Tolerancije lijevanja različitim procesima lijevanja

A tolerancija na lijevanje Određuje dopušteno odstupanje između nominalne i stvarne veličine značajke.

Na primjer, a ± 0,5 mm tolerancija na a 100 MM dimenzija znači da gotovi dio može mjeriti bilo gdje između 99.5 mm i 100.5 mm.

Takvi precizni utjecaji komponenta odgovara, mehanički izvedba, i Pouzdanost Skupštine.

Istovremeno, Svaka desetina milimetra obrijana od proračuna tolerancije može Povećajte troškove kalupa za 10–20%, povećati stope otpada do do 15%, i Dodajte dva do četiri tjedna vremena za alatiranje vremena.

Ovaj članak ispituje niz procesa lijevanja - od zeleni do kasting- i kvantificira njihove tipične mogućnosti tolerancije.

Također ćemo pregledati ISO 8062 i drugi industrijski standardi, obris neophodan Uzorak i dodaci za obradu,

i preporučiti inspekcija i kontrola statističkog procesa Metode koje vam pomažu u postizanju optimalne ravnoteže između troškova i preciznosti.

1. Razumijevanje tolerancija u kastingu

Prije odabira postupka, razjasniti ove temeljne koncepte:

• Tolerancija je ukupna dopuštena varijacija u dimenziji.
• Dodatak Je li namjerna predimenziona ili podmaza ugrađena za skupljanje lijevanja, nacrt, ili naknadna obrada.
• Prikladan opisuje kako dva dijela parenja međusobno djeluju, u rasponu od Okretanje odgovara (labav) do smetnja odgovara (tijesan).

Štoviše, Tolerancije lijevanja mogu biti linearan (Npr., ± 0,5 mm) ili geometrijski (Npr., kružnost, okomitost), definirano pomoću Gd&T simboli.

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

Stoga, Pažljivo planiranje unaprijed - usklađeno s mogućnostima vašeg proizvodnog partnera - plaća dividende u kvaliteti i ukupne troškove vlasništva.

2. Standardi i nomenklatura

Prije navođenja tolerancija, Treba vam zajednički jezik. Međunarodni i regionalni standardi definiraju i oba dimenzionalan i geometrijski tolerancije na lijevanje, Tako dizajneri i ljevaonice mogu razgovarati s preciznošću.

ISO 8062 Tolerancija na lijevanje (Ct) i tolerancija na geometrijsko lijevanje (Gct)

ISO 8062-3 definirati Tolerancija dimenzionalnog lijevanja (Dct) ocjene iz CT1 kroz CT16, Tamo gdje niži CT brojevi odgovaraju čvršćim preciznim tolerancijama. U praksi:

• CT1 - CT4 (± 0,05–0,3 % dimenzija) odijelo visoko precizno lijevanje i trajno-molba.
• CT5 - CT9 (± 0,1–0,8 %) Prijavite se na ulaganja i odljevake školjke.
• CT10 - CT14 (± 0,4–2,0 %) Pokrijte razne metode lijevanja pijeska.
• CT15 - CT16 (± 2,5–3,5 %) Poslužite vrlo velike ili nekritične odljeve.

Na primjer, na a 200 MM značajka:

• A CT4 dio bi mogao držati ± 0,6 mm,
• Dok a CT12 lijevanje pijeska može dopustiti ± 4 mm.

Nadopunjujući CT ocjene, ISO 8062-2 definirati Tolerancije na geometrijsko lijevanje (Gct)—Vevers Obrazac (ravan, kružnost), orijentacija (okomitost, paralelizam), i položaj (pravi položaj).

Svaka GCT ocjena (G1 - G8) Slojevi geometrijska kontrola na nominalnu ct dimenzionalnu omotnicu.

Regionalni & Specifikacije industrije

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

NADCA (Sjevernoamerička udruga za kasting die):

• Normalan tolerancija: ± 0,25 mm po 100 mm (približno. ISO CT3 -CT4).
• Preciznost tolerancija: ± 0,10 mm po 100 mm (približno. ISO CT1 -CT2).
• NADCA također definira odvojene klase za visina, rupa, i ravan Tolerancije specifične za materijale od lijeva, aluminij, i magnezij.

SFSA 2000 (Društvo osnivača čelika Amerike):

• Omogućuje tolerancije za lijevanje pijeska ± 0,4–1,6 mm po 100 mm, Ovisno o vrsti kalupa (Zeleni pijesak vs. vezan za smolu).
• Njegove tablice otprilike odgovaraju ISO CT11 - CT13.

Bs 6615 (Britanski standard za ljevaonicu)

• Prekrivači pijesak, ljuska, i ulaganje obrada.
• Tipične naknade:

• • Lijevanje pijeska ± 0,5–2,0 mm/100 mm (CT11 - CT14)
  • Lijevanje školjke ± 0,2–0,8 mm/100 mm (CT8 - CT12)
  • Casting ulaganja ± 0,1–0,5 mm/100 mm (CT5 - CT9)

3. Tablica za toleranciju lijevanja (jedinica: mm)

Sljedeća tablica navodi maksimalne ukupne vrijednosti tolerancije za različite CT ocjene (Stupanj tolerancije lijevanja CT1 - CT16) unutar različitih raspona osnovnih veličina.

4. Pregled glavnih procesa lijevanja

Procesi lijevanja spadaju u tri široke kategorije -trošak, trajni/pod tlakom, i specijalne tehnike–Eaccy nudeći različite mogućnosti tolerancije, Površinski završne obrade, i troškovne strukture.

Metode trošenja

Lijevanje zelenog pijeska

Lijevanje zelenog pijeska ostaje najekonomičnija i najekonomilnija metoda za velike ili jednostavne dijelove.

Livari miješaju silicijev pijesak, glina, i vlaga da formiraju kalupe koji daju tipično ISO CT11 - CT14 Tolerancije - otprilike ± 0,5–2,0% bilo koje dane dimenzije (Tj., ± 0,5–2,0 mm na 100 mm).

Površinski završetak općenito raspon RA 6–12 µm, a troškovi alata ostaju niski (često <$500 po obrascu).

Kemijski obložen & Pijesak bez pečenja

Nadogradnja na kalupe pijeska vezanih za smolu ili bez pečenja zategnute tolerancije CT9 - CT12 (± 0,3–1,2%), poboljšava čvrstoću plijesni, i smanjuje pranje.

Površinska hrapavost pada na RA 3-6 µM, Izrada ovih metoda dobro prikladnim za dijelove srednje komplekse, gdje se preciznost zelenog pijeska pokazuje marginalnim.

Ulaganje (Izgubljeni) Lijevanje

Casting, Poznat i kao izgubljeni wax, proizvodi zamršene oblike i tanke zidove s CT5 - CT9 Tolerancije - primjereno ± 0,1–0,5% (± 0,1–0,5 mm po 100 mm).

Njegov Izvrsna površinska završna obrada (RA 0,8-2,0 µm) a sposobnost održavanja finih detalja opravdava veće troškove alata (Često 2.000 do 10.000 dolara po obrascu) u zrakoplovstvu, medicinski, i vrhunske industrijske primjene.

Izgubljeno-pjegavo lijevanje

Izgubljeno-pjegavo lijevanje Kombinira potrošnju uzorke s neograničenim pijeskom, ponuda CT10 - CT13 sposobnosti (± 0,4–1,5%).

Dok površinski završetak (RA 4-8 µm) i dimenzijska kontrola pada između zelenog pijeska i investicijskog lijevanja, Ova se metoda odlikuje u proizvodnji kompleksa, jednodijelni sklopovi bez jezgara.

Trajno-mile & Metode usmjerene na pritisak

Kasting (Vrući & Hladna komora)

Kasting donosi najjače precizne tolerancije-CT1 - CT4, ili ± 0,05–0,3% dimenzija (± 0,05–0,3 mm po 100 mm).

Tipični rasponi na površini RA 0,5-1,5 µm. Visoki troškovi alata (Često 10 000 do 200 000 dolara po die) otplatiti Ciklus vremena brže od 15–60 sekundi i izvrsna ponovljivost za aluminij, cinkov, i magnezijski dijelovi.

Gravitacija umrijeti & Lijevanje malog tlaka

Gravitacija i matrica niskog tlaka, Korištenje metalnih kalupa za višekratnu upotrebu, postići CT2-T6 tolerancije (± 0,1–0,5%) s RA 1-4 µM završne obrade.

Jer djeluju bez velike brzine ubrizgavanja, Ove metode smanjuju poroznost i ojačaju komponente - posebno u aplikacijama za automobile i pumpe.

Specijalne tehnike

Centrifugalno lijevanje

Predenjem kalupa pri 200-2 000 o / min, Centrifugalne sile lijevanja rastopljenog metala prema van, proizvodeći guste zidove cijevi i prstenovi. Radijalna tolerancija pada u CT3 - CT8 (± 0,1–0,5%).

Površinski završetak obično sjedi na RA 3-8 µm, i usmjereno hlađenje pojačava mehanička svojstva u teškim ležajevima i cjevovodima.

Žbuka & Lijevanje keramičkog plijesni

Gipsa i keramički kalupi - uglavnom se koriste za umjetnost, nakit, i zrakoplovne dijelove u maloj seriji-proizvode CT6 -CT9 tolerancije (± 0,2–0,8%) i RA 2-5 µm završne obrade.

Iako sporiji i skuplji od pijeska, Ovi procesi prihvaćaju fine detalje i posebne legure.

5. Mogućnosti tolerancije postupkom lijevanja

U ovom odjeljku, Predstavljamo konsolidirani prikaz tipičnog svakog postupka ISO 8062 CT ocjena,

Njegov odgovarajući linearna tolerancija (kao postotak dimenzije i u milimetrima na 100 mm), i predstavnik površinski završetak.

6. Čimbenici koji utječu na tolerancije lijevanja

Tolerancije lijevanja nisu fiksna svojstva procesa - rezultat su složene međusobne veze između ponašanja materijala, Dizajn alata, Parametri procesa, i dio geometrije.

Svojstva materijala

Vrsta metala ili legure izravno utječe na skupljanje, Protočnost, i dimenzijska stabilnost.

• Toplinske stope kontrakcije: Metali se smanjuju nakon hlađenja. Na primjer:

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

Veće skupljanje rezultira više dimenzijskih odstupanja, osim ako se nadoknadi dizajnom alata.

• Ponašanje fluidnosti i očvršćivanja:

• • Metali sa veća fluidnost (Npr., aluminij, bronza) Napunite kalupe preciznije.
  • Brzo učvršćivanje u tankim presjecima ili nisko-fluidity metali mogu uzrokovati praznine i neravnomjerno skupljanje.

• Legirajući efekti:

• • Silicij u lijevanom željezu poboljšava fluidnost, ali također povećava širenje.
  • Nikla i krom Povećajte dimenzionalnu stabilnost u čeliku.

Varijable plijesni i alata

Sustav kalupa često je najveći doprinos varijaciji dimenziona.

• Točnost uzorka:

• • CNC-a obrasci postižu daleko bolju toleranciju od ručno izrađenih.
  • Nošenje s vremenom degradira preciznost-posebno u lijevanju pijeska velikog količine.

• Kutovi nacrta:

• • Potreban za oslobađanje lijevanja iz kalupa, Tipični kutovi su:

• • • 1° –3 ° za vanjske površine
    • 5° –8 ° Za unutarnje šupljine

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

• Krutost plijesni i širenje:

• • Kalupi za pijesak su kompresibilni i šire se pod toplinom, što utječe na tolerancije.
  • Metalni matrici (U kastingu) su više dimenzionalno stabilni, Podržavanje čvršća tolerancija.

• Toplinska vodljivost:

• • Brzo hlađenje (Npr., metalni kalupi) minimizira izobličenje.
  • Sporo hlađenje (Npr., kalupi za keramike ili gips) omogućuje više vremena za kontrakciju materijala i deformacije.

Parametri procesa

Kako se metal izlije, učvršćen, i ohlađeno značajno mijenja konačne dimenzije.

• Temperatura ulijevanja:

• • Pregrijavanje povećava eroziju plijesni i pretjeruje smanjivanje.
  • Podgrijavanje dovodi do lošeg punjenja plijesni i zatvaranja prehlade.

• Dizajniranje i rastući dizajn:

• • Loša gatinja može uzrokovati turbulenciju i ugradnju zraka, što dovodi do poroznosti i izobličenja.
  • Nedovoljni uzgori rezultiraju smanjenjem šupljina koje smanjuju geometrijski integritet.

• Brzina hlađenja i kontrola očvršćivanja:

• • Tehnike poput zimica, odzračivanje, i kontrolirane zone hlađenja Pomozite u pročišćavanju dimenzijske točnosti.
  • U debljim dijelovima, Neravno učvršćivanje može uzrokovati diferencijalno skupljanje i iskrivljen.

• Debljina i složenost presjeka:

• • Tanki presjeci se brže hlade, što rezultira manjom veličinom zrna i boljom dimenzijskom kontrolom.
  • Složene geometrije s različitim debljinama stijenke sklone su Vruće točke i Unutarnja stresa, utječu na konačni oblik.

Veličina dijela i geometrija

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

• A 1000 MM čelični lijevanje može varirati ± 3–5 mm, dok a 100 MM aluminijski dio može održavati ± 0,1 mm s ulaganjem.
• Asimetrični dijelovi često se iskrive zbog neuravnoteženog hlađenja i neravnomjernog protoka metala.
• Uključivanje ujednačena debljina zida, rebra, i zaobljeni prijelazi Povećava dimenzionalnu predvidljivost.

Sažetak tablica - ključni čimbenici & Tipični utjecaji

Faktor	Tipičan utjecaj na toleranciju
Toplinsko skupljanje materijala	+0.7% do +2.5% odstupanje od dimenzije kalupa
Točnost uzorka (Priručnik vs CNC)	± 0,5 mm do ± 0,05 mm varijance
Nacrt zahtjeva za kutom	Dodaje 0,1–1 mm po 100 mm dubine
Ulijevanje odstupanja od temp (± 50 ° C)	Do ± 0,2 mm dimenzionalni pomak
Varijacija debljine stijenke	Može uzrokovati ± 0,3–0,6 mm izobličenje
Širenje kalupa (pijesak vs metal)	± 0,1 mm do ± 1,0 mm, ovisno o vrsti kalupa

7. Dopuštenja u dizajnu uzorka i kalupa

Za postizanje konačnih tolerancija, Dizajneri grade određene naknade:

• Dodatak za skupljanje: Dodajte 1,0–1,3 mm po 100 mm za aluminij, 1.0 mm/100 mm za željezo.
• Nacrt: 1° –3 ° konus po vertikalnom licu.
• Dodatak za obradu: 1–3 mm (Ovisno o procesu i ima kritičnost).
• Izobličenje & Tresti: Dodatnih 0,5–1,0 mm u tankim zidovima kako bi se suprotstavio tresenju uzorka i izobličenja.

Po pažljivo Primjena ovih vrijednosti, Inženjeri osiguravaju da se predimenzioniraju kritične dimenzije u željeni prozor tolerancije.

8. Dizajn za kontrolu tolerancije

Učinkovit dizajn minimizira jaz između lijevanih i gotovih dimenzija:

• Blizu mreže: Cilj je isporučiti značajke unutar ± 10% konačne veličine, Smanjenje obrade prema 70%.
• Gd&T Fokus: Primijenite uske kontrole samo na kritična sučelja; Omogućite tolerancije na CT na nekritičnim površinama.
• Smjernice za geometriju: Koristite velikodušne filete (>1 MM polumjer), ujednačena debljina zida (≤10 mm varijacija), i strateški postavljena rebra za ograničavanje izobličenja.

Takav Namjerni dizajn značajki Pomaže od kastinga da se pojave bliže ciljanoj geometriji, očuvanje i troškove i kvalitete.

9. Inspekcija i osiguranje kvalitete

CMMS, laserski skeneri, i CT sustavi omogućuju brzo, mjerenje visoke gustoće:

• Vernier & Mikrometar: Brzi "provjere spota" za provjeru prvog prolaza.
• CMM/Optičko skeniranje: Mapiranje punog polja protiv CAD modela; tipična neizvjesnost: ± 0,005 mm.
• CT skeniranje: Potvrđuje unutarnje geometrije, raspodjela pora, i jednoličnost zida -debljine.

Planovi kvalitete trebali bi uključivati Pregled prvog članka (Fai), Pppap za automobilski, ili Inteligencija uzorkovanje (Npr., Inteligencija 1.0) Za vožnje.

Analiza korijena cilja izleti na toleranciju - bilo zbog pomaka plijesni, toplinsko izobličenje, ili nošenje uzorka.

10. Statistički procesni sposobnost

Da biste kvantificirali sposobnost svoje operacije lijevanja 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 praćenje kritičnih parametara lijevanja: tvrdoća plijesni, temperatura ulijevanja, i dimenzijski trendovi.
• Provesti Kopa (Dizajn eksperimenata) Da biste identificirali ključne čimbenike i optimizirali gating, sabijanje plijesni, i stope hlađenja.

11. Zaključak

Tolerancije lijevanja predstavljaju Kritični spoj namjere dizajna, procesna sposobnost, i ekonomska stvarnost.

Utemeljenjem odluka u ISO 8062 CT ocjene, Usklađivanje s NADCA ili SFSA zahtjevi, i uključivanje pravilnog Dopušteni uzorci, Inženjeri i ljevaonice mogu isporučiti dijelove koji ispunjavaju i ciljeve performansi i proračuna.

Štoviše, strog inspekcija, statistička kontrola, i digitalne tehnologije u nastajanju-Od 3D-ispisanih kalupa za pijesak do simulacije u stvarnom vremenu-pooštravanje tolerancije u izlivu i smanjenje skupog obrade nizvodno.

Konačno, Strategija prave tolerancije osigurava da vaša komponenta lijeva glatko prelazi iz trgovine uzorkom na montažu, na vrijeme, na proračun, i unutar specifikacije.