Формование оболочки: Принцип работы и применение
Если вы работаете с металлическим литьем, вы знаете, как важно получать гладкие и точные детали, сохраняя при этом эффективность производства. Литье в оболочку - один из методов, который помогает добиться высокой точности и постоянства в производстве.
В этом руководстве вы узнаете, что такое литье в оболочку, как оно работает, где применяется и многое другое.
Что такое шелл-формование?
Литье в оболочку - это процесс литья, при котором для создания формы используется тонкая оболочка из затвердевшего песка.
В отличие от традиционного литья в песчаные формы, где форма полностью состоит из набивного песка, при литье в оболочковые формы используется песчаная смесь, покрытая смолой, которая создает более гладкую и точную форму. В результате получаются отливки с лучшей отделкой поверхности и более жесткими допусками.
Роль формования оболочек в производстве
Литье в оболочку позволяет изготавливать металлические детали более точные и гладкие, чем при обычном литье в песок. Этот процесс обеспечивает быстрое производство с меньшими затратами ручного труда.
Если вам нужны высокоточные детали, например, распределительные валы, то литье в оболочковые формы - лучший выбор, поскольку литье в песчаные формы недостаточно точно.
Плюсы и минусы литья в оболочку
Если вы автоматизируете формовку оболочек, вы сможете сэкономить на рабочей силе. К другим преимуществам относятся:
- Гладкие поверхности и точные формы, что сокращает объем отделочных работ.
- Связующее вещество смолы сгорает во время литья, поэтому извлечь готовую деталь не составляет труда.
- Хорошо подходит для создания сложных форм.
- Смесь песка и смолы можно использовать повторно.
- Используемые инструменты недороги, и производство можно начать быстро.
- Этот процесс можно использовать как для черных, так и для цветных металлов.
Чтобы сделать процесс литья качественным, часто требуются специальные литниковые системы, но они стоят дорого и создают дополнительные отходы. К другим недостаткам относятся:
- Используемая фенольная смола стоит дорого, хотя ее требуется совсем немного.
- Оборудование стоит дорого.
- Готовая деталь может иметь крошечные воздушные карманы или усадку.
- Даже при гладкой отделке некоторые детали могут потребовать дополнительной обработки.
- Если вы не автоматизируете этот процесс, он может потребовать много ручного труда.
Как происходит формовка оболочек?
Сначала вы создаете форму, покрывая нагретый шаблон песчано-смоляной смесью. Она затвердевает, превращаясь в оболочку. Форма обычно состоит из двух половинок.
После того, как вы удалите все детали, вы соедините две половинки вместе и зальете внутрь расплавленный металл. После того как металл остынет и затвердеет, вы разбиваете форму, чтобы извлечь готовую деталь.
Пошаговый процесс формовки оболочек
Формование оболочки проходит в шесть основных этапов:
1. Создайте узор
Сначала нужно изготовить металлический шаблон, соответствующий форме конечной детали. Обычно такой шаблон делают из стали или железа.
Если вы работаете с реактивными металлами, возможно, вам придется использовать графит. Каждый шаблон обычно представляет собой половину детали, поэтому для создания полной формы вам понадобится два шаблона.
2. Сделайте форму
Вы можете использовать один и тот же шаблон для создания нескольких форм. Для начала покройте шаблон смазкой, например стеаратом кальция. Затем нагрейте его до 175-370°C (350-700°F).
Затем положите шаблон на коробку, наполненную смесью песка и смолы. Переверните коробку, чтобы песок и смола прилипли к нагретому шаблону, образуя оболочку. Под воздействием тепла смола затвердевает.
3. Соберите форму
Когда раковина остынет, извлеките ее из формы. Затем соедините две половинки формы для раковины в контейнере, который называется колбой.
Чтобы форма была устойчивой, заполните пространство между оболочкой и стенками колбы металлической дробью. Плотно скрепите половинки формы, чтобы избежать протечек.
4. Залейте расплавленный металл
Теперь залейте расплавленный металл в форму. Это можно сделать вручную или с помощью автоматической заливочной машины.
5. Дайте металлу остыть
Расплавленному металлу нужно время, чтобы остыть и затвердеть. Дайте ему остыть естественным образом при комнатной температуре - использование жидких охладителей или принудительное охлаждение может изменить структуру и свойства металла.
Точное время охлаждения зависит от типа и размера металлической детали.
6. Снимите отливку
Когда металл полностью остынет, извлеките отливку из формы. Это можно сделать, разделив две половинки формы или разломав форму на части.
Если шаблон перед заливкой был хорошо смазан, материал формы будет легко сниматься.
Какие металлы используются при литье оболочек?
В литье оболочек можно использовать множество видов металлов, ниже приведены некоторые из наиболее распространенных.
Алюминиевый сплав
Алюминиевые сплавы Такие стандарты, как ASTM A356, ASTM A413 и ASTM 360, используются, когда вместо тяжелой стали требуются легкие материалы. Алюминий также хорошо проводит тепло и электричество.
Однако он не так прочен, как сталь, и при его производстве образуется больше парниковых газов, поэтому он менее экологичен.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь содержит не менее 10,5% хрома, поэтому она очень устойчива к ржавчине и коррозии. Она бывает разных типов, включая ферритную, мартенситную, аустенитную, закаленную осаждением и дуплексную нержавеющую сталь.
Хотя нержавеющая сталь менее долговечна, она более хрупкая и имеет меньшую прочность на разрыв, чем углеродистая сталь.
Медь
Медь это мягкий, легкий металл, обладающий отличной проводимостью, обрабатываемостью и устойчивостью к коррозии. Большинство медных сплавов, за исключением латуни, хорошо подходят для формовки оболочек.
Недостатком является то, что медные сплавы могут быть дорогими и не такими прочными, как сталь.
Мягкая сталь
Мягкая сталь - это низкоуглеродистая сталь, прочная, доступная и простая в обработке. Она широко используется для формовки оболочек, поскольку обладает пластичностью, свариваемостью и устойчивостью к ударам.
Однако он легко ржавеет, если не защитить его покрытиями или обработкой.
Легированная сталь
Легированная сталь содержит различные металлы для повышения прочности, долговечности и термостойкости. Обычно для литья оболочек используются такие марки, как 20Mn, 45Mn, 40Cr, 42CrMo и 20CrNiMo.
Каждый сплав обладает различными свойствами, поэтому вы можете выбрать один из них, исходя из стоимости, прочности или коррозионной стойкости.
Чугун
Чугун был самым распространенным металлом для литья благодаря своим прочным свойствам. Даже сегодня он широко используется во многих отраслях промышленности.
Популярные виды чугуна для литья оболочек включают серый чугун, чугун с шаровидным графитом, белый чугун, ковкий чугун и легированный чугун.
Литье в оболочку по сравнению с другими процессами литья
Литье в оболочку - это всего лишь один из видов литья. Вот как литье в оболочку сравнивается с другими видами:
Литье в оболочку по сравнению с литьем под давлением
Литье под давлением и литье в оболочковые формы производят металлические детали, но формы для них совершенно разные. При литье под давлением используется постоянная металлическая форма, называемая также матрицей, в которую под высоким давлением впрыскивается расплавленный металл.
Однако при литье в оболочку используется одноразовая песчано-смоляная форма, а точность достигается за счет прочности формы, а не за счет давления. Литье под давлением - гораздо более быстрый процесс, но он подходит только для металлов с низкой температурой плавления и деталей простой формы.
Литье в оболочку по сравнению с литьем под давлением
Литье под давлением - еще один метод точного формования, но используется он не для металлов, а для пластмасс. При литье под давлением расплавленный пластик под высоким давлением заливается в прочную металлическую форму.
С другой стороны, при литье в оболочку расплавленный металл заливается во временную песчаную форму. Самое большое различие между этими двумя процессами заключается в материале: литье в оболочку предназначено для металлов, а литье под давлением - для пластмасс.
Литье в оболочку по сравнению с литьем по выплавляемым моделям
Литье по выплавляемым моделям отличается от литья по оболочкам. Оно начинается с воскового шаблона, который покрывается керамикой для создания формы. Затем воск расплавляется, оставляя полость для расплавленного металла.
С другой стороны, при литье ракушек не используется воск. Вместо этого форма формируется непосредственно из металлического шаблона и песка. Литье по выплавляемым моделям дает самую гладкую поверхность, иногда до 1,3 микрон, но это более сложный и дорогой процесс по сравнению с литьем в оболочковые формы.
Области применения литья в оболочковые формы
Вот некоторые общие области применения литья в оболочку в различных отраслях промышленности:
Автомобиль: Используется для изготовления блоков цилиндров, головок блока цилиндров, распределительных и коленчатых валов, а также корпусов трансмиссий.
Аэрокосмическая промышленность: Используется для изготовления лопаток турбин и корпусов редукторов.
Промышленное оборудование: Используется для изготовления шестерен, клапанов, корпусов насосов и рычагов.
Электрооборудование: Помогает производить корпуса и компоненты для электрических систем.
Нефть и газ: Используется для изготовления корпусов клапанов и прецизионных деталей.
Сколько стоит формовка оболочек?
Стоимость литья в оболочку обычно составляет от $0,25 до $0,30 за килограмм. Это дороже, чем обычное песчаное литье, потому что песок, пропитанный смолой, стоит дороже, чем обычный песок для литья.
Кроме того, для нагрева и отверждения смеси смолы и песка требуется дополнительное оборудование, что увеличивает общую стоимость производства. При небольших объемах производства литье в оболочковые формы обычно дешевле, чем литье под давлением, поскольку в нем используется более простая форма из песка и смолы.
Однако при производстве большого количества деталей литье в оболочковые формы обходится дороже, чем литье под давлением, поскольку для каждой партии требуется новая смесь и смола.
Каково качество продукции для литья в оболочку?
Литье в оболочковые формы позволяет получить высококачественную отделку и точные размеры по сравнению с другими методами литья. Гладкая поверхность изделий, изготовленных методом литья в оболочку, уменьшает такие дефекты, как трещины и коррозия.
Долговечность, износостойкость и жаропрочность литых изделий в основном зависят от типа металла, используемого в процессе производства.
Заключение
Литье в оболочку - это надежный метод литья, который обеспечивает высокую точность, гладкие поверхности и эффективное производство широкого спектра металлических деталей.
На сайте DEKМы специализируемся на передовых производственных решениях, включая высококачественные услуги по литью оболочек с учетом ваших потребностей. Если вы ищете точные и экономически эффективные решения для литья, свяжитесь с нами сегодня и получите бесплатное предложение.
