1. giriiş
Bakır ve alaşımları, modern endüstride çok önemli bir rol üstleniyor. olağanüstü elektrik iletkenliği, korozyon direnci, Ve termal performans.
Tarihsel olarak, geri dönen medeniyetler 5000 BC, basit taş kalıplarda bakır dökümünü ustalaşmış, Bugünün sofistike teknikleri için zemin hazırlamak.
Bu makalede, Bakır tabanlı döküm yöntemlerinin tüm spektrumunu araştırıyoruz, Metalurji ilkelerini inceleyin, ve çeşitli uygulamalar için en uygun işlemi seçmede mühendislere rehberlik etmek.
2. Metal dökümünün temel ilkeleri
Her döküm yöntemi dört temel aşamayı takip eder:
- Kalıp Oluşturma - Teknisyenler kumda bir boşluk oluşturur, maden, seramik, veya parça geometrisini yansıtan alçı.
- Dökme - Fırınlar bakır erimiyor (erime noktası 1 083 °C) veya alaşımlar 1 600 °C, Sonra sıvıyı kalıplara dökün.
- Katılaşma - Kontrollü soğutma - termal iletkenlik ile yönlendirilir (~ 400 Bakır için w/m · k) ve Kalıp Malzemesi - Mikroyapı Geliştirme.
- Sallama - Bir kez sağlam, Dökümler kalıptan çıkıyor ve temizlik ve işleme sonrası.
Bakır’ın yüksek termal iletkenlik talepleri daha yüksek kalıp ön ısıtma (200–400 ° C) ve akışkanlığı korumak için kesin kontrol kontrolü (Viskozite ~ 6 MPA · S AT 1 200 °C).
Ek olarak, bakır termal genleşme (16.5 µm/m · k) Nihai boyutlara ulaşmak için kesin desen ofsetleri gerektirir.
3. Büyük bakır alaşım döküm yöntemleri
Bakır ve alaşımları -pirinç, bronzlar, bakır, ve diğerleri - farklı üretim hacimlerine uygun bir dizi yöntem kullanarak döküm, mekanik gereksinimler, ve boyutsal toleranslar.
Her teknik, alaşım özelliklerine ve istenen bileşen sonuçlarına dayalı farklı avantajlar ve sınırlamalar taşır..
Bu bölüm, modern üretimde en önemli bakır alaşım döküm yöntemlerini araştırmaktadır., süreç seçimine rehberlik etmek için teknik bilgilerle birlikte.
Kum Döküm
Sürece Genel Bakış & Teçhizat
Kum dökümü Bakır alaşımlarını dökmek için en eski ve en yaygın kullanılan yöntemlerden biri olmaya devam ediyor. Bir kalıp kutusunun içinde yeniden kullanılabilir bir desenin etrafında kum paketlemeyi içerir.
Kum kil ile bağlanır (yeşil kum) veya kimyasallarla sertleştirilmiş (Reçine bağlı veya ortak aktifleştirilmiş kumlar). Desen kaldırdıktan sonra, Erimiş metal boşluğa dökülür.
Avantajları
- Düşük takım maliyeti, Düşük için uygun- Orta hacimli koşulara
- Esnek parça boyutları- Birkaç onsdan birkaç tondan
- Geniş alaşım uyumluluğu
Sınırlamalar
- Kaba yüzey kaplamaları (RA 6.3-25 um)
- Gevşek Toleranslar (Tipik olarak ± 1.5-3 mm)
- Çoğu hassas uygulama için döküm sonrası işleme gerektirir
Yatırım (Kayıp) Döküm
Hassas kabuk binası
Hassas döküm İnce inşa etmek için seramik bulamaç ile kaplanmış bir balmumu modeli kullanır, yüksek hassasiyetli kabuk kalıbı. Tükenıştan sonra, Erimiş metal, önceden ısıtılmış seramik kalıbın içine dökülür.
Faydalar
- Harika boyutsal hassasiyet (± 0.1-0.3 mm)
- Şunun için idealdir: karmaşık, ince duvarlı geometriler
- Üst yüzey kalitesi (RA 1.6-3.2 um)
Zorluklar
- Daha yüksek takım maliyetleri (Enjeksiyon kalıntılarına duyulan ihtiyaç nedeniyle)
- Daha uzun döngü süreleri, özellikle kabuk inşaatı ve tükenmişlik için
- Tipik olarak sadece ekonomik orta ila yüksek hacim üretme
Kabuklu Döküm
Süreç Ayrıntıları
Kabuk kalıplama Reçine bağlı kumla kaplanmış ısıtmalı metal desen kullanır. Isıya maruz kaldığında, Reçine, kalıp görevi gören ince bir kabuk oluşturacak şekilde ayarlanır.
İşlem, geleneksel kum dökümünden daha doğru ve daha temiz dökümler üretir.
Avantajları
- Geliştirilmiş yüzey kalitesi ve tanım
- Daha sıkı toleranslar yeşil kum kalıplarından daha
- Azaltılmış işleme ödeneği Net yakın şekilli döküm nedeniyle
Sınırlamalar
- Daha yüksek malzeme maliyetleri (Özel reçineler ve silika kumları)
- Pahalı desen takımları (Metal Desenler Gerekli)
Savurma döküm
Yatay Vs. Dikey kurulumlar
Santrifüj döküm, Erimiş metal dönen bir kalıp içine dökülür, Yatay veya dikey olarak.
Santrifüj kuvveti metali kalıp duvarına dağıtır, gözenekliliği en aza indirmek ve mükemmel malzeme bütünlüğünü sağlamak.
Temel Avantajlar
- Yüksek yoğunluk ve azaltılmış gözeneklilik-Basınç alıcı bileşenler için ideal
- Yönlendirme mekanik özellikleri geliştirir
- Uygun burçlar, yüzükler, tüpler, ve içi boş parçalar
- Küçük parçalar için sıklıkla kullanılan dikey döküm; Büyük silindirler için yatay
Sınırlamalar
- Sınırlı rotasyonel simetrik parçalar
- Takım kurulumu daha karmaşık ve maliyetli Statik dökümden daha
Chill döküm
Katılaşma kontrolü
Chill Döküm metal kalıplar kullanır (Genellikle demir veya çelik) Erimiş metalden ısıyı hızla çıkarmak için. Bu hızlı katılaşma, tane yapısını geliştirir ve mekanik özellikleri arttırır.
Güçlü yönler
- Üretir Daha güçlü, Daha yoğun dökümler (kadar 50% sertlikte artış. kum döküm)
- İçin mükemmel fosfor bronz ve gunmetal
- Uygun maliyetli Çubukların tekrarlayan dökümü, çubuklar, ve küçük parçalar
Sınırlamalar
- İçin daha az uygun karmaşık geometriler
- Kalıp kısıtlamaları nedeniyle sınırlı boyut aralığı
Döküm (Sıcak odacıklı ve soğuk odacıklı)
Basınç enjeksiyon işlemi
Die döküm, yüksek basınç altında yüksek mukavemetli bir çelik kalıp içine erimiş bakır alaşımlarının enjekte edilmesini içerir..
Soğuk oda makineleri tipik olarak bakır alaşımlarının yüksek erime noktaları nedeniyle kullanılır.
Avantajları
- Hızlı üretim oranları—Bu üretim için ideal
- Üstün yüzey kaplaması ve hassasiyeti (RA 1-2 um, Toleranslar ± 0.05 mm)
- İşlemeyi azaltır veya ortadan kaldırır
Kısıtlamalar
- Tüm bakır alaşımları uygun değildir (örneğin, Yüksek çinko pirinçler kalıp kalıplarını koruyabilir)
- Die alet masraflı (yatırımı $50,000 veya daha fazlası)
- Şunun için en iyisi: orta ila yüksek hacimler
Sürekli Döküm
Sürece Genel Bakış
Erimiş metal, bir para çekme sisteminden sürekli olarak katılaşmış metali oluşturan ve çeken su soğutmalı bir kalıp içine dökülür.
Ortak çıkışlar çubukları içerir, barlar, ve akış aşağı işleme veya yuvarlanma için kütükler.
Avantajları
- Yüksek verimlilik minimal insan müdahalesi ile
- Mükemmel mekanik özellikler Kontrollü katılaşma nedeniyle
- Otomatik besleme işlemesi için uygun pürüzsüz yüzeyler ve düzlük
- Düşük hurda oranı ve daha iyi verim (üzerinde 90% maddi kullanım)
Tipik alaşımlar
- Teneke bronzlar, kurşun bronzlar, fosfor bronzları, ve bakır-nikeller
Alçı kalıp dökümü
Özel Kullanım
Bu işlem, ince detay ve sıkı toleransları yakalamak için bir desen etrafında oluşan alçı veya seramik kalıplar kullanır..
Kalıp, sıvayı kırarak veya çözerek dökümden sonra çıkarılır.
Avantajları
- İçin mükemmel karmaşık şekiller Ve pürüzsüz yüzeyler
- İyi prototipler Ve düşük hacimli üretme
Dezavantajlar
- Düşük geçirgenlik- Döküm boyutuna sınır
- Daha uzun hazırlık süresi Ve sınırlı kalıp ömrü
Özet Karşılaştırma Tablosu
| Döküm Yöntemi | Yüzey İşlemi (ra) | Boyutsal tolerans | Tipik hacimler | Anahtar Güçlü Yönler |
|---|---|---|---|---|
| Kum Döküm | 6.3–25 um | ± 1.5-3 mm | Düşük ila yüksek | Düşük maliyet, alaşım esnekliği |
| Hassas Döküm | 1.6–3.2 um | ± 0.1-0.3 mm | Orta ila yüksek | Yüksek hassasiyet, karmaşık parçalar |
| Kabuklu Döküm | 1.6–3.2 um | ± 0.25-0.5 mm | Orta | Sıkı toleranslar, otomasyona hazır |
| Savurma döküm | 3.2–6.3 µm | ± 0.25-1.0 mm | Orta | Yüksek yoğunluk, minimal kusurlar |
| Chill döküm | 3.2–6.3 µm | ± 0.5-1.0 mm | Orta | Gelişmiş mekanik özellikler |
| Döküm | 1–2 µm | ± 0.05-0.2 mm | Yüksek | Hızlı döngüler, minimal işleme |
| Sürekli Döküm | 3.2–6.3 µm | ± 0.2-0.5 mm/m | Çok yüksek | Maliyet verimli kütük üretimi |
| Alçı kalıp dökümü | 1.6–3.2 um | ± 0.1-0.3 mm | Düşük ila orta | Ayrıntılı, karmaşık şekiller |
4. Dökümde kullanılan yaygın bakır alaşımları
Foundries çok çeşitli bakır tabanlı alaşımlar, her biri mekanik gücü dengelemek için tasarlandı, korozyon direnci, termal ve elektriksel performans, ve dökülebilirlik.
| Alaşım | Tanım | Kompozisyon (Ağırlık%) | Anahtar Özellikler | Tercih edilen döküm yöntemleri | Tipik Uygulamalar |
|---|---|---|---|---|---|
| Serbest çalışan pirinç | C36000 / CZ121 | 61 -35zn - 3pb ile | Gerilme: 345 MPa Uzama: 20 % İletkenlik: 29 %IACS |
Kum, Yatırım, Ölmek, Kabuk Kalıplama | CNC - Makined Fittingler, dişliler, elektriksel terminaller |
| Alçak pirinç | C46400 / CZ122 | 60 -39zn -1pb ile | Gerilme: 330 MPa Uzama: 15 % NSF - 61 uyumlu |
Kum, Yatırım, Ölmek | İçilebilir su valfleri, sıhhi tesisat armatürleri |
| Bronz Rulman | C93200 | 90 -10sn ile | Gerilme: 310 MPa Sertlik: HB90 Mükemmel aşınma direnci |
Kum, Sakin olmak, Merkezkaç | Burçlar, itme rondelaları, Ağır yük rulmanları |
| Alüminyum Bronz | C95400 | 88 CU-9AL-2O-1ST | Gerilme: 450 MPa Sertlik: HB120 Güçlü deniz suyu korozyon direnci |
Ölmek, Merkezkaç, Kabuk Kalıplama | Deniz donanımı, pompa pervaneleri, valf bileşenleri |
| Fosfor Bronz | C51000 | 94.8 Cu - 5SN - 0.2p | Gerilme: 270 MPa Uzama: 10 % İyi yorgunluk & Bahar Özellikleri |
Yatırım, Kum, Ölmek | Yaylar, elektrik kontakları, diyafram |
Bakır (90–10) |
C70600 | 90 İle - 10ni | Gerilme: 250 MPa Uzama: 40 % Olağanüstü biyo -kaldırma direnci |
Kum, Merkezkaç, Sürekli | Deniz suyu ısı değiştiricileri, deniz boruları |
| Bakır (70–30) | C71500 | 70 İle - 30ni | Gerilme: 300 MPa Üstün klorür ve erozyon direnci |
Kum, Sürekli, Merkezkaç | Kondens tüpleri, açık deniz donanımı |
| Berilyum Bakır | C17200 | 98 İle - 2be | Gerilme: 1400MPA'ya kadar (yaşlı) İletkenlik: 22 %IACS |
Yatırım, Sakin olmak, Ölmek | Yüksek güvenilirlik yayları, Parksız araçlar, konnektörler |
| Silikon Bronz | C65500 | 95 - 5SI ile | Gerilme: 310 MPa Deniz/kimyasalda korozyona dayanıklı |
Kum, Yatırım, Kabuk Kalıplama | Dekoratif donanım, gemi parçaları |
5. Çözüm
Bakır ve bakır alaşımlı dökümhaneler, zengin bir döküm yöntemini sunar - her dengeleme maliyet, kesinlik, mekanik performans, Ve üretim hacmi.
Süreç nüanslarını anlayarak - kalıp malzemeleri ve termal yönetimden alaşım davranışına kadar - mühendisler parça tasarımını optimize edebilir, hurda en aza indir, ve güvenilir performans sağlayın.
Teknolojiler gibi katkı maddesi kalıp imalatı Ve gerçek zamanlı simülasyon olgun, Bakır döküm gelişmeye devam edecek, Yüksek performanslı üretimdeki kritik rolünün sürdürülmesi.
Şu tarihte: BU, Alaşımın seçildiği veya döküm sonrası tedavinin uygulandığından emin olmak için projenizi tasarım sürecinin başlarında tartışmaktan mutluluk duyuyoruz, Sonuç, mekanik ve performans özelliklerinizi karşılayacaktır.
Gereksinimlerinizi tartışmak için, e -posta [email protected].
SSS
Tüm bakır alaşımları kalıp döküm olabilir mi?
HAYIR. Yalnızca belirli alaşımlar alüminyum bronzlar, yüksek gerilimli pirinçler, Ve silikon pirinçler için uygun döküm Yüksek basınçlar ve hızlı soğutma nedeniyle.
Gibi alaşımlar fosfor bronz veya gunmetal kum veya soğuk döküm için daha uygundur.
Santrifüj ve chill döküm arasındaki fark nedir?
- Savurma döküm Erimiş metali kalıbın içine itmek için dönme kuvveti kullanır, yoğun üretmek, Kusursuz bileşenler (Borular için ideal, burçlar, ve kollar).
- Chill döküm Yüzeyi hızla katılaştırmak için statik metal kalıplar kullanır, mekanik özelliklerin iyileştirilmesi ve tane boyutunu azaltmak - özellikle etkili teneke bronzlar.
Yüksek hacimli bakır alaşım çubukları için neden sürekli döküm tercih edilir??
Sürekli döküm Tutarlı kalite sunar, Mükemmel mekanik özellikler, ve düşük hurda oranları.
İçin en uygun fosfor bronz, gunmetal, Ve kurşunlu bronz kütükler, özellikle yuvarlanma veya ekstrüzyon işlemleriyle entegre edildiğinde.
Bakır alaşımlarını döktükten sonra hangi işlem sonrası gereklidir??
Döküm yöntemine ve alaşımına bağlı olarak, İşleme sonrası içerebilir:
- Stres giderme veya yaşlanma için ısı işlemi (özellikle berilyum bakır için)
- Kritik yüzeyler veya sıkı toleranslar için işleme
- Korozyon koruması veya estetik için parlatma veya kaplama gibi yüzey kaplaması
