5 Typy vzorových povoleniek pri odlievaní

1. Zavedenie

Vzorové príspevky sú základom kovové odlievanie, zabezpečenie toho, že konečný produkt spĺňa konštrukčné špecifikácie napriek inherentnému materiálu a správaniu procesu.

Kovový odliatok podlieha zmršťovaniu, tepelná expanzia, plesňové trenie, a požiadavky na následné spracovanie, takže je nevyhnutné zámerne upraviť rozmery vzoru pred výrobou.

Pochopenie a použitie správnych prídavkov zlepšuje rozmerovú presnosť, povrchová úprava, a mechanický výkon, znižuje šrot, a optimalizuje efektivitu výroby.

2. Čo sú vzorové kvóty?

Vzorové prídavky sú zámerné rozmerové úpravy odlievacích vzorov na kompenzáciu predvídateľných zmien, ku ktorým dochádza počas procesu odlievania.

Keď roztavený kov stuhne a ochladí sa, jeho rozmery presne nezodpovedajú pôvodnému vzoru vplyvom faktorov ako napr zhoršenie, skreslenie, plesňové trenie, a operácie následného spracovania.

Vzorové prídavky zabezpečujú, že hotový odliatok spĺňa konštrukčné špecifikácie.

V podstate, Úpravy vzorov sú vstavané „opravy“ aplikované na vzor, ​​ktorý sa má zohľadniť:

• Kovové zmrštenie počas tuhnutia
• Obrábacie alebo dokončovacie operácie ktoré odstraňujú materiál
• Uhly ponoru potrebné na ľahké odstránenie plesní
• Skreslenie alebo deformácia počas chladenia
• Ďalšie vrstvy z náterov, pokovovanie, alebo tepelné úpravy

Starostlivým výpočtom a uplatnením týchto príspevkov, zlievarne môžu vyrábať odliatky, ktoré sú rozmerne presný, funkčný, a nákladovo efektívne, aj pre zložité tvary alebo vysoko presné komponenty.

Správne navrhnuté prídavky znižujú prepracovanie, šrotovné, a zlepšiť celkovú efektivitu výroby.

3. Typy vzorových kvót

Vzorové prídavky sú zámerné úpravy rozmerov aplikované na odlievacie vzory, aby sa zabezpečilo, že konečné odliatky presne zodpovedajú konštrukčným požiadavkám, kompenzovať správanie materiálu počas tuhnutia, a ubytovať sa operácie po preliatí.
Každý typ príspevku má a zreteľný účel, riešenie konkrétnych javov v procese odlievania.
Správne navrhnuté prídavky sú nevyhnutné pre minimalizácia defektov, zníženie prepracovania, a zabezpečenie funkčného výkonu odlievaných komponentov.

Príspevok na zmršťovanie

• Účel: Na kompenzáciu kontrakcia kovu počas tuhnutia a chladnutia.
  Bez prídavku na zmrštenie, odliatky budú menšie, ako bolo zamýšľané, potenciálne nespĺňajú konštrukčné špecifikácie.
  Prídavok na zmrštenie zabezpečuje rozmerová presnosť, funkčný strih, a kompatibilita so zodpovedajúcimi časťami.

  

• Mechanizmus:
  Prídavok na zmrštenie kompenzuje zmenšenie objemu počas tuhnutia a chladnutia.

• • Tekuté zmršťovanie: Pri ochladzovaní roztaveného kovu na teplotu solidu, atómy sa približujú k sebe, spôsobujúce a zníženie hustoty.
    Umiestnenie stúpačky zaisťuje, že roztavený kov z podávačov vyživuje zmenšujúce sa oblasti, predchádzanie vzniku dutín.
  • Pevné zmršťovanie: K ďalšej kontrakcii dochádza, keď stuhnutý kov ochladzuje na teplotu okolia.
    Predimenzovanie vzoru za to zodpovedá rozšírenie počiatočných rozmerov vzoru proporcionálne k rýchlostiam zmrštenia špecifickým pre daný materiál.
  • Tepelné gradienty a hrúbka prierezu: Hrubšie časti chladnú pomalšie, čo vedie k rozdielnemu zmršťovaniu.
    Správny dizajn vzoru zahŕňa variabilné predimenzovanie, zabezpečenie jednotných rozmerov v tenkých a hrubých oblastiach.

Príklady zmrštenia špecifické pre materiál:

Význam: Presná predpoveď zmršťovania predchádza defektom ako pórovitosť, prasklina, alebo nezdary, najmä v letectvo, automobilový, a priemyselné komponenty.

Obrábanie

• Účel: Poskytnúť dodatočný materiál na kritických povrchoch, aby sa to zabezpečilo obrábanie po odliatí dosiahne presné konečné rozmery a kvalita povrchu.
  Bez prídavku na obrábanie, odliatky môžu zlyhať rozmerové tolerancie kvôli drsnosti povrchu, nepravidelnosti plesní, alebo menšie zmeny zmrštenia.

  

• Mechanizmus:
  Príspevok na obrábanie poskytuje extra materiál na funkčných povrchoch kompenzovať:

• • Nerovnosti povrchu: Pieskové alebo formovacie formy prinášajú drsnosť a menšie rozmerové odchýlky. Extra hrúbka umožňuje úber materiálu na dosiahnutie presných tolerancií.
  • Opravy po odliatku: Variácie zmršťovania, menšie pokrivenie, alebo lokalizované chyby sú opravené počas obrábania, zabezpečenie toho, aby konečná geometria zodpovedala konštrukčnému návrhu.
  • Predvídateľné odstránenie: Vzory zahŕňajú a vopred vypočítaná hrúbka na otáčanie, mletie, alebo brúsenie, zabezpečenie rovnomernej hĺbky obrábania a zabránenie nadmernému rezaniu.

• Typický rozsah: 1–5 mm v závislosti od materiálu a požiadaviek na toleranciu.
• Dopad: Zabezpečuje funkčná integrita presných komponentov, ako sú ozubené kolesá, šachty, alebo príruby.

Návrh príspevku

• Účel: Ak chcete povoliť hladké a nepoškodené odstránenie vzoru z dutiny formy.
  Príspevok na prievan bráni škrabanie, trhanie, alebo rozbitie stien formy, čo by mohlo mať za následok povrchové chyby alebo rozmerové nepresnosti.

• Mechanizmus:
  Návrh príspevku zavádza a mierne zúženie na zvislých alebo takmer zvislých povrchoch vzoru:

• • Zníženie trenia: Zúženie sa zmenšuje trenie medzi pevnými stenami formy a vzorom pri extrakcii.
  • Minimálne poškodenie plesňou: Zabraňuje roztrhnutiu, strečing, alebo praskanie pieskových foriem alebo škrupinových foriem, udržiavanie celistvosť dutiny.
  • Rovnomerné odstraňovacie sily: Zabezpečuje, aby sa tenké steny a zložité prvky nelepili, umožňujúce konzistentná rozmerová presnosť cez viacero odliatkov.
  • Optimalizácia uhla: Uhol ponoru je určený na základe kovový typ, formovací materiál, a výška steny, typicky 1–3° pre kovy, vyššie pre plasty alebo živice.

• Dopad: Znižuje miery odmietnutia, minimalizuje opotrebovanie plesní, a umožňuje vysoká opakovateľnosť vo výrobe, najmä pre zložité alebo vysoké odliatky.

Príspevok na skreslenie

• Účel: Na kompenzáciu geometrická deformácia spôsobené nerovnomerné chladenie, vnútorné napätia, alebo diferenciálne zmršťovanie.
  Bez skreslenia, dlhé alebo tenkostenné odliatky sa môžu deformovať, krútiť, alebo ohnúť, vedúci nesprávne zarovnanie, montážne problémy, alebo odmietnutie.

• Mechanizmus:
  Príspevok na skreslenie účtuje deformácia spôsobená nerovnomerným chladením alebo zvyškovými napätiami:

• • Gradienty tepelnej kontrakcie: Ako hrubé a tenké časti chladnú rôznou rýchlosťou, vnútorné napätia môžu spôsobiť deformáciu alebo ohnutie. Vopred deformované vzory pôsobia proti očakávanému skresleniu.
  • Uvoľnenie stresu: Predvídaním vzory zvyškového napätia, vzor je zámerne navrhnutý s geometriou, ktorá po ochladení obnoví požadovaný tvar.
  • Nastavenie riadené simuláciou: Moderné zlievarne používajú tepelné a konštrukčné simulácie predpovedať skreslenie a vypočítať presné odchýlky vzoru.

• Žiadosti: Kritický v asymetrické komponenty, veľké rámy, a skrine turbín.

Príspevok na rapovanie

• Účel: Zaúčtovať mierne zväčšenie alebo skreslenie plesňových dutín spôsobených sila použitá pri odstraňovaní vzoru (rapovanie).
  Bez tohto príspevku, tenké steny alebo zložité jadrá môžu zrútiť alebo deformovať, zníženie presnosti rozmerov.

• Mechanizmus:
  Príspevok na rapovanie kompenzuje zväčšenie dutiny spôsobené mechanickými silami počas odstraňovania vzoru:

• • Vynútený presun: Keď je vzor extrahovaný, energia sa prenáša do materiálu formy, mierne stlačenie alebo natiahnutie stien formy.
  • Materiálovo špecifická odozva: Uvoľnené pieskové formy alebo jemné škrupinové formy sa môžu deformovať pri extrakčných silách.
    Vzor je mierne poddimenzované v kritických oblastiach tak, aby dutina po oklepaní zodpovedala konštrukčným rozmerom.
  • Tenkostenná ochrana: Zaisťuje, že jemné prvky zostanú nedotknuté, predchádzanie zlomenie alebo povrchové chyby pri odformovaní.

• Žiadosti: Zvlášť dôležité pre zelené pieskové formy a zložité geometrie.

Prídavok na opracovanie alebo konečnú úpravu pre povrchovú úpravu alebo pokovovanie

• Účel: Na poskytnutie dodatočného materiálu kompenzovať materiálne straty počas povrchová úprava, galvanické pokovovanie, alebo tvrdé nátery.
  Tým sa zabezpečí konečné odliatie zostáva v rámci rozmerových tolerancií po odstránení alebo nanesení povlaku.

• Mechanizmus:
  Príspevok na dokončenie to zabezpečuje materiál odstránený počas povrchovej úpravy neohrozuje rozmerovú presnosť:

• • Ukladanie alebo odstraňovanie materiálu: Elektrotechnický, maľba, alebo leštenie môže zmeniť rozmery povrchu.
    Extra hrúbka na vzore zaisťuje konečné rozmery zostávajú v tolerancii po nátere alebo konečnej úprave.
  • Jednotný príspevok: Vzory zahŕňajú a vypočítaná marža, typicky 0,05-0,2 mm, prispôsobiť sa variabilite procesu.
  • Rozhodujúce pre úzke tolerancie: Zvlášť dôležité pre letectvo, automobilový, alebo ozdobné časti kde celistvosť povrchu a rozmerová presnosť sú kritické.

• Typické hodnoty: 0.05–0,2 mm v závislosti od typu a hrúbky povlaku.
• Žiadosti: Automobilové obloženie, letecké komponenty, alebo vyžadujúce dekoratívne kovanie vysoká kvalita povrchu a odolnosť proti korózii.

4. Faktory ovplyvňujúce vzorové povolenky

Vzorové prídavky sú zámerné úpravy rozmerov aplikované na modely odlievania, aby sa zabezpečilo, že konečný odliatok spĺňa konštrukčné špecifikácie.

Veľkosť a typ kvót závisí od kombinácie vlastnosti materiálu, metóda odlievania, geometria, a požiadavky na následné spracovanie.

Vlastnosti materiálu

• Tepelná expanzia a kontrakcia: Kovy a zliatiny sa pri zahrievaní rozťahujú a pri tuhnutí sa sťahujú.
  Zliatiny s vysokou teplotou topenia, ako je nehrdzavejúca oceľ a ocele s vysokým obsahom uhlíka, môžu vyžadovať väčšie zmrštenie ako kovy s nízkou teplotou topenia, ako je hliník alebo zinok.
• Tuhnutie: Materiály s výraznou kontrakciou kvapaliny na tuhú látku (Napr., mangánová oceľ, zinok) vyžadujú presné prídavky, aby sa predišlo vnútorným dutinám alebo rozmerovým nepresnostiam.
• Fázové transformácie: Zliatiny, ktoré prechádzajú transformáciou v tuhom stave (Napr., tvorba perlitu v oceliach) môže dôjsť k ďalšiemu zmršťovaniu, ovplyvňovania výpočtov príspevkov.

Metóda odlievania

• Odlievanie piesku vs. Odlievanie investícií: Pieskové formy sú pórovitejšie a stlačiteľnejšie, často znižuje potrebu odvodov za návrh, zatiaľ čo investičné liatie s pevnými keramickými formami vyžaduje starostlivo vypočítané prípustné hodnoty ťahu a zmršťovania.
• Trvalé vs. Spotrebné formy: Spotrebné formy (Napr., zelený piesok alebo stratený vosk) môže vyžadovať väčšie tolerancie pre zmršťovanie aj skreslenie, zatiaľ čo trvalé plesne (oceľ alebo liatina) sú rozmerovo stabilné, umožňujúce prísnejšie tolerancie.

Geometria a hrúbka rezu

• Komplexné tvary: Tenké steny, dlhé rebrá, alebo hlboké dutiny môžu spôsobiť nerovnomerné chladenie a lokalizované zmršťovanie, vyžadujúce skreslenie a príplatky za rapovanie.
• Variácia sekcie: Veľké rozdiely v hrúbke profilu môžu viesť k rozdielnemu zmršťovaniu; hrubšie časti tuhnú pomalšie, potenciálne spôsobovať stopy po umývaní, zatiaľ čo tenšie časti sa môžu rýchlo ochladzovať a menej sa sťahovať.

Požiadavky na obrábanie a konečnú úpravu

• Prídavky na obrábanie: Časti, ktoré sa podrobia obrábaniu po odliatí (Napr., príruba, nosné plochy) vyžadujú pridaný materiál, typicky 1–3 mm v závislosti od zliatiny a procesu obrábania.
• Povolenia na povrchovú úpravu alebo pokovovanie: Na kompenzáciu hrúbky povlaku sa môžu pridať ďalšie prídavky, eloxovanie, alebo operácie pokovovania.

Manipulácia a odstraňovanie vzorov

• Návrh emisných kvót: Vzory musia obsahovať uhly ponoru, aby sa umožnilo hladké vyberanie z foriem bez poškodenia dutiny formy.
  Požadovaný ťah sa líši v závislosti od typu formy a materiálu: 1–3° pre kovy v pieskových formách, 2–5° pre pevné formovacie formy.
• Príspevok na rapovanie: Nadmerná sila pri odstraňovaní formy môže spôsobiť deformáciu; prídavky môžu kompenzovať mierne deformácie formy počas vyhadzovania.

Podmienky prostredia a procesu

• Teplota a vlhkosť: Formy, ako je piesok alebo omietka, sa rozťahujú alebo sťahujú s obsahom vlhkosti, ovplyvňujúce presnosť rozmerov.
• Zlievárenská prax: Rýchlosti chladenia, zhutňovanie formy, a predhrievanie formy môže jemne ovplyvniť tolerancie vzoru, najmä pri vysoko presných alebo veľkorozmerných odliatkoch.

5. Bežné výzvy a osvedčené postupy

Prídavky na vzor sú nevyhnutné na zabezpečenie presných odliatkov, ale ich nesprávne použitie môže viesť k rozmerové chyby, defekty, a zvýšené náklady.

6. Záver

Vzorové prídavky sú rozhodujúce pre úspech castingu, priamo ovplyvňuje rozmerovú presnosť, mechanický výkon, a efektívnosť výroby.

Pochopenie a aplikácia **päť základných typov – zmršťovanie, obrábanie, návrh, skreslenie, a prídavky na klepanie/nanášanie —**pomáha inžinierom a zlievárenským profesionálom produkovať vysokú kvalitu, bezporuchové odliatky.

Integrácia povoleniek s modernou simuláciou a robustnou kontrolou kvality zaisťuje konzistentné, nákladovo efektívna výroba, aj pre zložité geometrie a vysokovýkonné materiály.

 

Časté otázky

Aký je najdôležitejší vzorový príspevok?

Príspevok na zmrštenie je najkritickejší, pretože priamo rieši objemovú kontrakciu kovu počas chladenia.

Nesprávny prídavok na zmrštenie vedie k poddimenzovaným odliatkom, ktoré sú často zošrotované alebo vyžadujú nákladné opravy zváraním.

Ako sa vypočíta príspevok na zmrštenie?

Prídavok na zmrštenie sa vypočíta ako lineárne percento menovitého rozmeru odliatku:

Rozmer vzoru = Menovitý rozmer × (1 + miera zmršťovania). Napríklad, a 100 mm diel zo sivej liatiny (1.0% zhoršenie) vyžaduje a 101 vzor mm.

Prečo je potrebný návrh príspevku?

Prídavok na prievan zabraňuje poškodeniu formy a deformácii vzoru počas odstraňovania.

Bez prievanu, trenie medzi vzorom a pieskom môže spôsobiť eróziu piesku alebo zlomenie vzoru, čo vedie k chybným odliatkom.

Aký prídavok na obrábanie je potrebný na investičné liatie?

Investičný odliatok má hladký povrch ako odliatok (Ra 1,6–3,2 μm), takže prídavok na obrábanie je menší (0.5–1,5 mm pre vonkajšie povrchy) v porovnaní s liatím do piesku (2– 4 mm).

Kedy sa vyžaduje tolerancia skreslenia?

Pre asymetrické je potrebný príspevok na skreslenie, tenkostenné, alebo odliatky z ocele s vysokým obsahom uhlíka, kde nerovnomerné chladenie alebo fázové transformácie spôsobujú deformáciu. Často sa určuje pomocou simulácie alebo skúšobného odliatku.

Čo je príspevok na rapovanie, a prečo je malý?

Prídavok na oklepávanie kompenzuje zväčšenie dutiny formy počas oklepávania vzoru.

Je to malé (0.1-0,5 mm) pretože zmeny dutín vyvolané oklepávaním sú minimálne v porovnaní so zmršťovaním alebo prídavkom na obrábanie.