5 Các loại Phụ cấp Mẫu trong Đúc

1. Giới thiệu

Các khoản phụ cấp theo mẫu là cơ bản để đúc kim loại, đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế bất chấp các hành vi vốn có của vật liệu và quy trình.

Đúc kim loại có thể bị co ngót, giãn nở nhiệt, ma sát khuôn, và yêu cầu xử lý sau, làm cho việc sửa đổi kích thước mẫu trước khi sản xuất là điều cần thiết.

Hiểu và áp dụng các khoản phụ cấp chính xác sẽ cải thiện độ chính xác về kích thước, bề mặt hoàn thiện, và hiệu suất cơ học, giảm phế liệu, và tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.

2. Phụ cấp mẫu là gì?

phụ cấp mẫu là những điều chỉnh kích thước có chủ ý được thực hiện đối với các mẫu đúc để bù đắp cho những thay đổi có thể dự đoán được xảy ra trong quá trình đúc.

Khi kim loại nóng chảy đông cứng lại và nguội đi, kích thước của nó không khớp chính xác với mẫu ban đầu do các yếu tố như sự co lại, biến dạng, ma sát khuôn, và các hoạt động xử lý hậu kỳ.

Các khoản phụ cấp theo mẫu đảm bảo rằng đúc xong đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.

Về bản chất, các khoản phụ cấp cho mẫu là những “chỉnh sửa” tích hợp được áp dụng cho một mẫu để giải thích:

• Co ngót kim loại Trong quá trình hóa rắn
• Hoạt động gia công hoặc hoàn thiện loại bỏ vật liệu
• Góc nháp cần thiết để loại bỏ nấm mốc dễ dàng
• Biến dạng hoặc cong vênh trong quá trình làm mát
• Các lớp bổ sung từ lớp phủ, mạ, hoặc xử lý nhiệt

Bằng cách tính toán và áp dụng cẩn thận các khoản phụ cấp này, các xưởng đúc có thể sản xuất vật đúc chính xác kích thước, chức năng, và hiệu quả chi phí, ngay cả đối với các hình dạng phức tạp hoặc các thành phần có độ chính xác cao.

Phụ cấp được thiết kế hợp lý giúp giảm việc làm lại, Tỷ lệ phế liệu, và nâng cao hiệu quả sản xuất tổng thể.

3. Các loại Phụ cấp Mẫu

Phụ cấp mẫu là sửa đổi chiều có chủ ý áp dụng cho các mẫu đúc để đảm bảo rằng các vật đúc cuối cùng Tuân thủ chính xác yêu cầu thiết kế, bù đắp cho hành vi vật chất trong quá trình hóa rắn, và chứa hoạt động sau đúc.
Mỗi loại phụ cấp đều có mục đích riêng biệt, giải quyết các hiện tượng cụ thể trong quá trình đúc.
Các khoản phụ cấp được thiết kế phù hợp là cần thiết cho giảm thiểu khuyết điểm, giảm việc làm lại, và đảm bảo hiệu suất chức năng của các thành phần đúc.

Trợ cấp co ngót

• Mục đích: Để bù đắp cho sự co lại của kim loại trong quá trình đông đặc và làm nguội.
  Không có trợ cấp co ngót, vật đúc sẽ nhỏ hơn dự định, có khả năng không đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.
  Trợ cấp co ngót đảm bảo Độ chính xác kích thước, phù hợp với chức năng, và khả năng tương thích với các bộ phận giao phối.

  

• Cơ chế:
  Trợ cấp hao hụt bù đắp cho giảm thể tích trong quá trình hóa rắn và làm mát.

• • Co rút chất lỏng: Khi kim loại nóng chảy nguội đến nhiệt độ rắn, Các nguyên tử di chuyển gần nhau hơn, gây ra một giảm mật độ.
    Vị trí đặt ống nâng đảm bảo rằng kim loại nóng chảy từ bộ phận cấp liệu nuôi dưỡng các khu vực bị thu hẹp, ngăn ngừa sâu răng.
  • Co rút rắn: Sự co lại tiếp tục xảy ra khi kim loại đông đặc nguội đến nhiệt độ môi trường.
    Mẫu quá khổ giải thích điều này bằng cách mở rộng kích thước mẫu ban đầu tỷ lệ thuận với tốc độ co ngót cụ thể của vật liệu.
  • Độ dốc nhiệt và độ dày phần: Phần dày hơn nguội chậm hơn, dẫn đến sự co rút khác biệt.
    Thiết kế mẫu phù hợp kết hợp biến quá khổ, đảm bảo kích thước đồng đều trên các vùng mỏng và dày.

Ví dụ về độ co ngót theo vật liệu cụ thể:

Ý nghĩa: Dự đoán độ co rút chính xác ngăn ngừa khuyết điểm thích độ xốp, vết nứt, hoặc không phù hợp, đặc biệt ở hàng không vũ trụ, ô tô, và các thành phần công nghiệp.

Phụ cấp gia công

• Mục đích: Để cung cấp thêm vật liệu trên các bề mặt quan trọng để đảm bảo rằng gia công sau đúc đạt được kích thước cuối cùng chính xác và chất lượng bề mặt.
  Không có trợ cấp gia công, đúc có thể thất bại dung sai kích thước do độ nhám bề mặt, khuôn bất thường, hoặc các biến thể co ngót nhỏ.

  

• Cơ chế:
  Phụ cấp gia công cung cấp vật liệu bổ sung trên các bề mặt chức năng để bù đắp cho:

• • Bề mặt không đều: Khuôn cát hoặc khuôn đầu tư gây ra độ nhám và sai lệch kích thước nhỏ. Độ dày thêm cho phép loại bỏ vật liệu để đạt được dung sai chính xác.
  • Chỉnh sửa sau khi đúc: Các biến thể co ngót, cong vênh nhỏ, hoặc các khuyết tật cục bộ được sửa chữa trong quá trình gia công, đảm bảo hình dạng cuối cùng phù hợp với thiết kế kỹ thuật.
  • Loại bỏ có thể dự đoán được: Các mẫu bao gồm một độ dày tính toán trước để quay, xay xát, hoặc mài, đảm bảo độ sâu gia công đồng đều và tránh cắt quá mức.

• Phạm vi điển hình: 1–5 mm tùy theo yêu cầu về vật liệu và dung sai.
• Sự va chạm: Đảm bảo tính toàn vẹn chức năng của các bộ phận chính xác như bánh răng, trục, hoặc mặt bích.

Dự thảo trợ cấp

• Mục đích: Để kích hoạt loại bỏ mô hình một cách trơn tru và không bị hư hại từ khoang khuôn.
  Phụ cấp dự thảo ngăn cản cạo, rách, hoặc phá vỡ các bức tường khuôn, có thể dẫn đến khuyết tật bề mặt hoặc độ không chính xác về kích thước.

• Cơ chế:
  Phụ cấp hối phiếu giới thiệu một côn nhẹ trên bề mặt thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng của mẫu:

• • Giảm ma sát: Độ côn giảm ma sát giữa các bức tường khuôn rắn và mẫu trong quá trình khai thác.
  • Giảm thiểu hư hỏng khuôn: Ngăn ngừa rách, kéo dài, hoặc nứt khuôn cát hoặc khuôn vỏ, duy trì tính toàn vẹn của khoang.
  • Lực lượng loại bỏ thống nhất: Đảm bảo rằng các bức tường mỏng và các chi tiết phức tạp không bị dính, cho phép độ chính xác kích thước nhất quán qua nhiều lần đúc.
  • Tối ưu hóa góc: Góc nghiêng được xác định dựa trên loại kim loại, vật liệu khuôn, và chiều cao tường, thường là 1–3° đối với kim loại, cao hơn đối với nhựa hoặc nhựa.

• Sự va chạm: Giảm tỷ lệ từ chối, giảm thiểu mài mòn khuôn, và cho phép độ lặp lại cao trong sản xuất, đặc biệt là đối với vật đúc phức tạp hoặc cao.

Phụ cấp biến dạng

• Mục đích: Để bù đắp cho biến dạng hình học gây ra bởi làm mát không đều, căng thẳng nội bộ, hoặc sự co rút khác biệt.
  Không có trợ cấp biến dạng, vật đúc có thành dài hoặc mỏng có thể bị cong vênh, xoắn, hoặc uốn cong, dẫn đến sự lệch lạc, vấn đề lắp ráp, hoặc từ chối.

• Cơ chế:
  Tài khoản trợ cấp bóp méo cho biến dạng do làm mát không đều hoặc ứng suất dư:

• • Độ dốc co nhiệt: Khi các phần dày và mỏng nguội đi ở tốc độ khác nhau, ứng suất bên trong có thể gây cong vênh hoặc uốn cong. Các mẫu được định dạng trước sẽ chống lại sự biến dạng dự kiến.
  • Thư giãn căng thẳng: Bằng cách dự đoán mô hình ứng suất dư, mẫu được thiết kế có chủ ý với hình học giúp khôi phục hình dạng mong muốn sau khi làm mát.
  • Điều chỉnh dựa trên mô phỏng: Các xưởng đúc hiện đại sử dụng mô phỏng nhiệt và kết cấu để dự đoán độ méo và tính toán độ lệch mẫu chính xác.

• Ứng dụng: Quan trọng ở thành phần bất đối xứng, khung lớn, và vỏ tuabin.

Phụ cấp rap

• Mục đích: Để tính đến phóng to hoặc biến dạng nhẹ các lỗ nấm mốc gây ra bởi lực tác dụng khi loại bỏ mẫu (đọc rap).
  Nếu không có khoản trợ cấp này, những bức tường mỏng hoặc lõi phức tạp có thể sụp đổ hoặc biến dạng, ảnh hưởng đến độ chính xác về chiều.

• Cơ chế:
  Trợ cấp rap bù đắp cho sự mở rộng khoang do lực cơ học gây ra trong quá trình loại bỏ mẫu:

• • Buộc chuyển giao: Khi mẫu được trích xuất, năng lượng được truyền tới vật liệu khuôn, nén nhẹ hoặc kéo căng thành khuôn.
  • Phản ứng cụ thể về vật liệu: Khuôn cát rời hoặc khuôn vỏ mịn có thể biến dạng dưới lực ép.
    Mô hình là hơi nhỏ ở những khu vực quan trọng sao cho khoang phù hợp với kích thước thiết kế sau khi gõ.
  • Bảo vệ tường mỏng: Đảm bảo các tính năng tinh tế vẫn còn nguyên vẹn, ngăn chặn vỡ hoặc sai sót bề mặt trong quá trình tháo khuôn.

• Ứng dụng: Đặc biệt quan trọng đối với khuôn cát xanh và hình học phức tạp.

Phụ cấp gia công hoặc hoàn thiện cho lớp phủ hoặc mạ

• Mục đích: Để cung cấp thêm tài liệu cho bù đắp tổn thất vật chất trong lúc hoàn thiện bề mặt, mạ điện, hoặc lớp phủ cứng.
  Điều này đảm bảo quá trình đúc cuối cùng vẫn nằm trong dung sai kích thước sau khi loại bỏ lớp phủ hoặc lắng đọng.

• Cơ chế:
  Phụ cấp hoàn thiện đảm bảo rằng vật liệu được loại bỏ trong quá trình xử lý bề mặt không ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước:

• • Lắng đọng hoặc loại bỏ vật liệu: mạ điện, bức vẽ, hoặc đánh bóng có thể thay đổi kích thước bề mặt.
    Độ dày thêm trên mẫu đảm bảo kích thước cuối cùng vẫn nằm trong dung sai sau khi phủ hoặc hoàn thiện.
  • Phụ cấp đồng phục: Các mẫu bao gồm một ký quỹ được tính toán, thông thường là 0,05–0,2 mm, để phù hợp với sự thay đổi của quá trình.
  • Quan trọng đối với dung sai chặt chẽ: Đặc biệt quan trọng đối với hàng không vũ trụ, ô tô, hoặc các bộ phận trang trí ở đâu tính toàn vẹn bề mặt và độ chính xác kích thước rất quan trọng.

• Giá trị điển hình: 0.05–0,2 mm tùy thuộc vào loại lớp phủ và độ dày.
• Ứng dụng: Trang trí ô tô, linh kiện hàng không vũ trụ, hoặc phần cứng trang trí yêu cầu chất lượng bề mặt cao và khả năng chống ăn mòn.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến phụ cấp mẫu

Phụ cấp mẫu là điều chỉnh kích thước có chủ ý áp dụng cho các mẫu đúc để đảm bảo rằng vật đúc cuối cùng đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.

Mức độ và loại phụ cấp phụ thuộc vào sự kết hợp của tính chất vật chất, Phương pháp đúc, hình học, và yêu cầu xử lý sau.

Thuộc tính vật liệu

• Sự mở rộng và co thắt nhiệt: Kim loại và hợp kim nở ra khi nóng lên và co lại khi đông đặc.
  Các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao như thép không gỉ và thép cacbon cao có thể yêu cầu độ co ngót lớn hơn so với các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp như nhôm hoặc kẽm.
• Hành vi hóa rắn: Vật liệu có độ co rút từ chất lỏng sang chất rắn đáng kể (ví dụ., thép mangan, kẽm) yêu cầu các khoản phụ cấp chính xác để ngăn chặn các khoảng trống bên trong hoặc sự không chính xác về kích thước.
• Biến đổi pha: Hợp kim trải qua quá trình biến đổi trạng thái rắn (ví dụ., sự hình thành ngọc trai trong thép) có thể bị co rút thêm, ảnh hưởng đến việc tính toán phụ cấp.

Phương pháp đúc

• Đúc cát vs. Đúc đầu tư: Khuôn cát xốp hơn và dễ nén hơn, thường làm giảm nhu cầu về trợ cấp dự thảo, trong khi đó việc đúc mẫu bằng khuôn gốm cứng đòi hỏi phải tính toán cẩn thận dự thảo và độ co ngót.
• vĩnh viễn vs. Khuôn tiêu hao: Khuôn tiêu hao (ví dụ., cát xanh hoặc sáp bị mất) có thể yêu cầu các khoản phụ cấp lớn hơn cho cả độ co ngót và biến dạng, trong khi khuôn vĩnh viễn (thép hoặc gang) ổn định về kích thước, cho phép dung sai chặt chẽ hơn.

Hình học và độ dày mặt cắt

• Hình dạng phức tạp: Tường mỏng, xương sườn dài, hoặc các khoang sâu có thể gây ra hiện tượng làm mát không đều và co ngót cục bộ, đòi hỏi phải có sự cho phép về biến dạng và đọc rap.
• Phần biến thể: Sự khác biệt lớn về độ dày phần có thể dẫn đến độ co rút khác nhau; phần dày đông cứng chậm hơn, có khả năng gây ra vết chìm, trong khi các phần mỏng hơn có thể nguội đi nhanh chóng và co lại ít hơn.

Yêu cầu gia công và hoàn thiện

• Phụ cấp gia công: Các bộ phận sẽ trải qua quá trình gia công sau đúc (ví dụ., mặt bích, Bề mặt mang) yêu cầu thêm vật liệu, thường là 1–3 mm tùy thuộc vào hợp kim và quy trình gia công.
• Phụ cấp lớp phủ hoặc mạ: Các khoản phụ cấp bổ sung có thể được thêm vào để bù cho độ dày của lớp phủ, anod hóa, hoặc hoạt động mạ.

Xử lý và loại bỏ mẫu

• Dự thảo Phụ cấp: Các mẫu phải bao gồm các góc nghiêng để cho phép lấy ra khỏi khuôn một cách trơn tru mà không làm hỏng khoang khuôn.
  Dự thảo yêu cầu thay đổi tùy theo loại khuôn và vật liệu: 1–3° đối với kim loại trong khuôn cát, 2–5° cho khuôn đầu tư cứng nhắc.
• Phụ cấp rap: Lực quá mạnh trong quá trình loại bỏ khuôn có thể gây biến dạng; mức cho phép có thể bù đắp cho những biến dạng nhẹ của khuôn trong quá trình phóng.

Điều kiện môi trường và quy trình

• Nhiệt độ và độ ẩm: Vật liệu khuôn như cát hoặc thạch cao giãn nở hoặc co lại theo độ ẩm, ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước.
• Thực hành đúc: Tốc độ làm mát, Nước nén, và việc làm nóng trước khuôn có thể ảnh hưởng một cách tinh vi đến giới hạn của mẫu, đặc biệt là trong đúc có độ chính xác cao hoặc quy mô lớn.

5. Những thách thức chung và thực tiễn tốt nhất

Phụ cấp mẫu là cần thiết để đảm bảo vật đúc chính xác, nhưng áp dụng chúng không đúng cách có thể dẫn đến lỗi chiều, khiếm khuyết, và chi phí gia tăng.

6. Phần kết luận

Phụ cấp mẫu là quan trọng để đúc thành công, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác kích thước, Hiệu suất cơ học, và hiệu quả sản xuất.

Hiểu và áp dụng **năm loại chính—sự co ngót, gia công, bản nháp, biến dạng, và phụ cấp rap/lớp phủ—**giúp các kỹ sư và chuyên gia xưởng đúc tạo ra sản phẩm chất lượng cao, Đúc không khuyết tật.

Việc tích hợp các khoản phụ cấp với mô phỏng hiện đại và kiểm soát chất lượng mạnh mẽ đảm bảo nhất quán, sản xuất tiết kiệm chi phí, ngay cả đối với hình học phức tạp và vật liệu hiệu suất cao.

 

Câu hỏi thường gặp

Phụ cấp mẫu quan trọng nhất là gì?

Mức độ hao hụt là quan trọng nhất, vì nó trực tiếp giải quyết sự co thể tích của kim loại trong quá trình làm mát.

Độ co ngót cho phép không chính xác dẫn đến vật đúc có kích thước nhỏ hơn, thường bị loại bỏ hoặc yêu cầu sửa chữa hàn tốn kém.

Cách tính trợ cấp hao hụt?

Mức độ co ngót được tính theo tỷ lệ phần trăm tuyến tính của kích thước danh nghĩa của vật đúc:

Kích thước mẫu = Kích thước danh nghĩa × (1 + tỷ lệ co ngót). Ví dụ, Một 100 phần gang xám mm (1.0% sự co lại) yêu cầu một 101 mẫu mm.

Tại sao phụ cấp dự thảo lại cần thiết?

Dung sai dự thảo ngăn ngừa hư hỏng khuôn và biến dạng mẫu trong quá trình loại bỏ.

Không có dự thảo, ma sát giữa mẫu và cát khuôn có thể gây xói mòn cát hoặc vỡ mẫu, dẫn đến vật đúc bị lỗi.

Cần bao nhiêu trợ cấp gia công để đúc đầu tư?

Vật đúc đầu tư có bề mặt đúc mịn (RA 1.6-3,2 m), vì vậy trợ cấp gia công nhỏ hơn (0.5–1,5 mm đối với bề mặt bên ngoài) so với đúc cát (2Mạnh4 mm).

Khi nào cần trợ cấp biến dạng?

Cần có sự cho phép biến dạng cho sự bất đối xứng, vách mỏng, hoặc đúc thép carbon cao, nơi làm mát không đồng đều hoặc biến đổi pha gây cong vênh. Nó thường được xác định thông qua mô phỏng hoặc thử nghiệm.

Phụ cấp đọc rap là gì, và tại sao nó lại nhỏ?

Mức cho phép rap bù đắp cho việc mở rộng khoang khuôn trong quá trình rap mẫu.

Nó nhỏ (0.1Hàng0,5 mm) bởi vì những thay đổi về khoang do gõ gây ra là tối thiểu so với độ co ngót hoặc dung sai gia công.