Допуски на кастинг с помощью различных процессов литья

А листовая терпимость Указывает допустимое отклонение между номинальным и фактическим размером функции.

Например, ± 0,5 мм толерантности на 100 ММ размер означает, что законченная часть может измерять где угодно между 99.5 мм и 100.5 мм.

Такие точные влияния Компонент подходит, механические характеристики, и надежность сборки.

В то же время, Каждая десятая часть миллиметра сбрила бюджет терпимости. увеличить стоимость плесени на 10–20%, повысить ставки оттенка до 15%, и Добавить от двух до четырех недель Время выполнения инструментов.

В этой статье рассматривается ряд процессов литья - от зеленый сан к литье под давлением- и количественно определяет их типичные возможности терпимости.

Мы также рассмотрим ИСО 8062 и другие отраслевые стандарты, схема необходимо Образец и обработка,

и рекомендую осмотр и Статистический -процесс -контроль Методы, которые помогают вам набрать оптимальный баланс между стоимостью и точностью.

1. Понимание терпимости в кастинг

Перед выбором процесса, уточнить эти основополагающие концепции:

• Толерантность это общее допустимое изменение в измерении.
• Разрешение Является ли преднамеренный негабаритный или меньший размер встроенна для усадки литья, черновик, или последующая обработка.
• Соответствовать описывает, как взаимодействуют две сопряженные части, начиная от Клиренс подходит (свободный) к Интерференция подходит (тугой).

Более того, Допуски на кастинг могут быть линейный (например, ±0,5 мм) или геометрический (например, циркулярность, перпендикулярность), определяется с помощью ГД&Т символы.

Помнить: Каждый класс толерантности Вы указываете, что может привести к ощутимым затратам и воздействию графика.

Следовательно, Тщательное предварительное планирование - приостановленное с возможностями вашего партнера по производству - вызывает дивиденды по качеству и общей стоимости владения.

2. Стандарты и номенклатура

Перед указанием допусков, Вам нужен общий язык. Международные и региональные стандарты определяют оба размерный и геометрический кастинговые допуски, Таким образом, дизайнеры и литейные завод могут говорить с точностью.

ИСО 8062 Листовая терпимость (Коннектикут) и геометрическая толерантность к кастингу (Gct)

ИСО 8062-3 определяет Размерный толерантность литья (ДКП) Оценки от CT1 через CT16, где более низкие номера КТ соответствуют более жестким допускам. На практике:

• CT1 - CT4 (± 0,05–0,3 % измерения) Сделать высокую качественную и постоянную ливню.
• CT5 - CT9 (± 0,1–0,8 %) Применить к инвестициям и молочным отливкам.
• CT10 - CT14 (± 0,4–2,0 %) Покрыть различные методы песка.
• CT15 - CT16 (± 2,5–3,5 %) подавать очень большие или некритические отливки.

Например, на 200 MM функция:

• А CT4 Часть может удержаться ± 0,6 мм,
• Пока а CT12 Песочная литья может позволить ± 4 мм.

Дополнение КТ, ИСО 8062-2 определяет Геометрические допуски кастинга (Gct)- Перекрытие формы (плоскостность, циркулярность), ориентация (перпендикулярность, параллелизм), и позиция (Истинная позиция).

Каждый класс GCT (G1 - G8) Геометрический контроль слоев на номинальную конверт CT Dimensional.

Региональный & Отраслевые спецификации

В то время как ISO предоставляет глобальную структуру, Многие отрасли, адаптированные стандарты, адаптируемые стандарты:

Надка (Североамериканская ассоциация кастинга):

• Нормальный терпимость: ± 0,25 мм за 100 мм (примерно. ISO CT3 -CT4).
• Точность терпимость: ± 0,10 мм за 100 мм (примерно. ISO CT1 - CT2).
• NADCA также определяет отдельные классы для высота, дыра, и плоскостность допуски, специфичные для гибких материалов, таких как цинк, алюминий, и магний.

SFSA 2000 (Америка):

• Обеспечивает допуски с песком на диапазоне ± 0,4–1,6 мм за 100 мм, в зависимости от типа плесени (Зеленая песчана против. Смола).
• Его таблицы примерно соответствуют ISO CT11 - CT13.

BS 6615 (Британский стандарт для литейного завода)

• Обложки песок, оболочка, и инвестиции процессы.
• Типичные пособия:

• • Литье песка ± 0,5–2,0 мм/100 мм (CT11 - CT14)
  • Литье раковины ± 0,2–0,8 мм/100 мм (CT8 - CT12)
  • Инвестиционное литье ± 0,1–0,5 мм/100 мм (CT5 - CT9)

3. Кастинг терпимость (единица: мм)

В следующей таблице перечислены максимальные значения общей толерантности для разных классов КТ (Сталость кастинга CT1 - CT16) в разных диапазонах базового размера.

4. Обзор крупных процессов литья

Процессы кастинга делятся на три широкие категории -Расходная листья, постоянный/поддающийся давлению, и специальные методы- Каких -либо предлагают различные возможности терпимости, обработка поверхности, и структуры стоимости.

Расходные методы

Зеленый кастинг

Зеленый сорм остается наиболее экономичным и гибким методом для больших или простых частей.

Литейные заводы смешивают кремнезый песок, глина, и влага, чтобы сформировать формы, которые дают типичные ISO CT11 - CT14 допуски - надо ± 0,5–2,0% любого данного измерения (то есть, ± 0,5–2,0 мм 100 мм).

Поверхностная отделка обычно RA 6–12 мкм, и стоимость инструмента остается низкой (часто <$500 за шаблон).

Химически связанный & Без выпекания песка

Модернизация до песчаных форм с смолой или без выпечки затягивает допуски к CT9 - CT12 (± 0,3–1,2%), Улучшает прочность плесени, и уменьшает вымывание.

Шероховатость поверхности падает до RA 3-6 мкм, Сделать эти методы хорошо подходящими для деталей средней комплексности, где точность зеленого песка оказывается маргинальной.

Инвестиции (Потерянный восков) Кастинг

Литье по выплавляемым моделям, Также известен как потерянный восков, производит сложные формы и тонкие стены с CT5 - CT9 Допуски - примечательно ± 0,1–0,5% (± 0,1–0,5 мм за 100 мм).

Его отличное качество поверхности (RA 0,8-2,0 мкм) и способность поддерживать мелкие детали оправдывают более высокие затраты на инструмент (часто от 2000–10 000 долларов за шаблон) в аэрокосмической отрасли, медицинский, и высокотехнологичное промышленное применение.

Потерянный кастинг

Потерянный кастинг Сочетает расходные узоры с беспрепятственным песком, предложение CT10 - CT13 возможности (± 0,4–1,5%).

Пока на поверхность (RA 4-8 мкм) и размерное управление падением между зеленым песком и инвестиционным литьем, Этот метод превосходен в создании комплекса, сборы с одной частью без ядер.

Постоянный & Методы, управляемые давлением

Литье под давлением (Горячий & Холодная камера)

Литье под давлением дает самые жесткие допуски, как убедительные допуски-CT1 - CT4, или ± 0,05–0,3% измерения (± 0,05–0,3 мм за 100 мм).

Типичные диапазоны поверхностной отделки RA 0,5-1,5 мкм. Высокие затраты на инструменты (часто 10 000–200 000 долларов за кубик) окупиться в Цикл раз быстрее 15–60 секунд и отличная повторяемость для алюминия, цинк, и детали магния.

Гравитация умирает & Малочное кастинг с низким давлением

Гравитация и литье с низким давлением, Использование многоразовых металлических форм, достигать CT2-T6 допуски (± 0,1–0,5%) с RA 1-4 мкм заканчивается.

Потому что они работают без высоких скоростей впрыска, Эти методы уменьшают пористость и усиливают компоненты, особенно в автомобильных колесах и насосах.

Специальные методы

Центробежный кастинг

Спиннируя плесени при 200–2000 об / мин, Центробежные кастинги Силы расплавленного металла наружу, производство плотных трубных стен и колец. Радиальная толерантность попадает в CT3– CT8 (± 0,1–0,5%).

Поверхностная отделка обычно сидит на RA 3-8 мкм, и направленное охлаждение усиливает механические свойства в подшипниках тяжелых и трубопроводов.

Штукатурка & Керамическое литье плесени

Штукатурные и керамические формы - широко используются для искусства, ювелирные изделия, и небольшие аэрокосмические детали-провенировать CT6 - CT9 допуски (± 0,2–0,8%) и RA 2-5 мкм заканчивается.

Хотя медленнее и дороже, чем песок, Эти процессы содержат мелкие детали и специальные сплавы.

5. Возможности толерантности в процессе кастинга

В этом разделе, Мы представляем консолидированный вид типичного процесса ИСО 8062 КТ,

это соответствует линейная терпимость (как процент измерений и в миллиметрах на 100 мм), и представитель обработка поверхности.

6. Факторы, влияющие на допуски кастинга

Допуски литья не являются фиксированными свойствами процесса - они являются результатом сложного взаимодействия между материальным поведением, Дизайн инструмента, Параметры процесса, и частично геометрия.

Свойства материала

Тип металла или сплава напрямую влияет на усадку, текучесть, и стабильность размеров.

• Тепловые скорости сокращения: Металлы сокращаются при охлаждении. Например:

• • Серый железо: ~ 1,0%
  • Алюминий сплавы: ~ 1,3%
  • Цинковые сплавы: ~ 0,7%
  • Сталь: ~ 2,0% (варьируется в зависимости от содержания углерода)

Более высокая усадка приводит к большему отклонению размерного..

• Поведение текучести и затвердевания:

• • Металлы с более высокая текучесть (например, алюминий, бронза) заполнить формы более точно.
  • Быстрое затвердевание В тонких срешках или металлах с низкой содержанием флева могут вызвать пустоты и неравномерную усадку.

• Легирующие эффекты:

• • Кремний в чугуне улучшает текучесть, но также увеличивает расширение.
  • Никель и хром повысить стабильность размеров в сталях.

Переменные плесени и инструмента

Система плесени часто является единственным крупнейшим вкладчиком AS-CAST Dimensional Variation.

• Точность шаблона:

• • С ЧПУ Паттерны достигают гораздо лучшей терпимости, чем ручные.
  • Износ со временем ухудшает точность, особенно в литье песка с большим объемом.

• Проект углов:

• • Необходимо для освобождения литья из формы, Типичные углы:

• • • 1° –3 ° Для внешних поверхностей
    • 5° –8 ° Для внутренних полостей

• • Чрезмерная черновика добавляет размерные изменения и должен быть учтены.

• Жесткость плесени и расширение:

• • Песчаные формы сжимаются и расширяются при нагревании, который влияет на допуски.
  • Металл умирает (в кастинге) более размерно стабильны, Поддержка более жестких допусков.

• Теплопроводность:

• • Быстрое охлаждение (например, Металлические формы) минимизирует искажение.
  • Медленное охлаждение (например, керамические или гипсовые формы) позволяет больше времени для сокращения материала и деформации.

Параметры процесса

Как металл заливается, затвердел, и охлажденный значительно изменяет окончательные измерения.

• Температура заливки:

• • Перегрев увеличивает эрозию плесени и преувеличивает усадку.
  • Поднижение приводит к плохой начинке плесени и холодным отключениям.

• Проектирование стробирования и рискованного:

• • Плохое стробирование может вызвать турбулентность и захват воздуха, приводя к пористости и искажению.
  • Недостаточные стояки приводят к полостям с усадкой, которые снижают геометрическую целостность.

• Скорость охлаждения и контроль затвердевания:

• • Методы, такие как озноб, вентиляция, и контролируемые зоны охлаждения помочь уточнить точность размеров.
  • В более толстых секциях, неравномерное затвердевание может вызвать дифференциальная усадка и деформация.

• Толщина и сложность участка:

• • Тонкие срезы охлаждают быстрее, в результате чего меньший размер зерна и лучшую размерную контроль.
  • Сложные геометрии с различной толщиной стенки подвержены Горячие точки и внутренние стрессы, затронув окончательную форму.

Размер частичности и геометрия

Большие детали накапливают больше тепловых и механических напряжений, приводя к увеличению искажений:

• А 1000 ММ стальной литье может варьироваться ± 3–5 мм, в то время как 100 ММ алюминиевая часть может поддерживать ± 0,1 мм с инвестиционным литьем.
• Асимметричные детали часто деформируются из -за несбалансированного охлаждения и неровного металлического потока.
• Включение Универстная толщина стенки, ребра, и округлые переходы повышает размерную предсказуемость.

Сводная таблица - ключевые факторы & Типичные последствия

Фактор	Типичное влияние на толерантность
Тепловая усадка материала	+0.7% к +2.5% отклонение от измерения плесени
Точность шаблона (Руководство против ЧПУ)	От 0,5 мм до ± 0,05 мм дисперсии
Требование на угла	Добавляет 0,1–1 мм на 100 мм глубины
Поливание температурного отклонения (± 50 ° C.)	До ± 0,2 мм размерного сдвига
Изменение толщины стенки	Может вызвать ± 0,3–0,6 мм искажения
Расширение плесени (Песок против металла)	± от 0,1 мм до 1,0 мм в зависимости от типа плесени

7. Повышения в схеме и дизайне пресс -формы

Для достижения окончательных допусков, Дизайнеры строят определенные пособия:

• Усадка: Добавить 1,0–1,3 мм на 100 мм для алюминия, 1.0 мм/100 мм для железа.
• Проект пособия: 1° –3 ° конус.
• Припуск на обработку: 1–3 мм (в зависимости от процесса и критичности функции).
• Искажение & Встряхнуть: Дополнительные 0,5–1,0 мм в тонких стенах, чтобы противостоять встряхиванию и искажению рисунка.

К тщательно применение этих значений, Инженеры гарантируют, что AS-CAST негабаритные позиции Критические размеры в желаемое окно толерантности.

8. Дизайн для контроля толерантности

Эффективный дизайн минимизирует разрыв между AS-CAST и готовыми измерениями:

• Форма в ближней сети: Стремиться предоставить функции в пределах ± 10% от окончательного размера, Снижение обработки 70%.
• ГД&T фокус: Примените плотные элементы управления только на критические интерфейсы; Разрешить допуски CT на некритические поверхности.
• Рекомендации по геометрии: Используйте щедрые филе (>1 ММ радиус), Универстная толщина стенки (≤10 мм вариация), и стратегически расположенные ребра, чтобы ограничить искажение.

Такой Преднамеренный дизайн функции Помогает отливки ближе к их целевой геометрии, Сохранение как стоимости, так и качества.

9. Проверка и обеспечение качества

КИМ, лазерные сканеры, и CT -системы обеспечивают быстрое, измерение высокой плотности:

• Верньер & Микрометр: Быстрые «спотовые проверки» для проверки первого прохождения.
• CMM/Оптическое сканирование: Картирование полного поля против моделей САПР; Типичная неопределенность: ± 0,005 мм.
• КТ: Проверяет внутреннюю геометрию, распределение пор, и однородность толщины стены.

Планы качества должны включать Первая статья проверка (Фей), PPAP для автомобильной, или Интеллект выборка (например, Интеллект 1.0) Для пробега высокого объема.

Анализ корня Целевые экскурсии с толерантностью - будь то из -за изменения плесени, тепловое искажение, или износ рисунка.

10. Статистическая возможность процесса

Чтобы количественно оценить способность вашей операции литья удовлетворять терпимость:

• Рассчитать Сн (Потенциал процесса) и CPK (производительность процесса) ценности; стремиться к CP ≥1,33 и CPK ≥1,0 Для надежного контроля терпимости.
• Использовать НПЦ Диаграммы для мониторинга параметров критического литья: Твердость плесени, температура заливки, и измерения тенденции.
• Осуществлять Доу (Дизайн экспериментов) Чтобы определить ключевые факторы и оптимизировать стробирование, уплотнение плесени, и скорости охлаждения.

11. Заключение

Допуски на кастинг представляют собой Критическая связь дизайнерского намерения, возможность процесса, и экономическая реальность.

Заземляя решения в ИСО 8062 КТ, выравнивание с Надка или SFSA требования, и включать правильное Образец пособий, Инженеры и литейные запчасти могут доставлять детали, которые соответствуют как производительности, так и с бюджетными целями.

Более того, строгий осмотр, Статистический контроль, и Новые цифровые технологии-от 3D-отпечатанных песчаных форм до симуляции в реальном времени-затягивают убедительные допуски и снижают дорогую нижнюю обработку.

В конечном счете, Стратегия правой толерантности гарантирует, что ваши литые компоненты плавно переходят от магазина с шаблонами к сборке, вовремя, на бюджет, и в пределах спецификации.