Shell Mold vs Expendable Forma öntés: Melyik a Jobb?

1. Bevezetés

Az öntés továbbra is az egyik legsokoldalúbb gyártási módszer az ipari gyártásban, mivel összetett fémalkatrészek készíthetők az ötvözetek széles választékával, méret, és teljesítménykövetelmények.

A casting családon belül, viszont, a formaválasztás a döntő. Nemcsak az alkatrész geometriáját alakítja, hanem a felület minőségét is, dimenziós pontosság, termelés-gazdaságtan, hibás viselkedés, és a későbbi befejezési költség.

közötti kapcsolat héjforma öntés és elhasználható öntés különösen fontos a helyes megértése.

Az öntőforma a tágabb kategória: minden olyan öntési eljárásra vonatkozik, amelyben a formát egyszer használják, majd megszilárdulás után eltávolítják vagy megsemmisítik.

A héjformás öntés egy sajátos folyamat a családon belül, vékony, edzett héj gyantával bevont homokból. Más szavakkal, A héjformás öntés nem különül el a fogyóformás öntéstől; ez egy finomított ága.

Az értelmes összehasonlításhoz ezért két szintű elemzésre van szükség.

Első, meg kell értenünk az öntőforma-öntés logikáját, mint osztályt. Második, meg kell vizsgálnunk, hogy miben járul hozzá a héjformás öntés, mint speciálisabb folyamat a maga erősségeivel és korlátaival.

Csak ezután tudjuk eldönteni, hogy a héjformázás mikor a jobb választás, és mikor ésszerűbb egy másik elhasználható öntőforma.

2. Mit jelent az öntőforma öntése

Az öntőforma öntés olyan öntési eljárás, amelyben a forma egyszer használták, majd megsemmisítették vagy eltávolították miután a fém megszilárdul.

Ellentétben az állandó öntéssel, az öntőformát nem ismételt újrafelhasználásra tervezték. Helyette, egyetlen öntési ciklushoz hozzák létre, és az öntvény visszanyerésekor feláldozzák.

Az alapvető logika egyszerű, de erőteljes: azáltal, hogy lehetővé teszi a forma elhasználhatóságát, a folyamat rendkívüli rugalmasságot nyer az alakban, méret, és anyagkompatibilitás.

Emiatt az öntőforma öntése a fémgyártás egyik legszélesebb körben használt és legsokoldalúbb módszere.

A kis precíziós alkatrészektől a nagyon nagy szerkezeti öntvényekig mindent el tud fogadni.

Az elhasználható formák fő családjai

Minden családnak megvan a saját teljesítményprofilja. A homoköntés a leghagyományosabb és legrugalmasabb. A héjformás öntés jobb pontosságot és felületi minőséget biztosít.

A befektetési casting alkalmas a bonyolultságra, nagy részletgazdagságú alkatrészek. Az elveszett haböntvény értékes a hálóhoz közeli formájú gyártás és összetett geometriák szempontjából.

A gipszformába öntés viszonylag alacsony olvadáspontú ötvözetek és finom felületi reprodukció esetén hasznos.

3. Mit jelent a Shell formaöntés

Kagylóformás öntés, gyakran nevezik a Croning folyamat feltalálója után Johannes Croning, egy precíziós orientált öntőforma öntési módszer, amely a vékony, hőre keményedő gyantával ragasztott merev homokhéj mint a penészüreg.

A hagyományos homoköntéssel összehasonlítva, amely jellemzően sokkal nagyobb tömegű laza vagy tömörített homokra támaszkodik, a héjforma öntvény viszonylag vékony formafalat képez – általában a tartományban 5 -hoz 10 milliméter– amely pontosan visszaadja a minta felületi részleteit.

Ez a folyamat fontos középutat foglal el az öntödei gyakorlatban.

Jobb méretpontosságot és felületminőséget biztosít, mint a hagyományos homoköntés, miközben gazdaságosabb és skálázhatóbb marad, mint néhány nagyobb pontosságú eldobható öntőforma.

Ezért, gyakran közepes méretű alkatrészekhez választják, amelyek stabil minőséget igényelnek, ésszerű termelési hatékonyság, és csökkentett megmunkálás öntés után.

Ez az egyensúly az oka annak, hogy a Croning-eljárás továbbra is releváns a modern öntödei termelésben.

Ez nem egyszerűen a homoköntés egyik változata; ez egy kontrolláltabb, az öntőforma technológia nagyobb pontosságú kifejezése.

A folyamat elve

A héjformás öntés folyamata az a fűtött fém minta és a gyantával bevont homok keverék.

A minta általában vasból vagy alumíniumból készül, és általában kb 200°C-tól 300 °C-ig.

Amikor a gyantával bevont homok érintkezésbe kerül ezzel a forró felülettel, a gyanta megpuhul, a homokszemek körül folyik, majd gyógyulni kezd.

A kikeményedés előrehaladtával, a gyanta köti össze a homokszemcséket egy kemény, vékony héj, amely pontosan rögzíti a mintafelület részleteit.

Mivel a homokréteg vékony és a minta felmelegszik, a héj gyorsan és viszonylag nagy pontossággal alakul ki.

Az eredmény egy olyan forma, amely jobban visszaadja a finom részleteket, mint sok hagyományos homokrendszer.

4. Kulcsfolyamatok összehasonlítása: A penész előkészítéstől az öntés visszaszerzéséig

A héjformás öntés és az öntőforma öntés összehasonlításának leghasznosabb módja a folyamat lépéseinek vizsgálata.

Mivel a héjformás öntés maga is az öntési formák egyik fajtája, ez a rész összehasonlítja a héjformázást a tágabb értelemben vett öntőforma logikával, különösen a gyakoribb általános homok alapú útvonal.

A Shell formaöntési folyamat lépései

1. Melegítsen fel egy fémmintát a kívánt hőmérsékletre.
2. Kenje be a mintát gyantakötésű homokkal.
3. Hagyja, hogy vékony héj alakuljon ki a forró felületen.
4. Keményítsd meg a héjat melegítéssel.
5. Vágja le a héjat a mintáról.
6. Szerelje össze a héjfeleket egy formába.
7. Ha szükséges, adjon hozzá alátámasztó anyagot.
8. Olvadt fémhez.
9. Hagyja megszilárdulni és lehűlni.
10. Törje le a héjat, és vegye vissza az öntvényt.
11. Tiszta, vágás, és fejezze be a részt.

Az öntőforma öntési folyamatának lépései

Mivel az öntőforma öntvény egy szélesebb család, a pontos lépések altípusonként változnak. Egy tipikus homoköntési útvonal így néz ki:

1. Készítsen mintát vagy mintakészletet.
2. Tömörítse vagy formálja a formaanyagot a minta köré.
3. Készítse el az üreget és a kapurendszert.
4. Távolítsa el vagy válassza szét a mintát.
5. Öntsön olvadt fémet a formába.
6. Hagyja az öntvényt megszilárdulni.
7. Törje ki vagy rázza ki a formát.
8. Tiszta, vágja le a kapukat és a felszállókat, és fejezze be az öntést.

5. Teljesítménymutatók: Dimenziós pontosság, Felületi minőség, és Mechanikai Tulajdonságok

Hogy szigorú legyen az összehasonlítás, az öntőforma benchmark itt az elveszett viasz öntés, más néven is ismert befektetési casting.

Ezt a folyamatot széles körben dokumentálják a nagy méretszabályozás és a finom felületi minőség érdekében, míg a kagylóformás öntést széles körben dokumentálják a homokforma család legszorosabb és legkifinomultabb termékeként.

Dimenziós pontosság

A héjformás öntés nagy méretpontosságra képes a homok alapú eljáráshoz.

A műszaki hivatkozások arról számolnak be, hogy a tűréshatárok kb 0.010 -ben (0.25 mm) héjformázásban lehetségesek, és az iparági útmutató a héjformázást a legszorosabb tűréshatárú homokformázási technika.

Egy praktikus öntödei referencia a CT9–CT10 tartományban a tipikus lineáris tűréseket is megjegyzi a metszet méretétől és alkalmazásától függően.

Az elveszett viasz öntvény általában még erősebb precíziós profilt kínál.

Az öntödei tervezési útmutató a falvastagság tűréseiről számol be ±0,005-±0,015 hüvelyk (0.13 -hoz 0.38 mm), míg az általános lineáris tűréseket a kiválasztott alkatrészméret és tűrésosztály szabályozza.

Egy szélesebb folyamat áttekintésben, a befektetési öntés leírása szerint kb a névleges méret ±1%-a, minimummal ±0,10 mm nagyon kis méretekhez.

Ez teszi a viaszos öntést az egyik legpontosabb öntőforma-módszerré.

Felszíni befejezés

A héjformás öntés sima felületet eredményez, merev formaüreg, és ezért sokkal jobb felület, mint a hagyományos homoköntés.

Egy közelmúltban megjelent ipari referencia a héj-forma öntvény felületi érdességét kb Ra 25-50 µm vasnál és Ra 50-100 µm acélnál, és megjegyzi, hogy az eljárást sima felületi minősége és alacsony kidolgozási igénye miatt értékelik.

A pontos eredmény az ötvözettől függ, szakasz vastagsága, és befejező állapot.

Az elveszett viasz öntéssel általában finomabb felületi minőség érhető el. A széles körben használt befektetési öntési tervezési referencia az öntött felületről számol be a tartományban 90–150 µin Ra, ami kb 2.2-3,8 µm Ra.

Ez lényegesen simább, mint a fenti héj-forma ábrák, és ez az egyik fő oka annak, hogy a kozmetikai anyagokkal ellátott alkatrészeknél a befektetési öntést választják., tömítés, vagy szorosan illeszkedő funkcionális felületek.

Kohászati ​​szerkezet és mechanikai tulajdonságok

A héjformázó öntvény egy vékonyon keresztül vonja ki a hőt, merev héj, így általában jobban szabályozza a szilárdulást, mint a közönséges homoköntés.

Ez nem garantálja automatikusan a kiváló mechanikai tulajdonságokat, mert az ötvözet és az eljárás beállításai még mindig uralják a végső szerkezetet, de segít konzisztensebb mikroszerkezet kialakításában és csökkenti a penész torzulását.

Az iparági referenciák azt is hangsúlyozzák, hogy a héjformázás nagy méretpontosságot és jó felületminőséget biztosít, mindkettő általában csökkenti az öntvény utáni korrekció szükségességét.

Elveszett viasz öntés, ezzel szemben, előnyben részesítik, ha a finom részletek és az összetett geometria szigorú ellenőrzése fontosabb, mint a nyers gyártási sebesség.

Mert a kerámia héj nagyon hűen képes visszaadni a finom vonásokat, különösen hasznos a vékony szelvényű alkatrészeknél, bonyolult kontúrok, és igényes felületi követelmények.

Mechanikai eredménye továbbra is az ötvözettől függ, öntési gyakorlat, és héjtervezés, de az eljárás jól ismert a precíziós alkatrészekről, ahol a mérethűség legalább annyira számít, mint az erő.

Hibaérzékenység

A héjforma öntvény viszonylag stabil üreggel rendelkezik, de még mindig érzékeny a héjrepedésre, gázzal kapcsolatos hibák, és zsugorodási problémák, ha a kapuzat és a légtelenítés nincs megfelelően megtervezve.

A folyamatot a héjáteresztő képesség is jobban korlátozza, mint a nyílt homokos rendszerek, tehát a szellőzés és a hőszabályozás számít.

Az elveszett viaszöntvénynek más hibaprofilja van.

Mert a viasz- vagy polimermintát tisztán el kell távolítani, és a kerámiahéjnak túl kell élnie az égetést és az öntést, a folyamatot befolyásolhatja a héj repedése, hiányos viaszmentesítés, és kerámiával kapcsolatos hibák, ha a ciklus rosszul van szabályozva.

Viszont, ha megfelelően hajtják végre, ez az egyik legtisztább út a rendkívül részletes öntvényekhez.

6. Költségelemzés: Shell vs Expendable Mold Casting

Kezdeti beruházás

A héjformás öntés fűtött fémmintákat igényel, gyantával bevont homokrendszerek, és több folyamatszabályozás, mint az alap homoköntésnél.

Ez azt jelenti, hogy az előzetes szerszám- és berendezés-befektetés általában magasabb, mint az egyszerű homoköntés.

Az öntőforma öntvény, mint kategória szélesebb. Néhány elhasználható módszer, mint például az egyszerű homoköntés, viszonylag alacsony indítási költséggel járhat.

Mások, mint például a befektetési öntés vagy a kerámiaöntés, kifinomultabb szerszám- és folyamatinfrastruktúrát igényel.

Egységenkénti előállítási költség

Közepes volumenű gyártáshoz, A héjformás öntés gazdaságilag vonzó lehet, mert az ésszerű ciklusidőt csökkenti a megmunkálási igénnyel.

Alkatrészenkénti költsége gyakran indokolt, ha a minőségi követelmények túl magasak a szokásos homoköntéshez, de nem olyan magasak, hogy beruházási öntésre lenne szükség.

Az öntőforma öntési költségei nagyon eltérőek:

• Homoköntés: alacsony szerszámköltség, potenciálisan magasabb befejezési költség
• Befektetési casting: magasabb eljárási költség, gyakran alacsonyabb megmunkálási költség
• Kerámia vagy vakolat rendszerek: speciális költségstruktúrák
• Elveszett hab: csökkentheti az összeszerelés egyes lépéseit, de megvannak a maga költségtényezői

Életciklus költsége

Az életciklus költsége az, ahol a héjformás öntés különösen meggyőző lehet.

Egy jobb pontosságú és felületminőségű alkatrész kevesebb utófeldolgozást igényelhet, kevesebb selejt, és kevesebb összeszerelési probléma.

Ez csökkentheti a teljes birtoklási költséget még akkor is, ha maga az öntési folyamat valamivel drágább, mint az alap homoköntés.

Az öntőforma öntvény is nagy életciklus-potenciállal rendelkezik, különösen akkor, ha lehetővé teszi egy alkatrész öntését a háló alakjához közel, vagy olyan módon, amely megmunkálással vagy kovácsolással lehetetlen.

A tényleges életciklus-érték az öntvény altípusától és az alkatrész funkciójától függ.

7. A Shell formaöntés technikai erősségei

A héjformás öntés különösen erős, ha az alkatrész nagyobb irányítást igényel, mint amennyit a hagyományos homoköntés kényelmesen biztosít.

Fő erősségei a:

• Jobb méretpontosság, mint a laza homokos módszerek
• Jobb felületkezelés
• Jó ismételhetőség közepes volumenű gyártásnál
• Alacsonyabb megmunkálási igény, mint a durvább öntőforma módszerek
• Erősen illeszkedik közepes méretű összetett alkatrészekhez
• Kompatibilitás a folyamatautomatizálással
• A költség és a minőség hasznos egyensúlya

Ezek az erősségek megmagyarázzák, hogy a héjformázás miért vált fontos ipari folyamattá. Ez nem a legrugalmasabb öntőforma módszer, de ez az egyik legkiegyensúlyozottabb.

8. Az öntőforma öntésének műszaki erősségei

Családként, Az öntési öntvény sokkal szélesebb szilárdsággal rendelkezik, mint a héjöntés önmagában.

Fő erősségei a:

• Nagyon nagy tervezési rugalmasság
• Kiváló alkatrészméret-választék
• Kompatibilitás sok fémmel és ötvözettel
• Nagyon összetett geometriák készítésének képessége
• Erősen alkalmas prototípusokhoz, egyedi alkatrészek, és egyszeri öntvények
• Költség-teljesítmény opciók széles választéka az altípusok között
• Az eljárástól függően a kis volumentől a nagy volumenűig terjedő skálázási lehetőség

Ez a rugalmasság az oka annak, hogy az öntőforma-öntés továbbra is az ipari öntödei munka alapja.

9. Korlátozások és kockázatok: Shell Mold vs Expendable Forma öntés

A Shell formaöntési korlátozásai

A héjformás öntés nem ideális minden geometriához vagy térfogati szinthez. Korlátai közé tartozik:

• bonyolultabb folyamat, mint az alap homoköntésnél,
• magasabb szerszám- és minta-előkészítési követelmények,
• kevésbé alkalmas nagyon nagy öntvényekhez,
• függés a pontos hőszabályozástól a héjképzés során,
• gyanta és keményedési szempontok,
• kevésbé extrém pontosság, mint a befektetési öntés.

Az öntőforma öntésének korlátozásai

A tágabb kategóriának megvannak a maga korlátai:

• a formák nem használhatók újra,
• gyakran van szükség tisztításra és kirázásra,
• a felület minősége és pontossága nagymértékben függ az altípustól,
• a folyamatszabályozás jelentősen változhat,
• a hozam és a kikészítési igény jelentős lehet.

Kockázati perspektíva

A héjformás öntés csökkenti a szokásos homoköntéssel járó kockázatokat, de bevezeti a saját folyamatérzékenységét.

Az öntőformás öntés páratlan rugalmasságot kínál, de a minőségi eredmény sokkal nagyobb mértékben függ a kiválasztott altípustól és az öntöde folyamatfegyelmétől.

10. Ipari alkalmazások: Shell Mold vs Expendable Forma öntés

Shell formaöntési alkalmazások

A héjformás öntést gyakran használják:

• motor és autóalkatrészek,
• szeleptestek,
• házak,
• gépalkatrészek,
• közepes méretű precíziós öntvények,
• a homoköntéshez képest simább felületet és szigorúbb méretszabályozást igénylő alkatrészeket könnyen lehet biztosítani.

Különösen akkor hasznos, ha az ismételhetőség számít, és ahol az alkatrész túl nagy vagy túl gazdaságos ahhoz, hogy indokolja a beruházási öntést.

Elhasználható öntési alkalmazások

A szélesebb öntőformacsalád az ipari szerepek sokkal szélesebb körét szolgálja ki:

• nagyméretű szerkezeti öntvények,
• kis precíziós alkatrészek,
• prototípusok,
• javító öntvények,
• repülőgépipari beruházási öntvények,
• ipari kopó alkatrészek,
• vízvezeték szerelvények,
• összetett ötvözet alkatrészek.

Ez a szélesség az egyik legerősebb érv az elhasználható formák mellett. Lefedik az öntési igények szinte teljes spektrumát.

11. Átfogó összehasonlítás: Kagylóformás öntés vs

Mert elhasználható öntés egy széles kategória, nem pedig egyetlen folyamat, között van a legértelmesebb összehasonlítás héjforma öntés és egy reprezentatív, nagy pontosságú öntőforma-útvonal, ugyanis elveszett viasz öntés (befektetési casting).

12. Következtetés

A héjformás öntést és az öntvényes öntvényt nem szabad egyenlő alapon versengő kategóriaként kezelni.

A héjformás öntés egy speciális eljárás a tágabb elhasználható szerszámcsaládon belül.

Értéke a pontosság növelésében rejlik, javítja a felületi minőséget, és megerősíti az ismételhetőséget, miközben megőrzi a rugalmasság nagy részét, ami miatt az elhasználható formák olyan fontosak.

Elhasználható öntés, mint egy szélesebb osztály, tartományában páratlan marad. Nagy öntvényeket tud szolgálni, kis precíziós alkatrészek, prototípusok, és nagy volumenű gyártás egyaránt.

A héjformás öntés szűkebb, de rendkívül hasznos helyet foglal el ezen a tájon: kontrolláltabb, mint az alap homoköntés, kevésbé specializált, mint a befektetési öntés, és gyakran nagyon hatékony közepes méretű precíziós alkatrészekhez.

Több szempontú mérnöki szempontból, a döntés megfelel. A héjformás öntés a legjobb illeszkedés, ha a konzisztencia és a kidolgozás számít.

Egy másik elhasználható formázási eljárás a méretezéshez való jobb illeszkedés, bonyolultság, vagy a folyamatgazdaságtan más irányba mutat.

A legsikeresebb öntödei stratégia az, hogy nem kérdezzük meg, melyik módszer a jobb absztrakt, de melyik módszer jobb az adott részhez.

 

GYIK

A Shell formaöntés drágább, mint a homoköntés??

Igen, a kezdeti szerszám- és anyagköltségek tekintetében (gyantával bevont homok). Viszont, gyakran olcsóbb hosszú távon a csökkentett megmunkálás és az alacsonyabb selejt arány miatt.

A Shell Mold Casting minden fémhez használható?

Leggyakrabban vasfémekhez használják (öntöttvas, szénacél) és színesfém ötvözetek, például alumínium és réz alapú ötvözetek.

Miért hívják elhasználható öntőforma öntésnek??

Mert a penész minden ciklusban megsemmisül az alkatrész eltávolításakor, ellentétben az állandó öntéssel (casting) ahol a formát újra felhasználják.

Mi a Lost Foam fő előnye a Shell Moldinggal szemben?

A Lost Foam lehetővé teszi rendkívül összetett belső geometriájú alkatrészek öntését homokmagok nélkül, mivel maga a habminta foglalja el a teret.

Hogyan hasonlítható össze a Shell Mold Casting felületkezelése a présöntéssel??

A présöntés általában jobb felületminőséget és szűkebb tűrést biztosít, de az alacsonyabb olvadáspontú színesfémekre korlátozódik.

A Shell Mold Casting az előnyben részesített választás a nagy pontosságú vas alkatrészekhez.