5 A mintaengedélyek típusai az öntésben

1. Bevezetés

A mintázatok alapvető fontosságúak fémöntés, annak biztosítása, hogy a végtermék megfeleljen a tervezési előírásoknak a benne rejlő anyag- és folyamatviselkedések ellenére.

A fémöntvény zsugorodásnak van kitéve, termikus tágulás, penészsúrlódás, és utófeldolgozási követelmények, elengedhetetlenné teszi a minta méreteinek szándékos módosítását a gyártás előtt.

A helyes ráhagyások megértése és alkalmazása javítja a méretpontosságot, felszíni befejezés, és mechanikai teljesítmény, csökkenti a selejt mennyiségét, és optimalizálja a termelés hatékonyságát.

2. Mik azok a mintajuttatások?

Mintajuttatások az öntési minták szándékos méretbeállításai az öntési folyamat során bekövetkező előre látható változások kompenzálására.

Amikor az olvadt fém megszilárdul és lehűl, méretei nem egyeznek pontosan az eredeti mintával olyan tényezők miatt, mint pl zsugorodás, torzítás, penészsúrlódás, és utófeldolgozási műveletek.

A mintapótlékok biztosítják, hogy a a kész öntvény megfelel a tervezési előírásoknak.

Lényegében, A minta ráhagyások beépített „korrekciók”, amelyeket egy mintára alkalmaznak, hogy figyelembe vegyék:

• Fém zsugorodás megszilárdulás közben
• Megmunkálási vagy befejező műveletek amelyek eltávolítják az anyagot
• Huzatszögek szükséges a penész könnyű eltávolításához
• Torzítás vagy vetemedés hűtés közben
• További rétegek bevonatokból, galvanizálás, vagy termikus kezelések

Ezen pótlékok gondos kiszámításával és alkalmazásával, az öntödék olyan öntvényeket állíthatnak elő dimenziósan pontos, funkcionális, és költséghatékony, még összetett formákhoz vagy nagy pontosságú alkatrészekhez is.

A megfelelően kialakított ráhagyások csökkentik az utómunkálatokat, ócskavas arány, és javítja az általános termelési hatékonyságot.

3. Mintajuttatások típusai

Mintajuttatások vannak szándékos méretmódosítások öntési mintákra alkalmazzák, hogy biztosítsák a végső öntvényeket pontosan megfelel a tervezési követelményeknek, kompenzálni anyag viselkedése a megszilárdulás során, és befogadni utóvállalkozási műveletek.
Minden típusú juttatás rendelkezik a külön cél, konkrét jelenségek kezelése az öntés folyamatában.
A megfelelően kialakított pótlékok elengedhetetlenek ahhoz a hibák minimalizálása, az átdolgozás csökkentése, és a funkcionális teljesítmény biztosítása az öntött alkatrészek közül.

Zsugorodási támogatás

• Cél: kompenzálására fémösszehúzódás a megszilárdulás és lehűlés során.
  Zsugorodási ráhagyás nélkül, az öntvények a tervezettnél kisebbek lesznek, esetleg nem felel meg a tervezési előírásoknak.
  A zsugorodási ráhagyás biztosítja dimenziós pontosság, funkcionális illeszkedés, és kompatibilitás az illeszkedő részekkel.

  

• Mechanizmus:
  A zsugorodási ráhagyás kompenzálja térfogatcsökkenés a megszilárdulás és a hűtés során.

• • Folyékony zsugorodás: Ahogy az olvadt fém lehűl a szolidusz hőmérsékletre, Az atomok közelebb mozognak egymáshoz, okozva a a sűrűség csökkenése.
    A felszállócső elhelyezése biztosítja, hogy az olvadt fém az adagolókból táplálja a zsugorodó területeket, üregek megelőzése.
  • Szilárd zsugorodás: További összehúzódás következik be, amikor a megszilárdult fém környezeti hőmérsékletre hűl.
    A minta túlméretezése ennek köszönhető a kezdeti minta méreteinek bővítése az anyagspecifikus zsugorodási arányokkal arányosan.
  • Termikus gradiensek és metszetvastagság: A vastagabb részek lassabban hűlnek le, differenciális zsugorodáshoz vezet.
    A megfelelő mintatervezés magában foglalja változó túlméretezés, egyenletes méreteket biztosít a vékony és vastag területeken.

Példák anyagspecifikus zsugorodásra:

Jelentőség: A zsugorodás pontos előrejelzése megakadályozza a hibákat mint a porozitás, repedések, vagy rosszul illeszkedik, különösen űrrepülés, autóipar, és ipari alkatrészek.

Megmunkálási támogatás

• Cél: A kritikus felületeken extra anyag biztosítása ennek biztosítására öntés utáni megmunkálás eléri a pontos végső méretek és felületminőség.
  Megmunkálási ráhagyás nélkül, az öntvények sikertelenek lehetnek mérettűrések felületi érdesség miatt, penészes egyenetlenségek, vagy kisebb zsugorodási eltérések.

  

• Mechanizmus:
  Megmunkálási pótlék biztosít extra anyag a funkcionális felületeken kompenzálására:

• • Felületi egyenetlenségek: A homok- vagy befektetési formák érdességeket és kisebb méretbeli eltéréseket okoznak. Az extra vastagság lehetővé teszi anyageltávolítás a pontos tűrés elérése érdekében.
  • Öntés utáni korrekciók: Zsugorodási variációk, kisebb vetemedés, vagy a lokalizált hibákat a megmunkálás során korrigálják, annak biztosítása, hogy a végső geometria illeszkedjen a mérnöki tervhez.
  • Kiszámítható eltávolítás: A minták közé tartozik a előre kiszámított vastagság forduláshoz, őrlés, vagy köszörülés, egyenletes megmunkálási mélység biztosítása és a túlvágás elkerülése.

• Tipikus hatótávolság: 1–5 mm anyag- és tűréskövetelményektől függően.
• Hatás: Biztosítja funkcionális integritás precíziós alkatrészek, például fogaskerekek, tengelyek, vagy karimák.

Támogatási támogatás

• Cél: Az engedélyezéshez a minta sima és sérülésmentes eltávolítása a penészüregből.
  Huzatpótlék megakadályozza kaparás, könnyezés, vagy penészfalak törése, ami felületi hibákat vagy méretpontatlanságokat okozhat.

• Mechanizmus:
  A pótléktervezet bevezeti a enyhe elvékonyodás a függőleges vagy közel függőleges felületeken a minta:

• • Súrlódáscsökkentés: A kúposság csökken súrlódás a tömör formafalak és a minta között kitermelés során.
  • Minimális penészkárosodás: Megakadályozza a szakadást, nyújtás, vagy homokformák vagy kagylóformák megrepedése, fenntartása üreg integritása.
  • Egységes eltávolító erők: Biztosítja, hogy a vékony falak és a bonyolult elemek ne ragadjanak le, lehetővé téve egyenletes méretpontosság több öntvényen keresztül.
  • Szög optimalizálás: A merülési szöget a alapján határozzák meg fém típusú, penész anyag, és falmagasság, fémeknél jellemzően 1-3°, magasabb műanyagok vagy gyanták esetében.

• Hatás: Csökkenti elutasítási arányok, minimalizálja a penészkopást, és lehetővé teszi magas ismételhetőség a termelésben, különösen bonyolult vagy magas öntvényekhez.

Torzítási engedmény

• Cél: kompenzálására geometriai alakváltozás által okozott egyenetlen hűtés, Belső feszültség, vagy differenciális zsugorodás.
  Torzítási engedmény nélkül, a hosszú vagy vékony falú öntvények megvetemedhetnek, csavar, vagy hajlítsa meg, amihez vezet eltolódás, összeszerelési kérdések, vagy elutasítás.

• Mechanizmus:
  A torzítási engedmény számol az egyenetlen hűtés vagy a maradó feszültségek okozta deformáció:

• • Termikus összehúzódási gradiensek: Mivel a vastag és vékony részek különböző sebességgel hűlnek, belső feszültségek vetemedést vagy hajlítást okozhatnak. Az előre deformált minták ellensúlyozzák a várható torzítást.
  • Stressz relaxáció: Előrelátás által maradék stressz minták, a mintát szándékosan olyan geometriával tervezték, amely hűtés után visszaadja a kívánt formát.
  • Szimulációvezérelt beállítás: Modern öntödék használják hő- és szerkezeti szimulációk torzítás előrejelzésére és pontos mintaeltolások kiszámítására.

• Alkalmazások: Kritikus be aszimmetrikus alkatrészek, nagy keretek, és turbinaházak.

Rapping-juttatás

• Cél: Számolni enyhe megnagyobbodás vagy torzulás által okozott penészüregek a minta eltávolításakor alkalmazott erő (kopogás).
  E juttatás nélkül, vékony falak vagy bonyolult magok lehetnek összeesik vagy deformálódik, veszélyezteti a méretpontosságot.

• Mechanizmus:
  A kopogtatási pótlék kompenzálja mechanikai erők által okozott üreg megnagyobbodás mintaeltávolítás során:

• • Kényszerátvitel: Amikor a mintát kinyerjük, energia kerül át a forma anyagába, enyhén összenyomja vagy megnyújtja a forma falait.
  • Anyagspecifikus válasz: A laza homokformák vagy finom héjformák deformálódhatnak az extrakciós erők hatására.
    A minta az kissé alulméretezett a kritikus területeken, hogy az üreg a repedés után megfeleljen a tervezett méreteknek.
  • Vékonyfalú védelem: Biztosítja, hogy a finom elemek sértetlenek maradjanak, megakadályozva törés vagy felületi hibák bontás során.

• Alkalmazások: Különösen fontos a zöld homokos formák és összetett geometriák.

Megmunkálási vagy simítási ráhagyás bevonat vagy bevonat esetén

• Cél: Ahhoz, hogy további anyagokat anyagi veszteséget kompenzálni alatt felszíni befejezés, galvanizálás, vagy kemény bevonatok.
  Ez biztosítja a a végső öntés a mérettűréseken belül marad a bevonat eltávolítása vagy lerakása után.

• Mechanizmus:
  A befejezési pótlék ezt biztosítja A felületkezelés során eltávolított anyag nem veszélyezteti a méretpontosságot:

• • Anyaglerakódás vagy eltávolítás: Galvanizáló, festés, vagy a polírozás megváltoztathatja a felület méreteit.
    Extra vastagság a mintán biztosítja a a végső méretek a tűréshatáron belül maradnak bevonat vagy kikészítés után.
  • Egységes juttatás: A minták közé tartozik a számított árrés, jellemzően 0,05-0,2 mm, hogy alkalmazkodjanak a folyamatok változékonyságához.
  • Kritikus a szűk tűréshatárokhoz: Különösen fontos a repülés számára, autóipar, vagy díszítő részek hol felületi integritás és méretpontosság kritikusak.

• Tipikus értékek: 0.05–0,2 mm a bevonat típusától és vastagságától függően.
• Alkalmazások: Autókárpitok, repülőgép -alkatrészek, vagy dekoratív hardver szükséges kiváló felületi minőség és korrózióállóság.

4. A mintaengedélyeket befolyásoló tényezők

Mintajuttatások vannak szándékos méretbeállítások öntési mintákra alkalmazzák annak biztosítására, hogy a végső öntvény megfeleljen a tervezési előírásoknak.

A juttatások nagysága és típusa a következők kombinációjától függ anyagi tulajdonságok, öntési módszer, geometria, és utófeldolgozási követelmények.

Anyagi tulajdonságok

• Hőtágulás és -összehúzódás: A fémek és ötvözetek hevítés hatására kitágulnak és a megszilárdulás során összehúzódnak.
  A magas olvadáspontú ötvözetek, például a rozsdamentes acél és a magas széntartalmú acélok nagyobb zsugorodási ráhagyást igényelhetnek, mint az alacsony olvadáspontú fémek, például az alumínium vagy a cink.
• Megszilárdulási viselkedés: Jelentős folyadék-szilárd összehúzódású anyagok (PÉLDÁUL., mangán acél, cink) pontos ráhagyást igényelnek a belső üregek vagy a méretpontatlanságok elkerülése érdekében.
• Fázis transzformációk: Olyan ötvözetek, amelyek szilárdtest átalakuláson mennek keresztül (PÉLDÁUL., perlit képződés az acélokban) további zsugorodást tapasztalhat, a pótlékszámítások befolyásolása.

Öntési módszer

• Homoköntés VS. Befektetési casting: A homokformák porózusabbak és összenyomhatóbbak, gyakran csökkenti a tervezet-pótlékok szükségességét, míg a merev kerámia formájú öntéshez gondosan kiszámított huzat és zsugorodási ráhagyás szükséges.
• Állandó vs. Elhasználható formák: Elhasználható formák (PÉLDÁUL., zöldhomok vagy elveszett viasz) nagyobb ráhagyást igényelhet mind a zsugorodás, mind a torzítás tekintetében, míg az állandó penészgombák (acél vagy öntöttvas) méretbeli stabilak, szűkebb tűréseket tesz lehetővé.

Geometria és metszetvastagság

• Összetett formák: Vékony falak, hosszú bordák, vagy mély üregek egyenetlen hűtést és helyi zsugorodást okozhatnak, torzítási és rappelési engedményeket tesz szükségessé.
• Szakasz variáció: A metszetvastagság nagy eltérései eltérő zsugorodáshoz vezethetnek; a vastagabb részek lassabban szilárdulnak meg, potenciálisan süllyedésnyomokat okozva, míg a vékonyabb részek gyorsan lehűlhetnek és kevésbé húzódnak össze.

Megmunkálási és kidolgozási követelmények

• Megmunkálási juttatások: Alkatrészek, amelyek öntés utáni megmunkáláson esnek át (PÉLDÁUL., karimák, csapágyfelületek) hozzáadott anyagot igényelnek, jellemzően 1-3 mm az ötvözettől és a megmunkálási folyamattól függően.
• Bevonási vagy bevonatolási engedmények: További ráhagyások adhatók hozzá a bevonatok vastagságának kompenzálására, eloxálás, vagy bevonási műveletek.

Kezelés és mintaeltávolítás

• Juttatástervezetek: A mintáknak huzatszögeket kell tartalmazniuk, hogy lehetővé tegyék a formákból történő zökkenőmentes eltávolítást a formaüreg károsodása nélkül.
  A szükséges huzat a forma típusától és anyagától függően változik: 1–3° fémek homokformájában, 2–5° merev befektetési formákhoz.
• Rapping-juttatás: A penészeltávolítás során fellépő túlzott erő deformációt okozhat; a ráhagyások kompenzálhatják a kilökődés során fellépő enyhe penésztorzulásokat.

Környezeti és feldolgozási feltételek

• Hőmérséklet és páratartalom: A penészanyagok, például a homok vagy a vakolat nedvességtartalommal kitágulnak vagy összehúzódnak, befolyásolja a méretpontosságot.
• Öntödei gyakorlatok: Hűtési sebességek, forma tömörítés, és a forma előmelegítése finoman befolyásolhatja a minta ráhagyását, különösen nagy pontosságú vagy nagyméretű öntvényeknél.

5. Gyakori kihívások és legjobb gyakorlatok

A minta ráhagyása elengedhetetlen a pontos öntvények biztosításához, de ezek helytelen alkalmazása oda vezethet mérethibák, hibák, és megnövekedett költségek.

6. Következtetés

Mintajuttatások vannak kritikus a casting sikeréhez, közvetlenül befolyásolja a méretpontosságot, mechanikai teljesítmény, és a gyártás hatékonyságát.

Az **öt elsődleges típus – zsugorodás – megértése és alkalmazása, megmunkálás, vázlat, torzítás, és koptató/bevonatolási pótlékok –** segít a mérnököknek és az öntödei szakembereknek kiváló minőséget előállítani, hibamentes öntvények.

A kvóták integrálása modern szimulációval és robusztus minőség-ellenőrzés biztosítja következetes, költséghatékony gyártás, még összetett geometriákhoz és nagy teljesítményű anyagokhoz is.

 

GYIK

Mi a legfontosabb mintapótlék?

A zsugorodási ráhagyás a legkritikusabb, mivel közvetlenül foglalkozik a fém térfogati összehúzódásával a hűtés során.

A nem megfelelő zsugorodási ráhagyás alulméretezett öntvényekhez vezet, amelyeket gyakran selejteznek vagy drága hegesztési javítást igényelnek.

Hogyan történik a zsugorodási ráhagyás kiszámítása?

A zsugorodási ráhagyást az öntvény névleges méretének lineáris százalékaként számítják ki:

Minta mérete = Névleges méret × (1 + zsugorodási arány). Például, A 100 mm-es szürkeöntvény alkatrész (1.0% zsugorodás) megköveteli a 101 mm-es minta.

Miért van szükség pótlék-tervezetre??

A huzatráhagyás megakadályozza a penész sérülését és a minta deformálódását az eltávolítás során.

Huzat nélkül, a minta és a penészhomok közötti súrlódás homok eróziót vagy mintatörést okozhat, hibás öntvényekhez vezet.

Mekkora megmunkálási ráhagyás szükséges a beruházási öntéshez?

A befektetési öntvény sima öntött felülettel rendelkezik (Ra 1,6-3,2 μm), így a megmunkálási ráhagyás kisebb (0.5–1,5 mm külső felületekhez) homoköntéshez képest (2– 4 mm).

Mikor van szükség torzítási engedményre??

Az aszimmetrikus torzítási ráhagyás szükséges, vékony falú, vagy magas széntartalmú acélöntvények, ahol az egyenetlen lehűlés vagy fázisátalakulás vetemedést okoz. Ezt gyakran szimulációval vagy próbadobással határozzák meg.

Mi az a rappelési pótlék, és miért kicsi?

A kopogtatási ráhagyás kompenzálja a formaüreg megnagyobbodását a minta kopogtatása során.

Kicsi (0.1-0,5 mm) mert a kopogás okozta üregváltozások minimálisak a zsugorodáshoz vagy a megmunkálási ráhagyáshoz képest.