Toleransi casting dengan proses casting yang berbeda

A Toleransi casting Menentukan penyimpangan yang diijinkan antara ukuran nominal dan aktual fitur.

Misalnya, A ± 0,5 mm toleransi pada a 100 Dimensi mm berarti bagian yang sudah jadi dapat diukur di mana saja 99.5 mm dan 100.5 mm.

Pengaruh presisi seperti itu Komponen Fit, kinerja mekanis, Dan Keandalan Majelis.

Pada saat yang sama, setiap sepersepuluh milimeter mencukur anggaran toleransi bisa meningkatkan biaya cetakan sebesar 10-20%, Naikkan tarif memo hingga 15%, Dan Tambahkan dua hingga empat minggu waktu tunggu perkakas.

Artikel ini mensurvei berbagai proses casting - dari Hijau -Sand ke casting mati—Dan mengukur kemampuan toleransi khas mereka.

Kami juga akan meninjau Iso 8062 dan standar industri lainnya, Garis besar diperlukan tunjangan pola dan pemesinan,

dan merekomendasikan inspeksi Dan Statistik -Proses -Kontrol Metode yang membantu Anda mencapai keseimbangan optimal antara biaya dan presisi.

1. Memahami toleransi dalam casting

Sebelum memilih proses, Klarifikasi konsep dasar ini:

• Toleransi adalah variasi total yang diijinkan dalam dimensi.
• Uang saku adalah yang berukuran besar atau berukuran besar yang dibangun di bawah untuk casting penyusutan, draf, atau pemesinan selanjutnya.
• Bugar menggambarkan bagaimana dua bagian kawin berinteraksi, mulai dari Clearance cocok (longgar) ke Gangguan cocok (ketat).

Lebih-lebih lagi, Toleransi casting mungkin linear (MISALNYA., ± 0,5 mm) atau geometris (MISALNYA., bentuk bundar, sifat tegak lurus), didefinisikan menggunakan Gd&T simbol.

Ingat: Setiap kelas toleransi Anda menentukan dapat diterjemahkan ke dalam biaya yang nyata dan dampak jadwal.

Akibatnya, Perencanaan di muka yang cermat - sejajar dengan kemampuan mitra manufaktur Anda - membayar dividen dalam kualitas dan total biaya kepemilikan.

2. Standar dan Nomenklatur

Sebelum menentukan toleransi, Anda membutuhkan bahasa yang umum. Standar internasional dan regional mendefinisikan keduanya dimensi Dan geometris Toleransi casting, Jadi desainer dan pengecoran dapat berbicara dengan presisi.

Iso 8062 Toleransi casting (Ct) dan toleransi casting geometris (GCT)

Iso 8062-3 mendefinisikan Toleransi casting dimensi (Dct) nilai dari CT1 melalui CT16, di mana angka CT yang lebih rendah sesuai dengan toleransi as-cast yang lebih ketat. Dalam praktiknya:

• CT1 - CT4 (± 0,05-0,3 % dimensi) sesuai dengan bagian casting die-casting dan matang permanen.
• CT5 - CT9 (± 0,1-0,8 %) berlaku untuk investasi dan coran shell-mold.
• CT10 - CT14 (± 0,4-2,0 %) Tutupi berbagai metode pemasangan pasir.
• CT15 - CT16 (± 2,5-3,5 %) melayani coran yang sangat besar atau tidak kritis.

Misalnya, pada suatu 200 fitur mm:

• A CT4 Bagian mungkin berlaku ± 0,6 mm,
• Sementara a CT12 Casting pasir mungkin memungkinkan ± 4 mm.

Melengkapi nilai CT, Iso 8062-2 mendefinisikan Toleransi casting geometris (GCT)—Povering Form (kebosanan, bentuk bundar), orientasi (sifat tegak lurus, paralelisme), dan posisi (posisi yang benar).

Setiap kelas GCT (G1 - G8) Lapisan kontrol geometris ke amplop dimensi CT nominal.

Regional & Spesifikasi industri

Sedangkan ISO menyediakan kerangka kerja global, banyak industri referensi yang disesuaikan standar:

Nadca (Asosiasi Casting Die American Utara):

• Normal toleransi: ± 0,25 mm per 100 mm (kira -kira. CT3 -CT4 besar).
• Presisi toleransi: ± 0,10 mm per 100 mm (kira -kira. ISO CT1 - CT2).
• NADCA juga mendefinisikan kelas terpisah untuk tinggi, lubang, Dan kebosanan toleransi khusus untuk bahan die-cast seperti seng, aluminium, dan magnesium.

SFSA 2000 (Steel Founders 'Society of America):

• Memberikan toleransi casting pasir ± 0,4-1,6 mm per 100 mm, tergantung pada jenis cetakan (Sandan Hijau vs.. ikatan resin).
• Tabelnya berhubungan secara kasar ISO CT11 - CT13.

BS 6615 (Standar Inggris untuk Foundry)

• Sampul pasir, kerang, Dan investasi proses.
• Tunjangan khas:

• • Casting pasir ± 0,5-2,0 mm/100 mm (CT11 - CT14)
  • Casting shell ± 0,2-0,8 mm/100 mm (CT8 - CT12)
  • Casting investasi ± 0,1-0,5 mm/100 mm (CT5 - CT9)

3. Meja Toleransi Casting (satuan: mm)

Tabel berikut mencantumkan nilai toleransi total maksimum untuk nilai CT yang berbeda (Toleransi Casting Grade CT1 - CT16) dalam rentang ukuran dasar yang berbeda.

4. Tinjauan Proses Pengecoran Utama

Proses casting termasuk dalam tiga kategori besar—Dibelanjakan - Dibebaskan, Didorong oleh permanen -mold/tekanan, Dan teknik khusus—Oaf menawarkan kemampuan toleransi yang berbeda, permukaan akhir, dan struktur biaya.

Metode yang dapat dihabiskan

Casting Sand Hijau

Pengecoran pasir hijau tetap menjadi metode yang paling ekonomis dan fleksibel untuk bagian besar atau sederhana.

Foundries Campurkan Pasir Silika, tanah liat, dan kelembaban untuk membentuk cetakan yang menghasilkan tipikal ISO CT11 - CT14 Toleransi - tentang ± 0,5-2,0% dari dimensi apa pun (YAITU., ± 0,5-2,0 mm pada 100 mm).

Permukaan akhir umumnya rentang RA 6–12 μm, dan biaya perkakas tetap rendah (sering <$500 per pola).

Ikatan kimia & Pasir tanpa kue

Meningkatkan ke cetakan pasir yang terikat resin atau tanpa kue mengencangkan toleransi CT9 - CT12 (± 0,3–1,2%), meningkatkan kekuatan jamur, dan mengurangi pencucian.

Kekasaran permukaan jatuh ke RA 3-6 μm, Membuat metode ini cocok untuk bagian-bagian kompleksitas menengah di mana presisi pasir hijau terbukti marjinal.

Investasi (Lilin hilang) Pengecoran

Casting investasi, juga dikenal sebagai lost-wax, menghasilkan bentuk yang rumit dan dinding tipis dengan CT5 - CT9 Toleransi - Tentu saja ± 0,1-0,5% (± 0,1-0,5 mm per 100 mm).

Dia permukaan akhir yang sangat baik (RA 0,8-2,0 μm) dan kemampuan untuk mempertahankan detail yang baik membenarkan biaya perkakas yang lebih tinggi (Seringkali $ 2.000– $ 10.000 per pola) di Aerospace, medis, dan aplikasi industri kelas atas.

Casting foam yang hilang

Casting foam yang hilang menggabungkan pola yang dapat dibuang dengan pasir yang tidak terungkap, menawarkan CT10 - CT13 kemampuan (± 0,4-1,5%).

Sementara permukaan selesai (RA 4-8 μm) dan kontrol dimensi jatuh antara sandan hijau dan casting investasi, Metode ini unggul dalam menghasilkan kompleks, rakitan satu bagian tanpa core.

Permanen-Mold & Metode yang digerakkan tekanan

Casting mati (Panas & Kamar Dingin)

Casting mati menghasilkan toleransi yang paling ketat—CT1 - CT4, atau ± 0,05-0,3% dimensi (± 0,05-0,3 mm per 100 mm).

Rentang akhir permukaan yang khas RA 0,5-1,5 μm. Biaya perkakas di muka tinggi (seringkali $ 10.000– $ 200.000 per mati) Bayar Siklus waktu secepat 15-60 detik dan pengulangan yang sangat baik untuk aluminium, seng, dan bagian magnesium.

Gravitasi mati & Casting mati bertekanan rendah

Gravitasi dan casting mati bertekanan rendah, Menggunakan cetakan logam yang dapat digunakan kembali, meraih CT2-T6 toleransi (± 0,1-0,5%) dengan RA 1-4 μm selesai.

Karena mereka beroperasi tanpa kecepatan injeksi tinggi, Metode ini mengurangi porositas dan memperkuat komponen - terutama dalam aplikasi roda dan pompa otomotif.

Teknik khusus

Casting sentrifugal

Dengan memutar cetakan pada 200-2.000 rpm, casting sentrifugal memaksa logam cair ke luar, Memproduksi dinding dan cincin pipa padat. Toleransi radial jatuh CT3– CT8 (± 0,1-0,5%).

Lapisan permukaan biasanya duduk di RA 3-8 μm, dan pendinginan terarah meningkatkan sifat mekanik dalam bantalan tugas berat dan perpipaan.

Plester & Casting cetakan keramik

Cetakan plester dan keramik - banyak digunakan untuk seni, perhiasan, dan bagian-bagian kedirgantaraan kecil-penyisihan CT6 - CT9 toleransi (± 0,2-0,8%) Dan RA 2-5 μm selesai.

Meski lebih lambat dan lebih mahal dari pasir, Proses ini mengakomodasi detail yang bagus dan paduan khusus.

5. Kemampuan toleransi dengan proses casting

Di bagian ini, Kami menyajikan pandangan konsolidasi dari setiap proses yang khas Iso 8062 Kelas CT,

sesuai toleransi linier (sebagai persentase dimensi dan dalam milimeter 100 mm), dan seorang perwakilan permukaan akhir.

6. Faktor yang mempengaruhi toleransi casting

Toleransi casting bukan sifat tetap dari suatu proses - mereka hasil dari interaksi yang kompleks antara perilaku material, desain alat, Parameter proses, dan bagian geometri.

Sifat material

Jenis logam atau paduan secara langsung mempengaruhi penyusutan, Kemampuan mengalir, dan stabilitas dimensi.

• Tingkat kontraksi termal: Logam menyusut saat pendinginan. Misalnya:

• • Besi abu -abu: ~ 1,0%
  • Aluminium paduan: ~ 1,3%
  • Paduan seng: ~ 0,7%
  • Baja: ~ 2.0% (bervariasi dengan kandungan karbon)

Penyusutan yang lebih tinggi menghasilkan penyimpangan yang lebih dimensi kecuali dikompensasi oleh desain perkakas.

• Perilaku fluiditas dan solidifikasi:

• • Logam dengan fluiditas yang lebih tinggi (MISALNYA., aluminium, perunggu) Isi cetakan lebih tepat.
  • Solidifikasi yang cepat pada bagian tipis atau logam fluiditas rendah dapat menyebabkan rongga dan penyusutan yang tidak rata.

• Efek paduan:

• • Silikon pada zat besi cor meningkatkan fluiditas tetapi juga meningkatkan ekspansi.
  • Nikel Dan kromium Tingkatkan stabilitas dimensi pada baja.

Variabel cetakan dan perkakas

Sistem cetakan seringkali merupakan kontributor tunggal terbesar untuk variasi dimensi as-cast.

• Akurasi pola:

• • CNC-mesin pola mencapai toleransi yang jauh lebih baik daripada yang dibuat dengan tangan.
  • Kenakan dari waktu ke waktu mendegradasi ketepatan-terutama dalam casting pasir volume tinggi.

• Draft sudut:

• • Diperlukan untuk melepaskan casting dari cetakan, Sudut khas adalah:

• • • 1° –3 ° untuk permukaan eksternal
    • 5° –8 ° untuk rongga internal

• • Draf yang berlebihan menambah variasi dimensi dan harus diperhitungkan.

• Kekakuan dan ekspansi cetakan:

• • Cetakan pasir kompresibel dan berkembang di bawah panas, yang mempengaruhi toleransi.
  • Metal mati (di casting mati) lebih stabil secara dimensi, mendukung toleransi yang lebih ketat.

• Konduktivitas termal:

• • Pendinginan cepat (MISALNYA., cetakan logam) meminimalkan distorsi.
  • Pendinginan lambat (MISALNYA., cetakan keramik atau plester) memungkinkan lebih banyak waktu untuk kontraksi material dan deformasi.

Parameter proses

Bagaimana logam dituangkan, SOLDIFIED, dan didinginkan secara signifikan mengubah dimensi akhir.

• Tuang suhu:

• • Terlalu panas meningkatkan erosi jamur dan membesar -besarkan penyusutan.
  • Undeheating menyebabkan pengisian cetakan yang buruk dan penutup dingin.

• Desain Gating and Risering:

• • Gating yang buruk dapat menyebabkan turbulensi dan jebakan udara, mengarah ke porositas dan distorsi.
  • Riser yang tidak mencukupi menghasilkan rongga menyusut yang mengurangi integritas geometris.

• Laju pendinginan dan kontrol solidifikasi:

• • Teknik seperti panas dingin, ventilasi, Dan Zona Pendingin Terkendali membantu memperbaiki akurasi dimensi.
  • Di bagian yang lebih tebal, Solidifikasi yang tidak merata dapat menyebabkan penyusutan diferensial Dan melengkung.

• Ketebalan dan kompleksitas bagian:

• • Bagian tipis dingin lebih cepat, menghasilkan ukuran butir yang lebih kecil dan kontrol dimensi yang lebih baik.
  • Geometri kompleks dengan berbagai ketebalan dinding rentan hot spot Dan tekanan internal, mempengaruhi bentuk akhir.

Ukuran bagian dan geometri

Bagian yang lebih besar menumpuk lebih banyak tegangan termal dan mekanis, menyebabkan peningkatan distorsi:

• A 1000 Casting baja mm dapat bervariasi ± 3-5 mm, sementara a 100 Bagian aluminium mm dapat mempertahankan ± 0,1 mm dengan casting investasi.
• Bagian asimetris sering dilengkung karena pendinginan yang tidak seimbang dan aliran logam yang tidak rata.
• Menggabungkan Ketebalan dinding yang seragam, tulang rusuk, Dan transisi bulat meningkatkan prediktabilitas dimensi.

Tabel Ringkasan - Faktor Kunci & Dampak khas

Faktor	Dampak khas pada toleransi
Penyusutan bahan termal	+0.7% ke +2.5% penyimpangan dari dimensi cetakan
Akurasi pola (Manual vs CNC)	± 0,5 mm hingga ± 0,05 mm varian
Persyaratan draft sudut	Menambahkan 0,1–1 mm per 100 mm kedalaman
Menuangkan suhu deviasi (± 50 ° C.)	Hingga ± 0,2 mm dimensi shift
Variasi ketebalan dinding	Dapat menyebabkan ± 0,3-0,6 mm distorsi
Ekspansi jamur (pasir vs logam)	± 0,1 mm hingga ± 1,0 mm tergantung pada jenis cetakan

7. Tunjangan dalam desain pola dan cetakan

Untuk mencapai toleransi akhir, Desainer membangun tunjangan spesifik:

• Tunjangan penyusutan: Tambahkan 1,0–1,3 mm per 100 mm untuk aluminium, 1.0 mm/100 mm untuk besi.
• Draft tunjangan: 1° –3 ° lancip per wajah vertikal.
• Tunjangan pemesinan: 1–3 mm (Tergantung pada proses dan fitur kekritisan).
• Distorsi & Menggoyang: Ekstra 0,5-1,0 mm di dinding tipis untuk melawan goyang pola dan distorsi.

Oleh dengan cermat menerapkan nilai -nilai ini, Insinyur memastikan bahwa posisi yang terlalu besar dari dimensi kritis ke dalam jendela toleransi yang diinginkan.

8. Desain untuk Kontrol Toleransi

Desain yang efektif meminimalkan kesenjangan antara dimensi as-cast dan selesai:

• Bentuk dekat jaring: Bertujuan untuk memberikan fitur dalam ± 10% dari ukuran akhir, mengurangi pemesinan oleh 70%.
• Gd&T fokus: Terapkan kontrol ketat hanya ke antarmuka kritis; Izinkan toleransi CT-grade pada permukaan non-kritis.
• Pedoman Geometri: Gunakan fillet yang murah hati (>1 Radius mm), Ketebalan dinding yang seragam (Variasi ≤10 mm), dan iga yang ditempatkan secara strategis untuk membatasi distorsi.

Seperti Desain fitur yang disengaja Membantu casting muncul lebih dekat ke geometri target mereka, menjaga biaya dan kualitas.

9. Inspeksi dan Jaminan Kualitas

CMMS, pemindai laser, dan sistem CT memungkinkan cepat, Pengukuran kepadatan tinggi:

• Vernier & Mikrometer: "Pemeriksaan spot" cepat untuk verifikasi first-pass.
• CMM/pemindaian optik: Pemetaan lapangan penuh terhadap model CAD; Ketidakpastian yang khas: ± 0,005 mm.
• Pemindaian CT: Memvalidasi geometri internal, distribusi pori, dan keseragaman ketebalan dinding.

Rencana kualitas harus termasuk Inspeksi Artikel Pertama (Fai), PPAP untuk otomotif, atau Intelijen contoh (MISALNYA., Intelijen 1.0) untuk menjalankan volume tinggi.

Analisis akar-penyebab target kunjungan toleransi - apakah karena pergeseran jamur, Distorsi Termal, atau keausan pola.

10. Kemampuan proses statistik

Untuk mengukur kemampuan operasi casting Anda untuk memenuhi toleransi:

• Menghitung Cp (potensi proses) Dan CPK (Kinerja proses) nilai; bertujuan CP ≥1.33 Dan CPK ≥1.0 untuk kontrol toleransi yang kuat.
• Menggunakan SPC bagan untuk memantau parameter casting kritis: Kekerasan cetakan, Tuang suhu, dan tren dimensi.
• Melaksanakan KELINCI BETINA (Desain Eksperimen) untuk mengidentifikasi faktor kunci dan mengoptimalkan gating, pemadatan cetakan, dan tingkat pendinginan.

11. Kesimpulan

Toleransi casting mewakili a Nexus Kritis niat desain, kemampuan proses, dan realitas ekonomi.

Dengan mengambil keputusan di Iso 8062 Nilai CT, sejajar dengan Nadca atau SFSA persyaratan, dan menggabungkan yang tepat tunjangan pola, Insinyur dan pengecoran dapat memberikan suku cadang yang memenuhi tujuan kinerja dan anggaran.

Lebih-lebih lagi, keras inspeksi, kontrol statistik, Dan Teknologi Digital yang Muncul—Dari cetakan pasir cetak 3D hingga simulasi real-time-mengencangkan toleransi sebagai cast dan mengurangi pemesinan hilir yang mahal.

Akhirnya, Strategi toleransi yang tepat memastikan bahwa transisi komponen pemeran Anda dengan lancar dari toko pola ke jalur perakitan, tepat waktu, sesuai anggaran, dan dalam spesifikasi.