Литье ракушки

Формование ракушек , также известное как литье в ракушечные формы , ^{[ 1 ]} в одноразовые формы представляет собой процесс литья используется смолой , покрытый песок , при котором для формирования формы . По сравнению с литьем в песчаные формы этот процесс имеет лучшую точность размеров, более высокую производительность и меньшие трудозатраты. Он используется для изготовления мелких и средних деталей, требующих высокой точности. ^{[ 2 ]} Формование ракушек было разработано как производственный процесс в середине 20 века в Германии. Его изобрел немецкий инженер Йоханнес Кронинг. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Литье в оболочковые формы — это процесс литья металла, аналогичный литью в песчаные формы, при котором расплавленный металл заливают в расходную форму. Однако при литье в оболочковые формы форма представляет собой тонкостенную оболочку, созданную путем нанесения смеси песка и смолы вокруг рисунка. Модель, металлическая деталь, имеющая форму желаемой детали, повторно используется для изготовления нескольких форм-оболочек. Многоразовая модель позволяет повысить производительность, а одноразовые формы позволяют отливать изделия сложной геометрии. Для литья в оболочковую форму необходимо использовать металлическую модель, печь, песчано-смоляную смесь, самосвал и расплавленный металл.

Литье в оболочковые формы позволяет использовать как черные, так и цветные металлы, чаще всего чугун, углеродистую сталь, легированную сталь, нержавеющую сталь, алюминиевые и медные сплавы. Типичные детали имеют размер от малого до среднего и требуют высокой точности, например корпуса шестерен, головки цилиндров, шатуны и рычаги.

Процесс литья в оболочковую форму состоит из следующих этапов:

Создание шаблона. Металлический шаблон, состоящий из двух частей, создается по форме желаемой детали, обычно из железа или стали. Иногда используются другие материалы, например алюминий для мелкосерийного производства или графит для литья реактивных материалов.

Создание формы. Сначала каждую половину модели нагревают до 175–370 °C (347–698 °F) и покрывают смазкой для облегчения снятия. Затем нагретую модель закрепляют в ящике для сброса, содержащем смесь песка и связующей смолы. Ящик для сброса перевернут, что позволяет смеси песка и смолы покрыть рисунок. Нагретый рисунок частично отверждает смесь, которая теперь образует оболочку вокруг рисунка. Каждая половина модели и окружающая ее оболочка полностью отверждаются в печи, а затем оболочка выбрасывается из модели.

Сборка формы. Две половины оболочки соединяются и надежно зажимаются, образуя полную форму оболочки. Если требуются какие-либо стержни, их вставляют до закрытия формы. Затем форму для оболочки помещают в опоку и поддерживают материалом подложки.

Заливка — форма надежно скреплена, в то время как расплавленный металл выливается из ковша в литниковую систему и заполняет полость формы.

Охлаждение. После заполнения формы расплавленному металлу дают остыть и затвердеть, приняв форму окончательной отливки.

Удаление отливки. После того, как расплавленный металл остынет, форму можно разбить и удалить отливку. Процессы обрезки и очистки необходимы для удаления лишнего металла из системы подачи и песка из формы.

Примерами корпусных изделий являются корпуса редукторов , головки цилиндров и шатуны. Он также используется для изготовления высокоточных формовочных стержней.

Процесс

Процесс создания ракушечной формы состоит из шести этапов: ^{[ 2 ]}^{[ 5 ]}

Мелкий кварцевый песок, покрытый тонкой (3–6%) термореактивной фенольной смолой и жидким катализатором, высыпают, выдувают или распыляют на горячую модель . Модель обычно изготавливается из чугуна и нагревается до температуры от 230 до 260 ° C (от 446 до 500 ° F). Песку оставляют на выкройке на несколько минут, чтобы он частично затвердел.
Затем узор и песок переворачиваются, так что лишний песок выпадает из рисунка, оставляя только «раковину». В зависимости от времени и температуры рисунка толщина скорлупы составляет от 10 до 20 мм (от 0,4 до 0,8 дюйма).
Выкройку и ракушку вместе помещают в печь для окончательного отверждения песка. Теперь оболочка имеет предел прочности на разрыв от 350 до 450 фунтов на квадратный дюйм (от 2,4 до 3,1 МПа).
Затем затвердевшую оболочку снимают с модели.
Затем две или более оболочек объединяются посредством зажима или склеивания с использованием термореактивного клея для формирования формы. Готовую форму можно затем использовать сразу или хранить практически неопределенное время.
Для отливки оболочку помещают внутрь опоки и окружают дробью , песком или гравием для укрепления оболочки. ^{[ 6 ]}

Машина, которая используется для этого процесса, называется формовочной машиной . Он нагревает выкройку, наносит песчаную смесь и запекает ракушку.

Подробности

Настройка и изготовление моделей пресс-форм занимает несколько недель, после чего достигается производительность 5–50 штук в час на форму. ^{[ 7 ]} Распространенные материалы включают чугун , алюминий и медные сплавы. ^{[ 1 ]} Средний вес изделий из алюминия и магния составляет около 13,5 кг (30 фунтов) в качестве нормального предела, но можно отливать изделия весом в 45–90 кг (100–200 фунтов). ^{[ нужна ссылка ]} Малая граница лимита составляет 30 г (1 унция). В зависимости от материала самое тонкое литое поперечное сечение составляет от 1,5 до 6 мм (от 0,06 до 0,24 дюйма). Минимальная осадка составляет от 0,25 до 0,5 градусов. ^{[ 1 ]}

Типичные допуски составляют 0,005 мм/мм или дюймы/дюймы, поскольку песчаная смесь рассчитана на малую усадку и используется металлическая модель. Шероховатость отлитой поверхности составляет 0,3–4,0 микрометра (50–150 микродюймов), поскольку используется более мелкий песок. Смола также помогает сформировать очень гладкую поверхность. В целом этот процесс позволяет получать очень стабильные отливки от одной отливки к другой. ^{[ 5 ]}

Смесь песка и смолы можно переработать путем сжигания смолы при высоких температурах. ^{[ 6 ]}

Преимущества и недостатки

Преимущества

Очень большие детали
Сложные, точные формы с мелкими деталями и хорошей отделкой поверхности.
Снижение затрат на обработку
Формование корпуса может быть полностью автоматизировано для массового производства . ^{[ 2 ]}
Высокая производительность, низкие трудозатраты при автоматизации.
Возможны короткие сроки выполнения.
Множество вариантов материалов.
Низкая стоимость инструмента и оборудования.
Проблем с газами мало из-за отсутствия влаги в скорлупе, а то небольшое количество газа, которое все еще присутствует, легко выходит через тонкую скорлупу. При заливке металла часть смоляного связующего выгорает на поверхности оболочки, что облегчает вытряхивание. ^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}

Недостатки

Литниковая система должна быть частью шаблона, поскольку вся форма формируется из шаблона, что может быть дорогостоящим.
Смола для песка дорогая, хотя ее требуется немного, поскольку формируется только оболочка. ^{[ 5 ]}
Плохая прочность материала.
Возможна высокая пористость.
Часто требуется вторичная механическая обработка.
Высокая стоимость рабочей силы, если выполнять вручную.

Приложения

Головка блока цилиндров, шатун, блоки двигателей и коллекторы, основания машин.

Ссылки

Примечания

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дегармо 2003 , с. 310 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Дегармо 2003 , с. 308 .
^ Рекнагель, Ульрих. «Процесс формования корпуса: немецкая инновация» (PDF) . Хюттенес-Альберт : 1/7.
^ Рекнагель, Ульрих (2008). "ГИССЕРЕЙ Рундшау" (PDF) . Торговый журнал Австрийских литейных ассоциаций : 17/36.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дегармо 2003 , с. 309 .
^ Jump up to: ^а ^б Тодд, Аллен и Альтинг 1994 , стр. 267. .
^ Калпакджян, Серопа (2010). Техника производства и технологии (6-е изд.). Нью-Йорк: Прентис Холл. п. 261. ИСБН 978-0-13-608168-5 . OCLC 305147413 .

Библиография

Дегармо, Э. Пол; Блэк, Джей Т.; Кохсер, Рональд А. (2003). Материалы и процессы в производстве (9-е изд.). Уайли. ISBN 0-471-65653-4 .
Тодд, Роберт Х.; Делл К. Аллен; Лео Альтинг (1994). Справочное руководство по производственным процессам . Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3049-0 .

[degarmo310-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дегармо 2003 , с. 310 .

[degarmo308-2] Jump up to: ^а ^б ^с Дегармо 2003 , с. 308 .

[3] Рекнагель, Ульрих. «Процесс формования корпуса: немецкая инновация» (PDF) . Хюттенес-Альберт : 1/7.

[4] Рекнагель, Ульрих (2008). "ГИССЕРЕЙ Рундшау" (PDF) . Торговый журнал Австрийских литейных ассоциаций : 17/36.

[degarmo309-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дегармо 2003 , с. 309 .

[todd-6] Jump up to: ^а ^б Тодд, Аллен и Альтинг 1994 , стр. 267. .

[7] Калпакджян, Серопа (2010). Техника производства и технологии (6-е изд.). Нью-Йорк: Прентис Холл. п. 261. ИСБН 978-0-13-608168-5 . OCLC 305147413 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]