Mga Tolerance sa Paghahagis sa pamamagitan ng Iba't ibang Mga Proseso ng Paghahagis

A Pagpapaubaya sa paghahagis Tinutukoy ang pinahihintulutang paglihis sa pagitan ng nominal at aktwal na laki ng isang tampok.

Halimbawang, Isang ±0.5 mm tolerance sa isang 100 mm dimensyon ay nangangahulugan na ang natapos na bahagi ay maaaring sukatin kahit saan sa pagitan ng 99.5 mm at 100.5 mm.

Ang gayong katumpakan ay nakakaimpluwensya Bahagi ng Akma, mekanikal na pagganap, at pagiging maaasahan ng pagpupulong.

Kasabay nito, Bawat ikasampung bahagi ng isang millimeter na na-ahit off ang badyet ng pagpapaubaya ay maaaring dagdagan ang gastos ng amag sa pamamagitan ng 10-20%, taasan ang mga rate ng scrap hanggang sa 15%, at Magdagdag ng dalawa hanggang apat na linggo Oras ng Lead ng Tooling.

Sinusuri ng artikulong ito ang isang hanay ng mga proseso ng paghahagis-mula sa berdeng buhangin sa mamatay sa paghahagis—at sinusukat ang kanilang mga tipikal na kakayahan sa pagpapaubaya.

Susuriin din namin ISO 8062 at iba pang mga pamantayan sa industriya, balangkas na kinakailangan Mga Allowance sa Pattern at Machining,

at inirerekumenda inspeksyon at Kontrol sa Istatistika-Proseso-Kontrol Mga pamamaraan na makakatulong sa iyo na maabot ang pinakamainam na balanse sa pagitan ng gastos at katumpakan.

1. Pag-unawa sa Tolerances sa Paghahagis

Bago pumili ng isang proseso, linawin ang mga pangunahing konsepto na ito:

• Pagpaparaya ay ang kabuuang pinahihintulutang pagkakaiba-iba sa isang dimensyon.
• Allowance ay ang sadyang oversize o undersize built in para sa paghahagis ng pag-urong, Draft, o kasunod na machining.
• Magkasya Inilalarawan kung paano nakikipag-ugnayan ang dalawang bahagi ng pag-aasawa, mula sa Mga akma sa clearance (maluwag) sa Akma ang panghihimasok (masikip).

Bukod pa rito, Ang mga pagpapaubaya ay maaaring maging linyar na linya (hal., ±0.5 mm) o Geometriko (hal., pabilog, Perpendicularity), Tinukoy gamit ang GD&T mga simbolo.

Naaalala mo pa ba: bawat klase ng pagpaparaya Maaari mong isalin sa nasasalat na gastos at mga epekto sa iskedyul.

Dahil dito, Ang maingat na pagpaplano nang maaga - na nakahanay sa mga kakayahan ng iyong kasosyo sa pagmamanupaktura - ay nagbabayad ng mga dividend sa kalidad at kabuuang gastos ng pagmamay-ari.

2. Mga Pamantayan at Nomenklatura

Bago tukuyin ang mga tolerance, Kailangan mo ng isang karaniwang wika. Ang mga internasyonal at panrehiyong pamantayan ay tumutukoy sa parehong dimensional at Geometriko Mga Tolerance sa Paghahagis, Kaya ang mga taga-disenyo at pandayan ay maaaring magsalita nang may katumpakan.

ISO 8062 Pagpapaubaya sa Paghahagis (CT) at Geometric Casting Tolerance (GCT)

ISO 8062-3 Tinutukoy Dimensional Casting Tolerance (DCT) Mga marka mula sa CT1 sa pamamagitan ng CT16, kung saan ang mas mababang mga numero ng CT ay tumutugma sa mas mahigpit na as-cast tolerances. Sa pagsasanay:

• CT1–CT4 (±0.05–0.3 % ng sukat) angkop na mataas na katumpakan mamatay-paghahagis at permanenteng-magkaroon ng amag bahagi.
• CT5–CT9 (±0.1–0.8 %) Mag-aplay sa pamumuhunan at shell-mold castings.
• CT10–CT14 (±0.4–2.0 %) Saklaw ang iba't ibang mga pamamaraan ng paghahagis ng buhangin.
• CT15–CT16 (±2.5–3.5 %) Maghatid ng napakalaki o hindi kritikal na mga castings.

Halimbawa na lang, sa isang 200 mm tampok:

• A CT4 Maaaring hawakan ang bahagi ±0.6 mm,
• Habang ang isang CT12 Ang paghahagis ng buhangin ay maaaring payagan ±4 mm.

Pagkumpleto ng mga marka ng CT, ISO 8062-2 Tinutukoy Geometrical Casting Tolerances (GCT)—sumasaklaw sa form (patag, pabilog), oryentasyon (Perpendicularity, parallelism), at posisyon (tunay na posisyon).

Bawat grado ng GCT (G1–G8) layer geometric control papunta sa nominal CT dimensional envelope.

Rehiyonal & Mga pagtutukoy ng industriya

Habang ang ISO ay nagbibigay ng isang pandaigdigang balangkas, Maraming mga industriya ang sumangguni sa mga pamantayan na nababagay:

NADCA (North American Die Casting Association):

• Normal pagpaparaya: ±0.25 mm bawat 100 mm (mga approx. ISO CT3-CT4).
• Katumpakan pagpaparaya: ±0.10 mm bawat 100 mm (mga approx. ISO CT1-CT2).
• Tinutukoy din ng NADCA ang magkakahiwalay na klase para sa taas, butas, at patag Mga kagamitan sa pag-aalaga ng mga materyales tulad ng zinc, aluminyo, at magnesium.

SFSA 2000 (Steel Founders' Society of America):

• Nagbibigay ng mga tolerance sa paghahagis ng buhangin na saklaw ±0.4–1.6 mm kada 100 mm, Depende sa uri ng amag (berdeng buhangin kumpara. Resin-bonded).
• Ang mga talahanayan nito ay tumutugma sa halos ISO CT11-CT13.

BS 6615 (Pamantayan ng Britanya para sa Pandayan)

• Mga Pabalat buhangin, shell, at pamumuhunan mga proseso.
• Mga karaniwang allowance:

• • Paghahagis ng buhangin ±0.5-2.0 mm / 100 mm (CT11–CT14)
  • Paghahagis ng shell ±0.2-0.8 mm / 100 mm (CT8–CT12)
  • Investment paghahagis ±0.1-0.5 mm / 100 mm (CT5–CT9)

3. Casting tolerance table (unit: mm)

The following table lists the maximum total tolerance values ​​for different CT grades (Casting Tolerance Grade CT1–CT16) within different basic size ranges.

4. Pangkalahatang-ideya ng Mga Pangunahing Proseso ng Paghahagis

Ang mga proseso ng paghahagis ay nahahati sa tatlong malawak na kategorya—Maaaring gastusin-amag, permanenteng amag / presyon na hinihimok, at mga pamamaraan ng espesyalidad—bawat isa ay nag-aalok ng natatanging kakayahan sa pagpapaubaya, ibabaw ay nagtatapos, at mga istraktura ng gastos.

Mga Pamamaraan ng Expendable-Mold

Paghahagis ng berdeng buhangin

Ang paghahagis ng berdeng buhangin ay nananatiling pinaka-matipid at nababaluktot na pamamaraan para sa malaki o simpleng mga bahagi.

Ang mga pandayan ay naghahalo ng silica sand, luwad, at kahalumigmigan upang bumuo ng mga hulma na nagbubunga ng tipikal na ISO CT11-CT14 tolerances—tungkol sa ±0.5–2.0% ng anumang naibigay na dimensyon (i.e., ±0.5-2.0 mm sa 100 mm).

Pangkalahatang saklaw ang pagtatapos ng ibabaw Ra 6–12 μm, at ang gastos sa tooling ay nananatiling mababa (madalas na <$500 bawat pattern).

Chemically-bonded & Walang Pagluluto ng Buhangin

Pag-upgrade sa dagta-bonded o walang-bake buhangin molds tightens tolerances sa CT9–CT12 (±0.3–1.2%), Nagpapabuti ng lakas ng amag, Bawasan ang paghuhugas.

Ang pagkamagaspang sa ibabaw ay bumaba sa Ra 3–6 μm, Ginagawa ang mga pamamaraang ito na angkop para sa mga bahagi ng katamtamang kumplikado kung saan ang katumpakan ng berdeng buhangin ay nagpapatunay na marginal.

Pamumuhunan (Nawawalang Waks) Paghahagis

Pamumuhunan sa paghahagis, Kilala rin sa tawag na Lost-Wax, Lumilikha ng masalimuot na mga hugis at manipis na pader na may CT5–CT9 tolerances—humigit-kumulang ±0.1–0.5% (±0.1-0.5 mm bawat 100 mm).

Ang ganda nito mahusay na ibabaw tapusin (Ra 0.8–2.0 μm) at kakayahang mapanatili ang pinong detalye ay nagbibigay-katwiran sa mas mataas na gastos sa tooling (madalas na $ 2,000 - $ 10,000 bawat pattern) sa aerospace, medikal na, at mga high end na pang industriya na aplikasyon.

Paghahagis ng Lost Foam

Paghahagis ng nawalang foam Pinagsasama ang mga pattern na nagastos na may hindi nakatali na buhangin, pag aalay ng CT10–CT13 mga kakayahan (±0.4–1.5%).

Habang ang ibabaw tapusin (Ra 4–8 μm) at dimensional control mahulog sa pagitan ng berdeng buhangin at paghahagis ng pamumuhunan, Ang pamamaraang ito ay mahusay sa paggawa ng kumplikadong, Mga solong piraso ng pagpupulong na walang mga core.

Permanenteng Amag & Mga Pamamaraan na Hinihimok ng Presyon

mamatay paghahagis (Mainit & Malamig na Kamara)

Die casting nagbubunga ng pinakamahigpit na mga tolerance bilang cast—CT1–CT4, o ±0.05–0.3% ng sukat (±0.05-0.3 mm bawat 100 mm).

Tipikal na mga saklaw ng pagtatapos ng ibabaw Ra 0.5–1.5 μm. Mataas na paunang gastos sa tooling (madalas na $ 10,000 - $ 200,000 bawat mamatay) Magbayad sa Mga oras ng pag-ikot na kasing bilis ng 15-60 segundo at mahusay na pag-uulit para sa aluminyo, sink, at mga bahagi ng magnesiyo.

Gravity Die & Mababang presyon mamatay paghahagis

Gravity at mababang presyon ng die casting, Paggamit ng Magagamit na Mga Hulma ng Metal, makamit CT2–CT6 mga tolerance (±0.1–0.5%) kasama ang Ra 1–4 μm natapos na ang.

Dahil gumagana ang mga ito nang walang mataas na bilis ng iniksyon, Ang mga pamamaraang ito ay binabawasan ang porosity at palakasin ang mga bahagi-lalo na sa mga aplikasyon ng automotive wheel at pump.

Mga Pamamaraan ng Espesyalidad

Centrifugal Casting

Sa pamamagitan ng pag-ikot ng mga hulma sa 200-2,000 RPM, Sentripugal paghahagis pwersa tinunaw metal palabas, paggawa ng siksik na pader ng tubo at singsing. Ang radial tolerance ay bumabagsak sa CT3–CT8 (±0.1–0.5%).

Ang pagtatapos ng ibabaw ay karaniwang nakaupo sa Ra 3–8 μm, at ang itinuro na paglamig ay nagpapahusay sa mga mekanikal na katangian sa mabibigat na tungkulin na bearings at piping.

Plaster & Paghahagis ng Ceramic Mold

Plaster at ceramic molds-higit sa lahat na ginagamit para sa sining, mga alahas, at maliliit na batch na mga bahagi ng aerospace—magbigay ng CT6–CT9 mga tolerance (±0.2–0.8%) at Ra 2–5 μm natapos na ang.

Bagama't mas mabagal at mas mahal kaysa sa buhangin, Ang mga prosesong ito ay mapaunlakan ang pinong detalye at mga espesyal na haluang metal.

5. Mga Kakayahan sa Pagpapaubaya sa pamamagitan ng Proseso ng Paghahagis

Sa bahaging ito, Ipinapakita namin ang isang pinagsama-samang pananaw sa mga tipikal na proseso ng bawat proseso ISO 8062 Grado ng CT,

ang kaukulang nito linear tolerance (Bilang isang porsyento ng sukat at sa millimeters sa 100 mm), at isang kinatawan tapos sa ibabaw.

6. Mga kadahilanan na nakakaapekto sa mga tolerance sa paghahagis

Ang mga tolerance ng paghahagis ay hindi nakapirming mga katangian ng isang proseso-nagreresulta ang mga ito mula sa isang kumplikadong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng materyal na pag-uugali, Disenyo ng Tooling, Mga parameter ng proseso, at bahagi ng geometry.

Mga Katangian ng Materyal

Ang uri ng metal o haluang metal ay direktang nakakaapekto sa pag-urong, flowability, at dimensional na katatagan.

• Mga rate ng thermal contraction: Ang mga metal ay lumiliit kapag lumamig. Halimbawa na lang:

• • Kulay-abo na bakal: ~ 1.0%
  • Aluminyo mga haluang metal: ~ 1.3%
  • Mga haluang metal ng sink: ~ 0.7%
  • bakal na bakal: ~ 2.0% (Nag-iiba sa nilalaman ng carbon)

Ang mas mataas na pag-urong ay nagreresulta sa mas maraming dimensional na paglihis maliban kung nabayaran ng disenyo ng tooling.

• Pag-uugali ng Fluidity at Solidification:

• • Mga metal na may mas mataas na likido (hal., aluminyo, tanso) punan ang mga hulma nang mas tumpak.
  • Mabilis na pagpapatibay Sa manipis na mga seksyon o mababang-likido metal ay maaaring maging sanhi ng voids at hindi pantay na pag-urong.

• Mga Epekto ng Alloying:

• • Silicon sa cast iron ay nagpapabuti ng likido ngunit pinatataas din ang pagpapalawak.
  • Nikel at kromo Pagbutihin ang dimensional katatagan sa mga bakal.

Mga variable ng amag at tooling

Ang sistema ng hulma ay madalas na ang nag-iisang pinakamalaking nag-aambag sa bilang-cast dimensional na pagkakaiba-iba.

• Katumpakan ng Pattern:

• • CNC-machined Ang mga pattern ay nakakamit ang mas mahusay na pagpapaubaya kaysa sa mga gawa sa kamay.
  • Ang pagsusuot sa paglipas ng panahon ay nagpapababa ng katumpakan-lalo na sa mataas na dami ng paghahagis ng buhangin.

• Mga Anggulo ng Draft:

• • Kinakailangan upang palayain ang paghahagis mula sa hulma, Ang mga tipikal na anggulo ay:

• • • 1°–3° para sa mga panlabas na ibabaw
    • 5°–8° para sa mga panloob na lukab

• • Ang labis na draft ay nagdaragdag ng pagkakaiba-iba ng sukat at dapat isaalang-alang.

• Katigasan at pagpapalawak ng amag:

• • Mga hulma ng buhangin Maaari itong i-compress at palawakin sa ilalim ng init, Na nakakaapekto sa mga tolerance.
  • Metal namamatay (sa die casting) ay mas matatag sa sukat, Pagsuporta sa Mas Mahigpit na Tolerance.

• Thermal kondaktibiti:

• • Mabilis na paglamig (hal., Mga hulma ng metal) Pinapaliit ang pagbaluktot.
  • Mabagal na paglamig (hal., ceramic o plaster molds) Nagbibigay-daan sa mas maraming oras para sa materyal na pag-urong at pagpapapangit.

Mga Parameter ng Proseso

Paano ibinubuhos ang metal, pinatibay, at pinalamig makabuluhang binabago ang pangwakas na mga sukat.

• Pagbuhos ng Temperatura:

• • Ang sobrang pag-init ay nagdaragdag ng pagguho ng amag at pinalalaki ang pag-urong.
  • Ang underheating ay humahantong sa mahinang pagpuno ng amag at malamig na pagsasara.

• Disenyo ng Gating at Risering:

• • Ang mahinang gating ay maaaring maging sanhi ng kaguluhan at air entrapment, Na humahantong sa porosity at distortion.
  • Ang hindi sapat na mga riser ay nagreresulta sa pag-urong ng mga lukab na binabawasan ang integridad ng geometriko.

• Paglamig rate at solidification control:

• • Mga pamamaraan tulad ng Mga panginginig, Pag-uusap, at Kinokontrol na Mga Zone ng Paglamig Tumulong sa pinuhin ang katumpakan ng dimensional.
  • Sa mas makapal na mga seksyon, Ang hindi pantay na solidification ay maaaring maging sanhi ng kaugalian pag-urong at pag-baluktot.

• Kapal at pagiging kumplikado ng seksyon:

• • Mas mabilis na lumamig ang mga manipis na seksyon, na nagreresulta sa mas maliit na sukat ng butil at mas mahusay na dimensional control.
  • Ang mga kumplikadong geometries na may iba't ibang kapal ng pader ay madaling kapitan ng Mga Hot Spot at mga panloob na stress, Nakakaapekto sa pangwakas na hugis.

Laki ng Bahagi at Geometry

Ang mas malalaking bahagi ay nag-iipon ng mas maraming thermal at mekanikal na stress, Na humahantong sa pagtaas ng pagbaluktot:

• A 1000 mm bakal paghahagis Maaaring mag-iba ±3-5 mm, habang ang isang 100 mm aluminyo bahagi Maaaring mapanatili ang ±0.1 mm na may paghahagis ng pamumuhunan.
• Ang mga asymmetrical na bahagi ay kadalasang baluktot dahil sa hindi balanseng paglamig at hindi pantay na daloy ng metal.
• Pagsasama unipormeng kapal ng pader, mga tadyang, at Bilugan na mga transisyon Pinahuhusay ang dimensional predictability.

Talahanayan ng Buod - Mga Pangunahing Kadahilanan & Mga Tipikal na Epekto

Kadahilanan	Tipikal na epekto sa pagpapaubaya
Thermal Pag-urong ng Materyal	+0.7% sa +2.5% paglihis mula sa sukat ng amag
Katumpakan ng Pattern (manu-manong kumpara sa CNC)	±0.5 mm hanggang ±0.05 mm pagkakaiba-iba
Kinakailangan sa Draft Angle	Nagdaragdag ng 0.1-1 mm bawat 100 mm ng lalim
Pagbubuhos ng Temp Deviation (±50 ° C)	Hanggang sa ±0.2 mm dimensional shift
Pagkakaiba-iba ng Kapal ng Pader	Maaaring maging sanhi ng ±0.3-0.6 mm pagbaluktot
Pagpapalawak ng Amag (buhangin kumpara sa metal)	±0.1 mm hanggang ±1.0 mm depende sa uri ng amag

7. Mga Allowance sa Pattern at Disenyo ng Amag

Upang makamit ang pangwakas na tolerance, Ang mga taga-disenyo ay nagtatayo ng mga tukoy na allowance:

• Allowance sa Pag-urong: Magdagdag ng 1.0-1.3 mm bawat 100 mm para sa aluminyo, 1.0 mm / 100 mm para sa bakal.
• Draft Allowance: 1° -3 ° taper bawat vertical na mukha.
• Machining Allowance: 1-3 mm (Depende sa proseso at tampok na kritikal).
• Pagbaluktot & Iling: Dagdag na 0.5-1.0 mm sa manipis na pader upang kontrahin ang pag-iling ng pattern at pagbaluktot.

Sa pamamagitan ng meticulously Paglalapat ng mga Pagpapahalagang Ito, Tinitiyak ng mga inhinyero na ang as-cast oversize ay nagposisyon ng mga kritikal na sukat sa nais na window ng pagpapaubaya.

8. Disenyo para sa Tolerance Control

Epektibong disenyo Pinapaliit nito ang agwat sa pagitan ng mga sukat at natapos na mga sukat:

• Malapit sa Net na Hugis: Layunin na maghatid ng mga tampok sa loob ng ±10% ng pangwakas na laki, Pagbabawas ng makina sa pamamagitan ng 70%.
• GD&T Pokus: Mag-aplay ng mahigpit na kontrol lamang sa mga kritikal na interface; Payagan ang CT-grade tolerance sa mga di-kritikal na ibabaw.
• Mga Patnubay sa Geometry: Gumamit ng mapagbigay na fillet (>1 mm radius), unipormeng kapal ng pader (≤10 mm pagkakaiba-iba), at madiskarteng inilagay ang mga tadyang upang limitahan ang pagbaluktot.

Tulad nito sinasadyang disenyo ng tampok Tinutulungan ang mga castings na lumitaw nang mas malapit sa kanilang target na geometry, Pagpapanatili ng parehong gastos at kalidad.

9. Inspeksyon at Katiyakan sa Kalidad

Mga CMM, Mga Scanner ng Laser, at ang mga sistema ng CT ay nagbibigay-daan sa mabilis na, Pagsukat ng mataas na density:

• Vernier & Mikrometro: Mabilis na "spot check" para sa first-pass verification.
• CMM / Optical Scanning: Full-field mapping laban sa mga modelo ng CAD; tipikal na kawalan ng katiyakan: ±0.005 mm.
• Pag-scan ng CT: Nagpapatunay ng mga panloob na heometriya, pamamahagi ng pore, at pagkakapareho ng kapal ng pader.

Ang mga plano sa kalidad ay dapat isama Unang Artikulo Inspeksyon (FAI), PPAP Para sa Automotive, o AQL Email Address * (hal., AQL 1.0) para sa mataas na dami ng mga tumatakbo.

Pagsusuri ng ugat na sanhi Target tolerance excursions-kung dahil sa paglipat ng amag, thermal pagbaluktot, o pattern wear.

10. Kakayahan sa Proseso ng Istatistika

Upang matukoy ang kakayahan ng iyong operasyon ng paghahagis na matugunan ang pagpapaubaya:

• Kalkulahin Cp (potensyal na proseso) at Cpk (Pagganap ng proseso) Mga Halaga; layunin para sa Cp ≥1.33 at Cpk ≥1.0 Para sa matatag na kontrol sa pagpapaubaya.
• Gamitin ang SPC Mga tsart upang subaybayan ang mga kritikal na parameter ng paghahagis: katigasan ng amag, Temperatura ng pagbuhos, at mga uso sa sukat.
• Ipatupad ang DOE (Disenyo ng Mga Eksperimento) Kilalanin ang Mga Pangunahing Kadahilanan at I-optimize ang Gating, pag-compaction ng amag, at mga rate ng paglamig.

11. Pangwakas na Salita

Ang mga pagpapaubaya sa paghahagis ay kumakatawan sa isang kritikal na nexus ng layunin ng disenyo, kakayahan sa proseso, at pang-ekonomiyang katotohanan.

Sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga desisyon sa ISO 8062 Mga marka ng CT, Pag-align sa NADCA o SFSA Mga kinakailangan, at pagsasama ng wastong Mga Allowance ng Pattern, Ang mga inhinyero at pandayan ay maaaring maghatid ng mga bahagi na nakakatugon sa parehong mga layunin sa pagganap at badyet.

Bukod pa rito, mahigpit inspeksyon, kontrol sa istatistika, at Mga umuusbong na digital na teknolohiya-mula sa 3D-naka-print na mga hulma ng buhangin hanggang sa real-time na simulation-ay nagpapahigpit ng mga tolerance ng cast at binabawasan ang mamahaling downstream machining.

Sa huli, Tinitiyak ng tamang diskarte sa pagpapaubaya na ang iyong cast component ay maayos na lumilipat mula sa pattern shop patungo sa linya ng pagpupulong, Dumating sa tamang oras, sa badyet, at sa loob ng pagtutukoy.