Technologia odlewania
Możemy zaoferować odlewy odśrodkowe, odlewy piaskowe, odlewy formowane próżniowo oraz części wykonane technologią kucia z precyzyjną obróbką dla wymagań o wysokich standardach.
Odlewanie odśrodkowe
In centrifugal casting, a permanent mold is rotated continuously about its axis at high speeds (300 to 3000 rpm) as the molten metal is poured. The molten metal is centrifugally thrown towards the inside mold wall, where it solidifies after cooling. The casting is usually a fine-grained casting with a very fine-grained outer diameter, owing to chilling against the mould surface. Impurities and inclusions are thrown to the surface of the inside diameter, which can be machined away. Casting machines may be either horizontal or vertical-axis. Horizontal axis machines are preferred for long, thin cylinders, vertical machines for rings. Most castings are solidified from the outside first. This may be used to encourage directional solidification of the casting, and thus give useful metallurgical properties to it. Often the inner and outer layers are discarded and only the intermediary columnar zone is used. Centrifugal casting was the invention of Alfred Krupp, who used it to manufacture cast steel tyres for railway wheels in 1852.
Cechy odlewania odśrodkowego
Odlewy można wykonać w niemal dowolnej długości, grubości i średnicy.
Różne grubości ścian można wytwarzać z formy o tym samym rozmiarze.
Eliminates the need for cores.
Odporny na korozję atmosferyczną, typowa sytuacja w przypadku rur.
Mechanical properties of centrifugal castings are excellent.
Only cylindrical shapes can be produced with this process.
Ograniczenia wielkości wynoszą do 3 m (10 stóp) średnicy i 15 m (50 stóp) długości.
Wall thickness range from 2.5 mm to 125 mm (0.1 - 5.0 in).
Granica tolerancji: na zewnętrznej średnicy może wynosić 2,5 mm (0,1 cala), na wewnętrznej średnicy może wynosić 3,8 mm (0,15 cala).
Wykończenie powierzchni wynosi od 2,5 mm do 12,5 mm (0,1 - 0,5 cala) rms.
Zalety Odlewania Odśrodkowego
Cylinders and shapes with rotational symmetry are most commonly cast by this technique. "Tall" castings (in the direction of the settling force acting, usually gravity) are always more difficult than short castings. In the centrifugal casting technique the radius of the rotation, along which the centrifugal force acts, replaces the vertical axis. The casting machine may be rotated to place this in any convenient orientation, relative to gravity's vertical. Horizontal and vertical axis machines are both used, simply to place the casting's longest dimension conveniently horizontal. Thin-walled cylinders are difficult to cast by other means, but centrifugal casting is particularly suited to them. To the rotation radius, these are effectively shallow flat castings and are thus simple. Centrifugal casting is also applied to the casting of disk and cylindrical shaped objects such as railway carriage wheels or machine fittings where the grain, flow, and balance are important to the durability and utility of the finished product. Providing that the shape is relatively constant in radius, noncircular shapes may also be cast.
Odlewanie piaskowe
Sand casting, also known as sand molded casting, is a metal casting process characterized by using sand as the mold material. The term sand casting can also refer to an object produced via the sand casting process. Sand castings are produced in specialized factories called foundries. Over 70% of all metal castings are produced via a sand casting process.
Odlewanie w piasku jest stosunkowo tanie i wystarczająco ogniotrwałe, nawet do zastosowań w odlewnictwie stali. Oprócz piasku, odpowiedni spoiwo (zwykle glina) jest mieszane lub występuje z piaskiem. Mieszanina jest zwilżana, zazwyczaj wodą, ale czasami innymi substancjami, aby zwiększyć wytrzymałość i plastyczność gliny oraz uczynić mieszankę odpowiednią do formowania. Piasek jest zwykle umieszczany w systemie ram lub skrzynek formierskich znanych jako flaszka. Wgłębienia formy i system wlewowy są tworzone przez zagęszczanie piasku wokół modeli lub wzorów, lub są wycinane bezpośrednio w piasku.
Wzory odlewania piaskowego
From the design, provided by an engineer or designer, a skilled pattern maker builds a pattern of the object to be produced, using wood, metal, or a plastic such as expanded polystyrene. Sand can be ground, swept or strickled into shape. The metal to be cast will contract during solidification, and this may be non-uniform due to uneven cooling. Therefore, the pattern must be slightly larger than the finished product, a difference known as contraction allowance. Pattern-makers are able to produce suitable patterns using Contraction rules (these are sometimes called shrink allowance rulers where the ruled markings are deliberately made to a larger spacing according to the percentage of extra length needed). Different scaled rules are used for different metals, because each metal and alloy contracts by an amount distinct from all others. Patterns also have core prints that create registers within the molds into which are placed sand cores. Such cores, sometimes reinforced by wires, are used to create under-cut profiles and cavities which cannot be molded with the cope and drag, such as the interior passages of valves or cooling passages in engine blocks.
Ścieżki wprowadzania metalu do wnęki formy tworzą system wlewowy i obejmują wlew główny, różne podajniki zapewniające dobre "zasilanie" metalem oraz wrota wlewowe, które łączą system wlewowy z wnęką odlewniczą. Gazy i para powstające podczas odlewania wydostają się przez przepuszczalny piasek lub przez nadlewy, które są dodawane albo w samym modelu, albo jako oddzielne elementy.
Skrzynka formierska i materiały odlewnicze z piasku
A multi-part molding box (known as a casting flask, the top and bottom halves of which are known respectively as the cope and drag) is prepared to receive the pattern. Molding boxes are made in segments that may be latched to each other and to end closures. For a simple object—flat on one side—the lower portion of the box, closed at the bottom, will be filled with a molding sand. The sand is packed in through a vibratory process called ramming, and in this case, periodically screeded level. The surface of the sand may then be stabilized with a sizing compound. The pattern is placed on the sand and another molding box segment is added. Additional sand is rammed over and around the pattern. Finally a cover is placed on the box and it is turned and unlatched, so that the halves of the mold may be parted and the pattern with its sprue and vent patterns removed. Additional sizing may be added and any defects introduced by the removal of the pattern are corrected. The box is closed again. This forms a green mold which must be dried to receive the hot metal. If the mold is not sufficiently dried a steam explosion can occur that can throw molten metal about. In some cases, the sand may be oiled instead of moistened, which makes possible casting without waiting for the sand to dry. Sand may also be bonded by chemical binders, such as furane resins or amine-hardened resins.
Dreszcze odlewania piaskowego
Aby kontrolować strukturę krzepnięcia metalu, można umieścić w formie metalowe płyty, chłodnice. Powiązane szybkie lokalne chłodzenie utworzy drobnoziarnistą strukturę i może wytworzyć nieco twardszy metal w tych miejscach. W odlewach żelaznych efekt jest podobny do hartowania metali w pracy kowalskiej. Wewnętrzna średnica cylindra silnika jest utwardzana przez rdzeń chłodzący. W innych metalach chłodnice mogą być używane do promowania kierunkowego krzepnięcia odlewu. Kontrolując sposób zamarzania odlewu, można zapobiec wewnętrznym pustkom lub porowatości wewnątrz odlewów.
Rdzenie odlewów piaskowych
Aby wytworzyć wgłębienia w odlewie—takie jak do chłodzenia cieczą w blokach silników i głowicach cylindrów—stosuje się formy negatywowe do produkcji rdzeni. Rdzenie, zwykle formowane z piasku, są wkładane do skrzynki odlewniczej po usunięciu modelu. W miarę możliwości projektuje się tak, aby unikać stosowania rdzeni ze względu na dodatkowy czas przygotowania i tym samym wyższy koszt.
With a completed mold at the appropriate moisture content, the box containing the sand mold is then positioned for filling with molten metal—typically iron, steel, bronze, brass, aluminium, magnesium alloys, or various pot metal alloys, which often include lead, tin, and zinc. After filling with liquid metal the box is set aside until the metal is sufficiently cool to be strong. The sand is then removed revealing a rough casting that, in the case of iron or steel, may still be glowing red. When casting with metals like iron or lead, which are significantly heavier than the casting sand, the casting flask is often covered with a heavy plate to prevent a problem known as floating the mold. Floating the mold occurs when the pressure of the metal pushes the sand above the mold cavity out of shape, causing the casting to fail.
Po odlaniu rdzenie są rozbijane prętami lub śrutem i usuwane z odlewu. Metal z wlewów i nadlewów jest odcinany od surowego odlewu. Różne obróbki cieplne mogą być stosowane w celu złagodzenia naprężeń z początkowego chłodzenia i zwiększenia twardości – w przypadku stali lub żeliwa, poprzez hartowanie w wodzie lub oleju. Odlew może być dodatkowo wzmocniony przez obróbkę powierzchniową śrutowaniem, która zwiększa odporność na pękanie rozciągające i wygładza szorstką powierzchnię.
Wymagania projektowe odlewania piaskowego
The part to be made and its pattern must be designed to accommodate each stage of the process, as it must be possible to remove the pattern without disturbing the molding sand and to have proper locations to receive and position the cores. A slight taper, known as draft, must be used on surfaces perpendicular to the parting line, in order to be able to remove the pattern from the mold. This requirement also applies to cores, as they must be removed from the core box in which they are formed. The sprue and risers must be arranged to allow a proper flow of metal and gasses within the mold in order to avoid an incomplete casting. Should a piece of core or mold become dislodged it may be embedded in the final casting, forming a sand pit, which may render the casting unusable. Gas pockets can cause internal voids. These may be immediately visible or may only be revealed after extensive machining has been performed. For critical applications, or where the cost of wasted effort is a factor, non-destructive testing methods may be applied before further work is performed.
Odlewanie metodą formowania próżniowego
Vacuum molding (V-process) is a variation of the sand casting process for most ferrous and non-ferrous metals, in which unbonded sand is held in the flask with a vacuum. The pattern is specially vented so that a vacuum can be pulled through it. A heat-softened thin sheet (0.003 to 0.008 in (0.076 to 0.203 mm)) of plastic film is draped over the pattern and a vacuum is drawn (200 to 400 mmHg (27 to 53 kPa)). A special vacuum forming flask is placed over the plastic pattern and is filled with a free-flowing sand. The sand is vibrated to compact the sand and a sprue and pouring cup are formed in the cope. Another sheet of plastic is placed over the top of the sand in the flask and a vacuum is drawn through the special flask; this hardens and strengthens the unbonded sand. The vacuum is then released on the pattern and the cope is removed. The drag is made in the same way (without the sprue and pouring cup). Any cores are set in place and the mold is closed. The molten metal is poured while the cope and drag are still under a vacuum, because the plastic vaporizes but the vacuum keeps the shape of the sand while the metal solidifies. When the metal has solidified, the vacuum is turned off and the sand runs out freely, releasing the casting.
The V-process is known for not requiring a draft because the plastic film has a certain degree of lubricity and it expands slightly when the vacuum is drawn in the flask. The process has high dimensional accuracy, with a tolerance of ±0.010 in for the first inch and ±0.002 in there after. Cross-sections as small as 0.090 in (2.3 mm) are possible. The surface finish is very good, usually between 150 to 125 rms. Other advantages include no moisture related defects, no cost for binders, excellent sand permeability, and no toxic fumes from burning the binders. Finally, the pattern does not wear out because the sand does not touch it. The main disadvantage is that the process is slower than traditional sand casting so it is only suitable for low to medium production volumes; approximately 10 to 15,000 pieces a year. However, this makes it perfect for prototype work, because the pattern can be easily modified as it is made from plastic.
Kucie
Kucie jest jednym z najstarszych znanych procesów obróbki metali. Tradycyjnie kucie było wykonywane przez kowala przy użyciu młota i kowadła, choć wprowadzenie energii wodnej do produkcji i obróbki żelaza w XII wieku sprawiło, że młot i kowadło stały się przestarzałe. Kuźnia ewoluowała przez wieki, stając się obiektem z zaprojektowanymi procesami, wyposażeniem produkcyjnym, narzędziami, surowcami i produktami, aby sprostać wymaganiom współczesnego przemysłu.
Współcześnie przemysłowe kucie odbywa się za pomocą pras lub młotów napędzanych sprężonym powietrzem, elektrycznością, hydrauliką lub parą. Te młoty mogą mieć ruchome ciężary ważące tysiące funtów. Mniejsze młoty mechaniczne, o wadze ruchomej 500 funtów (230 kg) lub mniej, oraz prasy hydrauliczne są również powszechne w kuźniach artystycznych. Niektóre młoty parowe są nadal używane, ale stały się przestarzałe wraz z dostępnością innych, wygodniejszych źródeł energii.
Zalety i wady kucia
Kucie może wytworzyć element, który jest mocniejszy niż odpowiednik odlany lub obrobiony mechanicznie. Podczas kształtowania metalu w procesie kucia jego wewnętrzna struktura ziarna ulega deformacji, dostosowując się do ogólnego kształtu części. W rezultacie ziarno jest ciągłe w całej części, co nadaje elementowi lepsze właściwości wytrzymałościowe.
Niektóre metale mogą być kute na zimno, ale żelazo i stal są prawie zawsze kute na gorąco. Kucie na gorąco zapobiega umocnieniu materiału, które mogłoby wyniknąć z kucia na zimno, co zwiększyłoby trudność wykonania wtórnych operacji obróbczych na elemencie. Ponadto, chociaż umocnienie materiału może być pożądane w niektórych okolicznościach, inne metody utwardzania elementu, takie jak obróbka cieplna, są zazwyczaj bardziej ekonomiczne i lepiej kontrolowalne. Stopy podatne na utwardzanie wydzieleniowe, takie jak większość stopów aluminium i tytanu, mogą być kute na gorąco, a następnie utwardzane.
Produkcja kuźnicza wiąże się ze znacznymi nakładami kapitałowymi na maszyny, narzędzia, obiekty i personel. W przypadku kuźnictwa na gorąco wymagany jest piec wysokotemperaturowy (czasami nazywany kuźnią) do podgrzewania wlewków lub kęsów. Ze względu na masywność dużych młotów i pras kuźniczych oraz części, które mogą produkować, a także nieodłączne zagrożenia związane z pracą z gorącym metalem, często wymagany jest specjalny budynek do prowadzenia operacji. W przypadku operacji kucia matrycowego należy zapewnić możliwość pochłaniania wstrząsów i wibracji generowanych przez młot. Większość operacji kuźniczych wykorzystuje matryce do kształtowania metalu, które muszą być precyzyjnie obrabiane i starannie hartowane, aby prawidłowo kształtować przedmiot obrabiany, a także wytrzymywać ogromne siły.
Procesy kucia
Istnieje wiele różnych rodzajów procesów kucia, jednak można je pogrupować w trzy główne klasy:
Rozciągnięty: długość wzrasta, przekrój poprzeczny zmniejsza się
Zmartwienie: długość maleje, przekrój poprzeczny wzrasta.
Ściskane w zamkniętych matrycach tłoczących: powoduje wielokierunkowy przepływ
Typowe procesy kucia obejmują: kucie walcowe, kucie swaging, kucie cogging, kucie matrycowe otwarte, kucie matrycowe zamknięte, kucie prasowe, automatyczne kucie na gorąco i kucie wypukłe.