. Suunnittelu toleranssin hallintaan

Tehokas suunnittelu minimoi raon valun ja valmiiden mittojen välillä:

• Lähes verkko: Tavoitteena on toimittaa ominaisuudet ± 10%: n lopullisesta koosta, Koneistaminen 70%.
• GD&T Focus: Käytä tiukkoja säätimiä vain kriittisiin rajapintoihin; Salli CT-luokan toleranssit ei-kriittisiin pintoihin.
• Geometrian ohjeet: Käytä anteliaita fileitä (>1 mm säde), tasainen seinämän paksuus (≤10 mm: n variaatio), ja strategisesti sijoitetut kylkiluut vääristymisen rajoittamiseksi.

Sellainen tarkoituksellinen ominaisuuden suunnittelu Auttaa valut esiintyä lähempänä heidän kohdegeometriaa, Sekä kustannusten että laadun säilyttäminen.

9. Tarkastus ja laadunvarmistus

Cmms, laserkannerit, ja CT -järjestelmät mahdollistavat nopeat, korkeaneen mittaus:

• Vernier & Mikrometri: Nopeat “spot -tarkistukset” ensimmäisen passin varmennuksen varalta.
• CMM/optinen skannaus: Kokokentän kartoitus CAD-malleja vastaan; tyypillinen epävarmuus: ± 0,005 mm.
• CT -skannaus: Validoi sisäiset geometriat, huokosjakauma, ja seinäpaksujen yhtenäisyys.

Laatu suunnitelmien tulisi sisältää Ensimmäinen artikkelin tarkastus (Fai), PPAP autoteollisuudelle, tai Älykkyys näytteenotto (ESIM., Älykkyys 1.0) suuren määrän juoksua.

Juurikarjausanalyysi Kohdista toleranssien retket - riippumatta siitä, onko muodonsiirto, lämmön vääristymä, tai kuvion kuluminen.

10. Tilastollinen prosessikyky

Casting -operaation kykyn kvantifioimiseksi suvaitsevaisuus:

• Laskea CP (käsitellä potentiaalia) ja CPK (prosessien suorituskyky) arvot; pyrkiä jhk CP ≥1,33 ja CPK ≥1,0 vankan toleranssin hallintaan.
• Käyttää SPC kaaviot kriittisten valuparametrien seuraamiseksi: homeen kovuus, kaatamislämpötila, ja ulottuvuuden trendit.
• Panna täytäntöön Kyyppi (Kokeilujen suunnittelu) avaintekijöiden tunnistaminen ja portin optimointi, muotin tiivistys, ja jäähdytysnopeudet.

11. Johtopäätös

Casting -toleranssit edustavat a kriittinen yhteys suunnittelun tarkoituksenmukainen, prosessin kyky, ja taloudellinen todellisuus.

Maatamalla päätökset ISO 8062 CT -luokat, kohdistuminen jhk Nadca tai SFSA vaatimukset, ja sisällyttämällä asianmukaiset kuviokorvaukset, Insinöörit ja valimot voivat toimittaa osia, jotka saavuttavat sekä suoritus- että budjettitavoitteet.

Lisäksi, tiukka tarkastus, tilastollinen hallinta, ja nousevat digitaalitekniikat-3D-tulostetuista hiekkarotista reaaliaikaiseen simulointiin-kiristävät valujen toleranssit ja vähentävät kalliita alavirran koneistuksia.

Lopulta, Oikea toleranssistrategia varmistaa, että valettu komponentti siirtyy sujuvasti kuviokaupasta kokoonpanolinjaan, ajoissa, budjetissa, ja eritelmässä.