Dung sai đúc theo các quy trình đúc khác nhau

MỘT Di chuyển dung sai Chỉ định độ lệch cho phép giữa một tính năng danh nghĩa và kích thước thực tế.

Ví dụ, dung sai ± 0,5 mm trên 100 kích thước mm có nghĩa là phần hoàn thành có thể đo được ở bất cứ đâu giữa 99.5 mm và 100.5 mm.

Ảnh hưởng chính xác như vậy Thành phần phù hợp, Hiệu suất cơ học, Và Độ tin cậy lắp ráp.

Đồng thời, Mỗi phần mười của một milimet đã loại bỏ ngân sách dung sai có thể Tăng chi phí nấm mốc lên 10 %, tăng tỷ lệ phế liệu lên tới 15%, Và Thêm hai đến bốn tuần thời gian dẫn công cụ.

Bài viết này khảo sát một loạt các quy trình đúc màu xanh lá cây và ĐẾN đúc chết“Và định lượng khả năng chịu đựng điển hình của chúng.

Chúng tôi cũng sẽ xem xét ISO 8062 và các tiêu chuẩn ngành khác, Đề cương cần thiết Tùy chọn mô hình và gia công,

và đề nghị điều tra Và Thống kê - Bộ điều khiển Các phương pháp giúp bạn đạt được sự cân bằng tối ưu giữa chi phí và độ chính xác.

1. Hiểu dung sai trong việc đúc

Trước khi chọn một quy trình, làm rõ những khái niệm nền tảng này:

• Sức chịu đựng là tổng số biến thể cho phép trong một chiều.
• Phụ cấp Là cố tình quá khổ hoặc không được xây dựng để tạo ra sự co rút, bản nháp, hoặc gia công tiếp theo.
• Phù hợp mô tả cách hai phần giao phối tương tác, từ giải phóng mặt bằng phù hợp (lỏng lẻo) ĐẾN Sự can thiệp phù hợp (chặt).

Hơn thế nữa, dung sai đúc có thể là tuyến tính (ví dụ., ±0,5 mm) hoặc hình học (ví dụ., hình tròn, vuông góc), được xác định bằng cách sử dụng GD&T biểu tượng.

Nhớ: Mỗi lớp dung sai Bạn chỉ định có thể dịch thành các tác động chi phí và lịch trình rõ ràng.

Do đó, Lập kế hoạch trả trước cẩn thận, phù hợp với đối tác sản xuất của bạn, khả năng.

2. Tiêu chuẩn và danh pháp

Trước khi chỉ định dung sai, Bạn cần một ngôn ngữ chung. Tiêu chuẩn quốc tế và khu vực xác định cả hai chiều Và hình học Dung lượng đúc, Vì vậy, các nhà thiết kế và xưởng đúc có thể nói với độ chính xác.

ISO 8062 Di chuyển dung sai (CT) và dung sai đúc hình học (GCT)

ISO 8062-3 Xác định Dung sai đúc kích thước (DCT) lớp từ CT1 bởi vì CT16, trong đó số CT thấp hơn tương ứng với dung sai As Cast chặt chẽ hơn. Trong thực tế:

• CT1–CT4 (± 0,05 bóng0.3 % thứ nguyên) phù hợp với các bộ phận đúc chính xác cao và các bộ phận được đúc thành vĩnh viễn.
• CT5, CT9 (± 0,1 Ném0.8 %) Áp dụng cho đầu tư và đúc vỏ đạn.
• CT10–CT14 (± 0,4 .2.0 %) Bao gồm các phương pháp đúc cát khác nhau.
• CT15–CT16 (± 2,5 bóng3,5 %) Phục vụ các vật đúc rất lớn hoặc không quan trọng.

Ví dụ, trên a 200 tính năng mm:

• MỘT CT4 một phần có thể giữ ± 0,6 mm,
• Trong khi a CT12 Đúc cát có thể cho phép ± 4 mm.

Bổ sung các lớp CT, ISO 8062-2 Xác định Dung sai đúc hình học (GCT)Hình thức bảo vệ (độ phẳng, hình tròn), định hướng (vuông góc, song song), và vị trí (vị trí thực sự).

Mỗi lớp GCT (G1THER G8) Các lớp điều khiển hình học lên phong bì chiều CT danh nghĩa.

Khu vực & Thông số kỹ thuật của ngành

Trong khi ISO cung cấp khung toàn cầu, Nhiều ngành tham khảo các tiêu chuẩn phù hợp:

NADCA (Hiệp hội đúc chết Bắc Mỹ):

• Bình thường sức chịu đựng: ± 0,25 mm mỗi 100 mm (khoảng. ISO CT3 -CT4).
• Độ chính xác sức chịu đựng: ± 0,10 mm mỗi 100 mm (khoảng. ISO CT1, CT2).
• NADCA cũng định nghĩa các lớp riêng biệt cho chiều cao, hố, Và độ phẳng dung sai cụ thể cho các vật liệu đúc như kẽm, nhôm, và magiê.

SFSA 2000 (Người sáng lập thép của Hiệp hội Hoa Kỳ):

• Cung cấp dung sai đúc cát khác nhau ± 0,4 Từ1,6 mm mỗi 100 mm, Tùy thuộc vào loại khuôn (Cây cát xanh vs. Nhựa liên kết).
• Bảng của nó tương ứng với ISO CT11, CT13.

BS 6615 (Tiêu chuẩn của Anh cho Foundry)

• Bao gồm cát, vỏ bọc, Và sự đầu tư quá trình.
• Phụ cấp điển hình:

• • Đúc cát ± 0,5, 2,0 mm/100 mm (CT11, CT14)
  • Vỏ đúc ± 0,2, 0,8 mm/100 mm (CT8, CT12)
  • Đúc đầu tư ± 0,1, 0,5 mm/100 mm (CT5, CT9)

3. Bảng dung sai (đơn vị: mm)

Bảng sau đây liệt kê tổng giá trị dung sai tối đa cho các lớp CT khác nhau (Lớp dung sai CT1THER CT16) Trong các phạm vi kích thước cơ bản khác nhau.

4. Tổng quan về các quy trình đúc chính

Các quy trình đúc rơi vào ba loại rộngcó thể sử dụng - Mold, vĩnh viễn - điểm/áp lực - điều khiển, Và Kỹ thuật đặc biệtCung cấp khả năng dung nạp riêng biệt, bề mặt hoàn thiện, và cấu trúc chi phí.

Phương pháp-Mold có thể sử dụng

Đúc cát xanh

Đúc cát xanh vẫn là phương pháp kinh tế và linh hoạt nhất cho các bộ phận lớn hoặc đơn giản.

Xưởng đúc trộn cát silica, Đất sét, và độ ẩm để tạo thành khuôn có năng suất điển hình ISO CT11, CT14 dung sai ± 0,5 …2,0% của bất kỳ chiều nào (tức là, ± 0,5, 2,0 mm trên 100 mm).

Hoàn thiện bề mặt thường phạm vi RA 6 trận12 μm, và chi phí công cụ ở mức thấp (thường <$500 mỗi mẫu).

Liên kết hóa học & Không nướng cát

Nâng cấp thành khuôn cát liên kết nhựa hoặc không nướng làm thắt chặt dung sai để CT9, CT12 (± 0,3 …1,2%), Cải thiện sức mạnh khuôn, và giảm rửa sạch.

Độ nhám bề mặt giảm xuống RA 3-6 m, Làm cho các phương pháp này phù hợp với các phần phức tạp trung bình trong đó độ chính xác cát màu xanh lá cây chứng minh.

Sự đầu tư (Mất sáp) Đúc

Đúc đầu tư, còn được gọi là wax bị mất, tạo ra các hình dạng phức tạp và các bức tường mỏng với CT5, CT9 dung sai của người khác ± 0,1 (± 0,1 Ném0,5 mm mỗi 100 mm).

Của nó Hoàn thiện bề mặt tuyệt vời (RA 0,8-2,0 m) và khả năng duy trì chi tiết tốt biện minh cho chi phí công cụ cao hơn (Thường thì $ 2.000 $ 10.000 mỗi mẫu) trong ngành hàng không vũ trụ, thuộc về y học, và ứng dụng công nghiệp cao cấp.

Đúc trong vòng

Đúc trong vòng Kết hợp các mô hình có thể sử dụng với cát không có, Cung cấp CT10–CT13 khả năng (± 0,4 …1,5%).

Trong khi hoàn thiện bề mặt (RA 4-8 m) và kiểm soát thứ nguyên rơi giữa đúc xanh và đúc đầu tư, Phương pháp này vượt trội trong việc sản xuất phức tạp, Các tập hợp một mảnh không có lõi.

Vĩnh viễn-mold & Phương pháp điều khiển áp lực

Đúc chết (Nóng & Buồng lạnh)

Đúc khuôn mang lại khả năng chịu đựng chặt chẽ nhấtCT1–CT4, hoặc ± 0,05 …0,3% thứ nguyên (± 0,05 Ném0,3 mm mỗi 100 mm).

Phạm vi hoàn thiện bề mặt điển hình RA 0,5-1,5 μm. Chi phí công cụ trả trước cao (Thường thì 10.000 đô la, 200.000 đô la mỗi người chết) trả hết Thời gian chu kỳ nhanh như 15 trận60 giây và độ lặp lại tuyệt vời cho nhôm, kẽm, và các bộ phận magiê.

Trọng lực chết & Đúc chết áp suất thấp

Trọng lực và đúc chết áp suất thấp, Sử dụng khuôn kim loại có thể tái sử dụng, đạt được CT2-T6 dung sai (± 0,1) với RA 1-4 m kết thúc.

Bởi vì chúng hoạt động mà không có tốc độ tiêm cao, Những phương pháp này làm giảm độ xốp và tăng cường các thành phần.

Kỹ thuật đặc biệt

Đúc ly tâm

Bằng cách quay khuôn ở 200 trận2.000 RPM, Lực lượng đúc ly tâm kim loại nóng chảy ra bên ngoài, Sản xuất các bức tường và vòng ống dày đặc. Dung sai xuyên tâm rơi vào CT3 CT8 (± 0,1).

Bề mặt hoàn thiện thường nằm ở RA 3-8 m, và làm mát định hướng giúp tăng cường tính chất cơ học trong vòng bi và đường ống nặng.

Thạch cao & Đúc gốm đúc

Khuôn thạch cao và gốm, hầu như được sử dụng cho nghệ thuật, trang sức, và các bộ phận hàng không vũ trụ hàng loạt cung cấp CT6, CT9 dung sai (± 0,2–0,8%) Và RA 2-5 m kết thúc.

Mặc dù chậm và đắt hơn cát, Các quy trình này phù hợp với chi tiết tốt và hợp kim đặc biệt.

5. Khả năng dung nạp bằng cách đúc quá trình

Trong phần này, Chúng tôi trình bày một cái nhìn hợp nhất về từng quy trình điển hình ISO 8062 CT Lớp,

nó tương ứng Dung sai tuyến tính (theo tỷ lệ phần trăm của kích thước và trong milimet trên 100 mm), và một đại diện bề mặt hoàn thiện.

6. Các yếu tố ảnh hưởng đến dung sai đúc

Dung sai đúc không phải là tính chất cố định của một quá trình, chúng là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa hành vi vật chất, Thiết kế dụng cụ, Quy trình tham số, và một phần hình học.

Thuộc tính vật liệu

Loại kim loại hoặc hợp kim ảnh hưởng trực tiếp đến sự co rút, tính dễ chảy, và độ ổn định kích thước.

• Tốc độ co thắt nhiệt: Kim loại co lại khi làm mát. Ví dụ:

• • Sắt xám: ~ 1,0%
  • Nhôm hợp kim: ~ 1,3%
  • Hợp kim kẽm: ~ 0,7%
  • Thép: ~ 2,0% (thay đổi theo hàm lượng carbon)

Co rút cao hơn dẫn đến độ lệch chiều hơn trừ khi được bù bằng thiết kế dụng cụ.

• Tính lưu động và hành vi hóa rắn:

• • Kim loại với Tính trôi chảy cao hơn (ví dụ., nhôm, đồng) lấp đầy khuôn chính xác hơn.
  • Sự hóa rắn nhanh chóng Trong các phần mỏng hoặc kim loại có độ chứa thấp có thể gây ra khoảng trống và co ngót không đồng đều.

• Hiệu ứng hợp kim:

• • Silicon trong gang cải thiện tính trôi chảy nhưng cũng làm tăng sự mở rộng.
  • Niken Và crom Tăng cường độ ổn định kích thước trong thép.

Các biến khuôn và dụng cụ

Hệ thống khuôn thường là tác nhân lớn nhất cho sự thay đổi chiều như đúc.

• Độ chính xác mẫu:

• • CNC Machined Các mẫu đạt được khả năng chịu đựng tốt hơn nhiều so với các mẫu được làm thủ công.
  • Mặc theo thời gian làm suy giảm độ chính xác, đặc biệt là trong đúc cát khối lượng lớn.

• Dự thảo góc:

• • Bắt buộc phải phát hành đúc từ khuôn, Các góc điển hình là:

• • • 1° 3 ° cho các bề mặt bên ngoài
    • 5° 8 ° cho các khoang bên trong

• • Dự thảo quá mức bổ sung sự thay đổi kích thước và phải được tính.

• Độ cứng và mở rộng khuôn:

• • Khuôn cát có thể nén và mở rộng dưới nhiệt, ảnh hưởng đến dung sai.
  • Kim loại chết (trong khuôn đúc) ổn định kích thước hơn, hỗ trợ dung sai chặt chẽ hơn.

• Độ dẫn nhiệt:

• • Làm mát nhanh (ví dụ., Khuôn kim loại) giảm thiểu biến dạng.
  • Làm mát chậm (ví dụ., khuôn gốm hoặc thạch cao) cho phép nhiều thời gian hơn cho sự co lại và biến dạng vật liệu.

Thông số quy trình

Làm thế nào kim loại được đổ, củng cố, và làm mát thay đổi đáng kể kích thước cuối cùng.

• Nhiệt độ đổ:

• • Quá nóng làm tăng xói mòn nấm mốc và phóng đại co rút.
  • Không đủ dẫn đến việc làm đầy nấm mốc kém và đóng cửa lạnh.

• Thiết kế Gating và Risering:

• • Gating kém có thể gây ra nhiễu loạn và không khí, dẫn đến độ xốp và biến dạng.
  • Các risers không đủ dẫn đến các khoang co lại làm giảm tính toàn vẹn hình học.

• Tốc độ làm mát và kiểm soát hóa rắn:

• • Các kỹ thuật như ớn lạnh, trút giận, Và Khu vực làm mát kiểm soát Giúp tinh chỉnh độ chính xác về chiều.
  • Trong các phần dày hơn, Sự hóa rắn không đồng đều có thể gây ra sự co rút khác biệt Và cong vênh.

• Độ dày và độ phức tạp của phần:

• • Phần mỏng mát nhanh hơn, dẫn đến kích thước hạt nhỏ hơn và kiểm soát chiều tốt hơn.
  • Hình học phức tạp với độ dày tường khác nhau dễ bị Điểm nóng Và căng thẳng nội bộ, ảnh hưởng đến hình dạng cuối cùng.

Kích thước một phần và hình học

Các bộ phận lớn hơn tích lũy nhiều ứng suất nhiệt và cơ học, dẫn đến tăng biến dạng:

• MỘT 1000 MM thép đúc có thể thay đổi ± 3 trận5 mm, trong khi một 100 mm phần nhôm có thể duy trì ± 0,1 mm khi đúc đầu tư.
• Các bộ phận không đối xứng thường làm cong do làm mát không cân bằng và dòng kim loại không đồng đều.
• Kết hợp Độ dày tường đồng đều, xương sườn, Và Chuyển đổi tròn Tăng cường dự đoán kích thước.

Bảng tóm tắt - Các yếu tố chính & Tác động điển hình

Nhân tố	Tác động điển hình đến khả năng chịu đựng
Sự co ngót nhiệt của vật liệu	+0.7% ĐẾN +2.5% độ lệch so với kích thước khuôn
Độ chính xác mẫu (Hướng dẫn sử dụng vs CNC)	± 0,5 mm đến ± 0,05 mm phương sai
Dự thảo yêu cầu góc	Thêm 0,1 …1 mm mỗi 100 mm độ sâu
Đổ độ lệch nhiệt độ (± 50 ° C.)	Sự thay đổi chiều lên đến ± 0,2 mm
Biến thể độ dày tường	Có thể gây ra biến dạng ± 0,3 .0,6 mm
Mở rộng khuôn (cát vs kim loại)	± 0,1 mm đến ± 1,0 mm tùy thuộc vào loại khuôn

7. Phụ cấp trong mẫu và thiết kế khuôn

Để đạt được dung sai cuối cùng, Các nhà thiết kế xây dựng các khoản phụ cấp cụ thể:

• Trợ cấp co ngót: Thêm 1.0 11.3 mm mỗi 100 mm cho nhôm, 1.0 mm/100 mm đối với sắt.
• Dự thảo trợ cấp: 1° ° 3 ° thon trên mỗi mặt thẳng đứng.
• Phụ cấp gia công: 1Mạnh3 mm (Tùy thuộc vào quy trình và tính năng quan trọng).
• Biến dạng & Lắc: Thêm 0,51,0 mm trong các bức tường mỏng để chống lại mẫu lắc và biến dạng.

Qua tỉ mỉ áp dụng các giá trị này, Các kỹ sư đảm bảo rằng các vị trí quá khổ AS CAST.

8. Thiết kế để kiểm soát dung nạp

Thiết kế hiệu quả giảm thiểu khoảng cách giữa các kích thước AS-CAST và thành phẩm:

• Hình dạng gần net: Nhằm mục đích cung cấp các tính năng trong phạm vi ± 10% của kích thước cuối cùng, Giảm gia công bằng cách 70%.
• GD&T tập trung: Chỉ áp dụng các điều khiển chặt chẽ cho các giao diện quan trọng; Cho phép dung sai cấp CT trên các bề mặt không quan trọng.
• Hướng dẫn hình học: Sử dụng phi lê hào phóng (>1 MM bán kính), Độ dày tường đồng đều (Biến đổi ≤10 mm), và đặt xương sườn một cách chiến lược để hạn chế biến dạng.

Như là Thiết kế tính năng có chủ ý Giúp đúc xuất hiện gần với hình học mục tiêu của họ, Bảo tồn cả chi phí và chất lượng.

9. Kiểm tra và đảm bảo chất lượng

CMM, Máy quét laser, và các hệ thống CT cho phép nhanh chóng, Đo mật độ cao:

• Vernier & Micromet: Kiểm tra điểm nhanh vào "để xác minh thông qua.
• Cmm/quét quang: Ánh xạ toàn trường đối với các mô hình CAD; sự không chắc chắn điển hình: ± 0,005 mm.
• Quét CT: Xác nhận hình học nội bộ, Phân phối lỗ chân lông, và sự đồng nhất của tường dày.

Kế hoạch chất lượng nên bao gồm Kiểm tra bài viết đầu tiên (Fai), PPAP cho ô tô, hoặc Trí thông minh lấy mẫu (ví dụ., Trí thông minh 1.0) Đối với chạy khối lượng cao.

Phân tích nguyên nhân gốc mục tiêu các chuyến du ngoạn dung sai cho dù là do sự thay đổi nấm mốc, biến dạng nhiệt, hoặc mặc mô hình mặc.

10. Khả năng quy trình thống kê

Để định lượng hoạt động đúc của bạn khả năng đáp ứng khả năng chịu đựng:

• Tính toán Cp (quá trình tiềm năng) Và CPK (hiệu suất quá trình) giá trị; Mục đích cho CP ≥1.33 Và CPK ≥1.0 Đối với kiểm soát dung sai mạnh mẽ.
• Sử dụng SPC Biểu đồ để theo dõi các tham số đúc quan trọng: Độ cứng khuôn, Nhiệt độ đổ, và xu hướng kích thước.
• Thực hiện Doe (Thiết kế các thí nghiệm) Để xác định các yếu tố chính và tối ưu hóa gating, Nước nén, và tỷ lệ làm mát.

11. Phần kết luận

Dung sai đúc đại diện cho một Nexus quan trọng ý định thiết kế, Khả năng xử lý, và thực tế kinh tế.

Bằng cách đưa ra quyết định trong ISO 8062 Lớp CT, Căn chỉnh với NADCA hoặc SFSA yêu cầu, và kết hợp đúng Phụ cấp mẫu, Các kỹ sư và xưởng đúc có thể cung cấp các bộ phận đáp ứng cả mục tiêu hiệu suất và ngân sách.

Hơn thế nữa, nghiêm ngặt điều tra, Kiểm soát thống kê, Và Công nghệ kỹ thuật số mới nổiTừ đó từ các khuôn cát được in 3D đến mô phỏng thời gian thực, đang thắt chặt dung sai và giảm tốc độ gia công xuôi dòng đắt tiền.

Cuối cùng, Chiến lược chịu đựng phù hợp đảm bảo rằng thành phần diễn viên của bạn chuyển đổi trơn tru từ cửa hàng mẫu sang dây chuyền lắp ráp, đúng giờ, về ngân sách, và trong đặc điểm kỹ thuật.