Sechs Schlëssel Casting Methoden: Iwwergräifend Verglach & Abléck

Aféierung

Zosbau, als ee vun de fréiste beherrscht Metal waarm schaffen Prozesser fir Mënschen, huet eng Geschicht vun ongeféier 6,000 Joer.

China koum an der Héichzäit vun Bronze castings tëscht 1700 BC an 1000 BC, mat Goss Handwierksbetrieb engem zimlech fortgeschratt Niveau erreecht.

Als Kärprozess an der moderner Fabrikatioun, Guss erméiglecht d'Bildung vu komplexe geformte Metallkomponenten déi schwéier ze produzéieren iwwer Schmieden oder Veraarbechtung, an et gëtt wäit an der Raumfaart applizéiert, Automotiv, Maschinnen, a Präzisioun Instrument Industrien.

D'Auswiel vu Gossmethoden bestëmmt direkt Gossqualitéit, Produktioun Effizienz, an Fabrikatioun Käschten.

1. Green Sand Casting (Konventionell Sand Casting)

Kär Definitioun & Prozess Prinzip

Gréng Sand Casting ass déi traditionell a wäit benotzt Casting Method weltwäit.

Seng Kär Matière première sinn Schmelz Sand (haaptsächlech Silica Sand; speziell Sands wéi Zirkonsand a Korundsand ginn ugeholl wann Silikasand net héich Temperaturfuerderunge entsprécht) a Sandbinder (Lehm ass am meeschte verbreet; dréchen Ueleg, Waasserlöslech Silikat, Phosphat, a syntheteschen Harz sinn alternativ Optiounen).

Déi extern Sandforme ginn an dräi Aarte klasséiert baséiert op Bindemëttel a Kraaftbildungsmechanismen: gréng Lehm Sand Schimmel, dréchen Lehm Sand Schimmel, a chemesch gebonnen Sand Schimmel.

Geschmollte Metall gëtt an d'Sandform gegoss, déi sech festleeën fir Goss ze bilden, an d'Schimmel ass no enger eenzeger Schicht beschiedegt a kann net nei benotzt ginn.

Virdeeler

• Käschte-effikass Matière première: Clay ass reich an Ressourcen a bëlleg; Iwwergofon 90% vu benotzte grénge Lehmsand kann no der Sandbehandlung recycléiert ginn a weiderbenotzt ginn, Material Offall reduzéieren.
• Héich Prozess Flexibilitéit: Kuerz Schimmel maachen Zyklus an héich Effizienz; gemëscht molding Sand huet eng laang Liewensdauer; et ass adaptéierbar fir kleng, Grouss, einfach, a komplex Castings, souwéi eenzel Stéck, kleng Batch, a Mass Produktioun Szenarie.
• Niddereg Ausrüstungsschwell: Erfuerdert net héich-Enn spezialiséiert Ausrüstung, gëeegent fir kleng a mëttelgrouss Schmelzen.

Nodeeler & Ufrongnisseuren

• Niddereg Produktioun Effizienz: All Sand Schimmel kann nëmmen eemol benotzt ginn a muss fir spéider castings remolted ginn, féiert zu niddereg kontinuéierlech Produktioun Effizienz.
• Schlecht Dimensiounsgenauegkeet: D'Steifegkeet vu Sandformen ass niddereg, doraus zu Casting Dimensiounstoleranzgrade vun CT10-CT13, déi net héich Präzisioun Ufuerderunge treffen kann.
• Héich Defekt Risiko: Castings sinn ufälleg fir typesch Mängel wéi Sandwäschen, Sand Inklusioun, Gas Porositéit, a Schrumpfporositéit wéinst der locker Struktur vu Sandschimmel.
• Inferior Uewerfläch Qualitéit: D'Gossfläch ass relativ rau, erfuerdert zousätzlech Veraarbechtung fir d'Finish ze verbesseren.

2. Investitiouns Casting (Lost-Wax Casting)

Kär Definitioun & Prozess Prinzip

Investitiouns Casting, allgemeng bekannt als Lost-Wax Casting, Fonctiounen eng raffinéiert Prozess Flux:

fabrizéiert Waxmuster mat fusiblen Materialien, Beschichtet verschidde Schichten vu refractaire Materialien op der Musteroberfläche fir eng Keramikschuel ze bilden, Schmelzen an ewechhuelen d'Wachsmuster fir eng Schimmel ze kréien ouni Trennflächen, a maachen héich-Temperatur Réischteren ier geschmollte Metal Gießen.

Et ass applicabel fir eng breet Palette vun Legierungen, dorënner Kuelestoff Stol, Alloy-Stol, Hëtzt-resistent géint durchgang, Edelstol, Kupferlegierung, Aluminiumlegierung, Titanlegierung, an ductile Eisen, besonnesch fir Materialien déi schwéier ze veraarbecht ginn duerch Schmieden oder Ausschneiden.

Virdeeler

• Exzellent Dimensiounsgenauegkeet: Casting Toleranz Grad erreechen CT4-CT6, vill méi héich wéi gréng Sand Goss (CT10-CT13) a vergläichbar mat Stierfgoss (CT5-CT7), minimiséieren Post-Goss machining.
• Héich Materialverbrauch: Reduzéiert d'Bearbechtungsvolumen vu geformte a paréierende Flächen wesentlech, Spuert d'Maschinnzäit an d'Verbrauch vum Schneidinstrument, mat der Materialverbrauchsquote iwwerschratt 90%.
• Staark Form Adaptabilitéit: Kann extrem komplex Komponenten werfen, dënn Mauer Deeler (minimum Wanddicke 0,5 mm), a Mikro-Gréisst Castings (Minimum Gewiicht 1g);
  et ënnerstëtzt och integréiert Goss vun zesummebruecht Deeler, vereinfacht pafolgende Assemblée Prozesser.
• Breet Legierung Kompatibilitéit: Gëeegent fir bal all Metallmaterialien, dorënner héich-Temperatur Alliagen, Magnesiumlegierungen, Titanium Laascht, an Edelmetaller déi schwéier duerch aner Methoden ze veraarbecht sinn.
• Flexibel Produktioun Skala: Adaptéiert un d'Massproduktioun, kleng Batch Produktioun, an esouguer Single-Stéck Personnalisatioun, mat staarker Skalierbarkeet.

Nodeeler & Ufrongnisseuren

• Komplex Prozess Flux: Et huet dee komplizéiertste Prozess tëscht all Casting Methoden, involvéiert Waxmuster ze maachen, Schuel Beschichtung, dewaxing, braten, a Piting, verlaangt strikt Prozess Kontroll.
• Limitéiert Casting Gréisst: Net gëeegent fir grouss Castings; the maximum weight of conventional investment castings is generally within 50kg, as large shells are prone to cracking during roasting and pouring.
• Slow cooling rate: The ceramic shell has low thermal conductivity, leading to slow solidification of molten metal, which may cause coarse grain structures in some alloys.
• High manufacturing cost: The cost of wax patterns, refractory materials, and process control is relatively high; it is economically viable only when combined with reduced machining and material savings.

3. Die Casting

Kär Definitioun & Prozess Prinzip

Stierwen Casting is a high-pressure casting method that involves injecting molten metal into a precision metal mold cavity at high speed (10–50m/s) ënner héijen Drock (20–150MPa), and solidifying the metal under pressure to form castings.

It has two basic processes: waarmt Chamber stierwen Casting (molten metal automatically flows into the pressure chamber) a kal-Chamber stierwen Goss (geschmollte Metal gëtt manuell oder automatesch an d'Drockkammer gegoss).

D'Schimmel ass aus héich-Kraaft stierwen Stol gemaach, widderholl Benotzung assuréieren.

Virdeeler

• Superior Produktqualitéit: Casting Dimensioun Genauegkeet erreecht Grad 6-7 (souguer Grad 4 fir Präzisiounsprodukter) mat Uewerfläch Ra 5-8μm;
  d'Kraaft an d'Häertheet sinn 25-30% méi héich wéi gréng Sandgoss wéinst Drockverstäerkung, obwuel d'Verlängerung ëm ongeféier reduzéiert gëtt 70%.
• Ultra-héich Produktiounseffizienz: Eng horizontal kal-Chamber stierwen Lous Maschinn kann 600-700 Zyklen pro komplett 8 Stonnen.,
  wärend eng kleng Hot-Chamber Stierfgussmaschinn 3.000–7.000 Zyklen erreechen kann, wäit iwwer aner Casting Methoden.
• Laang Schimmel Liewen: Schimmel fir Zinklegierung Stierfgoss kënnen Honnerte vun Dausende oder souguer Millioune Mol daueren, laangfristeg Produktiounskäschte reduzéieren.
• Einfach Automatisatioun: De Prozess ass héich kompatibel mat Mechaniséierung an Automatisatioun, d'Aarbechtskäschte reduzéieren an d'Produktiounsstabilitéit verbesseren.
• Excellent wirtschaftlech Virdeeler: Castings erfuerderen minimal oder keng Veraarbechtung, d'Metallnotzung verbesseren an d'Veraarbechtungsausrüstungsinvestitioun reduzéieren;
  kombinéiert Stierfgoss vu Metall an Net-Metalmaterialien spuert Montagezäit a Matière première.

Nodeeler & Ufrongnisseuren

• Héich Defektrisiko vu Gasporositéit: Héichgeschwindeg Füllung féiert zu onbestännegem Floss vu geschmollte Metall,
  liicht fangen Gas fir intern Porositéit ze bilden, wat mécht Goss net fäeg Wärmebehandlung ze maachen (Hëtzt Behandlung bewierkt Gas Expansioun a Rëss).
• Schlecht Adaptabilitéit op komplex bannenzeg konkave Deeler: Et ass schwéier bannenzeg konkave komplex Strukturen ze entformen, limitéiert den Design vu Gossformen.
• Kuerz Form Liewen fir héich Schmelzpunkt Legierungen: Fir High-Schmelzpunktlegierungen wéi Kupferlegierungen a Ferrometaller, de Schimmel ass ufälleg fir thermesch Middegkeet a Verschleiung, däitlech reduzéieren Service Liewen.
• Net gëeegent fir kleng Batch Produktioun: D'Käschte fir d'Produktioun vu Schimmel sinn héich, an déi héich Effizienz vun stierwen Lous Maschinnen mécht kleng-Batch Produktioun wirtschaftlech unviable.

4. Permanent Schimmel Casting (Hard Mould Casting)

Kär Definitioun & Prozess Prinzip

Permanent Ofdréck Goss, och schwéier Schimmel Goss genannt, involvéiert geschmollte Metal an eng Metallschimmel ze schëdden fir Goss ze bilden.

D'Schimmel ass aus Goss oder Goss Stahl gemaach a kann honnerte bis Dausende Mol erëmbenotzt ginn, dofir den Numm "permanent Schimmel".

Déi bannenzeg Kavitéit vu Goss kann Metallkären oder Sandkären benotzen, an d'Schimmelstrukturen sinn an horizontalen Trennung opgedeelt, vertikal Trennung, a Composite-Trennung fir un ënnerschiddlech Gossformen unzepassen:

Vertikal Trennung erliichtert d'Gate an d'Demolding, horizontal trennen ass fir dënn-walled Rad-gebuerene Deeler, a Komposit Trennung ass fir komplex Komponenten.

Virdeeler

• Excellent Schimmel Wiederverwendbarkeet: "Ee Schimmel fir Multiple Castings" eliminéiert de Besoin fir widderholl Schimmel ze maachen, Spuert Formmaterialien an Zäit, an d'Produktiounseffizienz verbesseren.
• Héich Casting Leeschtung: D'Metall Schimmel huet staark Ofkillungskapazitéit, féiert zu enger dichter Gossstruktur a superieure mechanesche Properties am Verglach mat Sandgoss.
• Gutt Dimensiounsgenauegkeet an Uewerflächqualitéit: Casting Toleranzgraden erreechen IT12–IT14, Uewerfläch Rauh Ra ≤6,3μm, Reduktioun vun der Post-Veraarbechtung Aarbechtslaascht.
• Verbessert Aarbechtskonditiounen: Et benotzt wéineg oder kee Sand, Stëbsverschmotzung vermeiden an d'Operatiounsëmfeld fir d'Aarbechter optimiséieren.

Nodeeler & Ufrongnisseuren

• Héich Schimmelkäschte a laange Fabrikatiounszyklus: D'Metallform erfuerdert héichstäerkt Materialien a Präzisiounsveraarbechtung,
  mat héijer Upfront Investitioun a laang Leadzäit, net gëeegent fir eenzel Stéck a kleng Batch Produktioun.
• Limitéiert applicabel Legierungen a Gossgréissten: Haaptsächlech gëeegent fir Mass Produktioun vun Net-ferro durchgang castings (Al Pistons, Zylinderblocken, Zylinder Heads, Kupferlegierungsbüschen, etc.) fir Autoen, Fliger, an Verbrennungsmotoren;
  fir Eisenlegierung Guss, et ass nëmme fir kleng a mëttelgrouss Deeler mat einfache Formen uwendbar.
• Streng Prozess Ufuerderunge: D'Schimmel brauch Virheizung an Temperaturkontrolle fir kale Schalten a Schimmel ze vermeiden; et ass ufälleg fir thermesch Middegkeet no laangfristeg Benotzung, Afloss op Gossqualitéit.

5. Niddereg-Drock Casting

Kär Definitioun & Prozess Prinzip

Nidderdruckgoss ass eng Gossmethod déi d'Schimmel fëllt a geschmollte Metall ënner nidderegen Drock verstäerkt (0.02-0.06 MPa).

De Kärprozess enthält: geschmollte Metal an eng isoléiert Krees gegoss, d'Versiegelung vun der Crèche, d'Steigerröhr an d'Schimmel verbannen, dréchen kompriméiert Loft an d'Kraaft aféieren fir geschmollte Metal no uewen duerch d'Steigerröhr ze dréien fir d'Schimmelhuelraum ze fëllen,
d'Metall verstäerkt ënner konstanten Drock, den Drock entlooss fir de Reschtoffall geschmollte Metall zréck an d'Kraaft ze fléien, a schliisslech d'Schimmel opmaachen fir de Goss erauszehuelen.

Virdeeler

• Flexibel Prozess Kontroll: D'geschmollte Metal Steigungsgeschwindegkeet an d'Verstäerkungsdrock sinn justierbar, gëeegent fir verschidde Schimmel (Metallformen, Sand Schimmel) an Alliagen, souwéi Goss vu verschiddene Gréissten.
• Stabil Fëllung a nidderegen Defektrate: Bottom-up Füllung suergt fir e glate Floss vu geschmollte Metall ouni ze sprëtzen, Vermeiden vu Gasverfaassung an Erosioun vu Schimmelmaueren a Kären;
  Gossdefekte wéi Gasporositéit a Schlackinclusioun ginn wesentlech reduzéiert, mat Qualifikatioun Taux iwwer 95%.
• Héich Qualitéit Castings: Drockverstäerkung realiséiert Direktiounsstärkung vu baussen no bannen, doraus zu dichten Goss Struktur,
  kloer Konturen, glat Flächen, an excellent mechanesch Eegeschafte, besonnesch gëeegent fir grouss dënn-walled Deeler.
• Héich Materialverbrauch: Kee Fütterungssteiger ass erfuerderlech, Mat Materialverbrauchsquote erreecht 90-98%, reduzéieren Metalloffall.
• Frëndschaftlech Aarbechtsëmfeld: Niddereg Aarbechtsintensitéit, einfach Ausrüstung, an einfach Réalisatioun vun Mecanisatioun an Automatisatioun, entspriechend modern Produktiounsanforderungen.

Nodeeler & Ufrongnisseuren

• Kuerz Riser Rouer Service Liewen: D'Riser Rouer ass am direkte Kontakt mat héich-Temperatur geschmollte Metal fir eng laang Zäit, ufälleg fir Oxidatioun a Verschleiung, erfuerdert regelméisseg Ersatz.
• Geschmolzen Metal Pollutioun Risiko: Wärend der Hëtztkonservatioun, geschmollte Metal ass liicht oxidéiert a gemëscht mat Schlacken, strikt Kontroll vun der Hëtzt Erhaalung Ëmfeld a geschmollte Metal Offäll erfuerderen.
• Limitéiert Applikatioun Ëmfang: Haaptsächlech benotzt fir qualitativ héichwäerteg Aluminiumlegierung a Magnesiumlegierungsguss ze gusen, wéi Zylinderblocken, Zylinder Heads, crankcases, an héich-Vitesse Verbrennungsmotor Al Pistons; et gëtt selten fir Eisenlegierungen benotzt wéinst héijen Temperaturfuerderunge.

6. Zentrifugal Casting

Kär Definitioun & Prozess Prinzip

Zentrifugalgoss beinhalt d'Schmelzmetall an eng rotéierend Schimmel ze schëdden, wou d'Metall d'Schimmel fëllt an ënner Zentrifugalkraaft verstäerkt.

No der Orientéierung vun der Rotatiounsachs vun der Schimmel, et ass an dräi Zorte ënnerdeelt: horizontal Zentrifugalgoss (horizontal Achs bzw <4° zu horizontal, gëeegent fir laang zylindresch Deeler),

vertikal Zentrifugalgoss (vertikal Achs, gëeegent fir kuerz zylindresch oder annular Deeler), an Schréiegt-Achs Zentrifugalgoss (selten benotzt wéinst komplexer Operatioun).

Zentrifugalkraaft dréit d'Richtungsbewegung vu geschmollte Metall, optimiséieren Goss Struktur.

Virdeeler

• Vereinfacht Form Struktur: Fir huel rotéierend Deeler, kee Kär, gating System, oder Riser ass néideg, vereinfacht Ofdréck Design a reduzéieren Fabrikatioun Käschten.
• Héich Qualitéit Castings: D'Zentrifugalkraaft trennt niddereg-Dicht Gase a Schlacken op déi bannescht Uewerfläch,
  a fördert d'directional Verstäerkung vu baussen no bannen, doraus zu dichten Goss Struktur, puer Mängel, an excellent mechanesch Eegeschafte.
• Käschte-spueren fir bimetallic Deeler: Einfach bimetallesch Komponenten wéi Bëscher a Lager ze gossen (Z.B., Stol Ärmelen mat enger dënnter Kupferfutter), spueren deier Net-ferro Metaller iwwerdeems Leeschtung assuréieren.
• Staark Füllkapazitéit: Zentrifugalkraaft verbessert d'Flëssegkeet vu geschmollte Metall, gëeegent fir Goss dënn-walled Deeler an Legierungen mat schlecht fluidity.
• Reduzéiert Material Offall: Eliminéiert Gatesystemer a Risers, weider Materialverbrauch ze verbesseren.

Nodeeler & Ufrongnisseuren

• Schlecht intern Uewerfläch Qualitéit: Déi bannenzeg fräi Uewerfläch vu Goss ass rau, mat grousser Dimensiounsfehler a schlechter Uniformitéit, erfuerdert spéider Veraarbechtung fir d'dimensional Ufuerderunge z'erreechen.
• Net gëeegent fir bestëmmte Legierungen: Net applicabel fir Legierungen mat schwéierer Dichtsegregatioun (Z.B., Blei Bronze), als Zentrifugalkraaft wäert d'Segregatioun verschäerfen;
  och net gëeegent fir Aluminium- a Magnesiumlegierungen wéinst hirer gerénger Dicht a schlechter Zentrifugal Trennungseffekt.
• Limitéiert Casting Formen: Nëmme gëeegent fir rotéierend symmetresch Deeler (Zylinder, Réng, déngem); kann net komplex-geformt Deeler mat onregelméissegen contours Goss.
• Héich Equipement Ufuerderunge: Verlaangt spezialiséiert Zentrifugalgoss Maschinnen mat stabil Rotatioun Vitesse Kontroll, Erhéijung vun Ausrüstung Investitioun.

7. Verglach Dësch vun allgemeng benotzt Goss Methoden

8. Conclusioun

All Casting Method bitt eenzegaarteg Virdeeler an Aschränkungen, déi et fir spezifesch Uwendungen gëeegent maachen.

Sand Lous bleift déi villsäiteger a wiertschaftlech Method fir grouss, komplex Castings, iwwerdeems Investitioun Goss gëtt aussergewéinlech Präzisioun fir héich-Wäert Komponente.

Stierfgoss excels an héichvolumen Produktioun vun dënnwandegt Deeler, a permanent Ofdréck Goss liwwert konsequent Qualitéit fir mëttel-Volumen Net-ferro Produktioun.

Nidderdruckgoss ass ideal fir héichintegréiert Aluminium- a Magnesiumkomponenten, an Zentrifugalgoss ass oniwwertraff fir huel symmetresch Deeler.

D'Auswiel vun engem passenden Goss Method hänkt Faktoren dorënner Deel Geometrie, néideg Dimensioun Genauegkeet, Uewerfläch fäerdeg, Material Typ, Produktioun Volumen, a Käschten Iwwerleeungen.

Modern Fabrikatioun kombinéiert dës Techniken ëmmer méi fir hir komplementar Virdeeler ze profitéieren, Fuert Innovatioun an der komplexer Komponentproduktioun an der Raumfaart, Automotiv, an industriell Secteuren.