stringtranslate.com

Формование оболочек

Оболочковая формовка , также известная как литье в оболочковую форму , [1] представляет собой процесс литья в одноразовые формы , в котором для формирования формы используется песок, покрытый смолой . По сравнению с литьем в песчаные формы , этот процесс имеет лучшую размерную точность, более высокую производительность и меньшие трудозатраты. Он используется для деталей малого и среднего размера, требующих высокой точности. [2] Оболочковая формовка была разработана как производственный процесс в середине 20-го века в Германии. Она была изобретена немецким инженером Йоханнесом Кронингом. [3] [4] Оболочковая формовка представляет собой процесс литья металла, аналогичный литью в песчаные формы, в котором расплавленный металл заливается в одноразовую форму. Однако при литье в оболочковую форму форма представляет собой тонкостенную оболочку, созданную путем нанесения смеси песка и смолы вокруг шаблона. Шаблон, металлическая деталь в форме желаемой детали, используется повторно для формирования нескольких оболочковых форм. Многоразовая модель обеспечивает более высокую производительность, в то время как одноразовые формы позволяют отливать сложные геометрии. Для литья в оболочковую форму требуется металлическая модель, печь, смесь песка и смолы, сливной ящик 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 сплавы и медные сплавы. Типичные детали имеют небольшие и средние размеры и требуют высокой точности, например, корпуса редукторов, головки цилиндров, шатуны и рычаги.

Процесс литья в оболочковые формы состоит из следующих этапов:

Создание модели - Создается двухкомпонентная металлическая модель в форме желаемой детали, обычно из железа или стали. Иногда используются и другие материалы, такие как алюминий для мелкосерийного производства или графит для литья реактивных материалов.

Создание формы - Сначала каждая половина модели нагревается до 175–370 °C (347–698 °F) и покрывается смазкой для облегчения извлечения. Затем нагретая модель крепится к ящику для выгрузки, который содержит смесь песка и связующего вещества из смолы. Ящик для выгрузки переворачивается, позволяя этой смеси песка и смолы покрыть модель. Нагретая модель частично затвердевает смесь, которая теперь образует оболочку вокруг модели. Каждая половина модели и окружающая ее оболочка полностью затвердевают в печи, а затем оболочка выталкивается из модели.

Сборка формы - Две половины оболочки соединяются и надежно зажимаются, образуя полную форму оболочки. Если требуются какие-либо стержни, они вставляются до закрытия формы. Затем форма оболочки помещается в колбу и поддерживается подкладочным материалом.

Заливка — форма надежно зажимается, а расплавленный металл выливается из ковша в литниковую систему и заполняет полость формы.

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

Удаление отливки - После того, как расплавленный металл остынет, форма может быть сломана и отливка извлечена. Процессы обрезки и очистки необходимы для удаления излишков металла из системы подачи и песка из формы.

Примерами изделий, изготовленных методом оболочкового формования, являются корпуса редукторов , головки цилиндров и шатуны. Он также используется для изготовления высокоточных литьевых стержней.

Процесс

Процесс создания оболочковой формы состоит из шести этапов: [2] [5]

  1. Мелкий кварцевый песок, покрытый тонкой (3–6%) термореактивной фенольной смолой и жидким катализатором, вываливается, выдувается или выстреливается на горячую модель . Модель обычно изготавливается из чугуна и нагревается до 230–260 °C (446–500 °F). Песок оставляют на модели на несколько минут, чтобы он частично затвердел.
  2. Затем шаблон и песок переворачиваются, так что излишки песка выпадают из шаблона, оставляя только «оболочку». В зависимости от времени и температуры шаблона толщина оболочки составляет от 10 до 20 мм (от 0,4 до 0,8 дюйма).
  3. Модель и оболочка вместе помещаются в печь для окончательного затвердевания песка. Теперь оболочка имеет прочность на разрыв от 350 до 450 фунтов на квадратный дюйм (от 2,4 до 3,1 МПа).
  4. Затем затвердевшую оболочку снимают с модели.
  5. Затем две или более оболочек объединяются посредством зажима или склеивания с помощью термореактивного клея, образуя форму. Готовую форму можно использовать немедленно или хранить практически бесконечно.
  6. Для литья оболочковую форму помещают в опоку и обкладывают дробью , песком или гравием для укрепления оболочки. [6]

Машина, которая используется для этого процесса, называется оболочковой формовочной машиной . Она нагревает модель, наносит песчаную смесь и обжигает оболочку.

Подробности

Настройка и производство моделей оболочковых форм занимает несколько недель, после чего достигается производительность 5–50 штук/час. [7] Обычные материалы включают чугун , алюминиевые и медные сплавы. [1] Изделия из алюминия и магния в среднем весят около 13,5 кг (30 фунтов) в качестве нормального предела, но возможно литье изделий в диапазоне 45–90 кг (100–200 фунтов). [ требуется ссылка ] Наименьший предел составляет 30 г (1 унция). В зависимости от материала, самое тонкое поперечное сечение отливки составляет от 1,5 до 6 мм (от 0,06 до 0,24 дюйма). Минимальный уклон составляет от 0,25 до 0,5 градуса. [1]

Типичные допуски составляют 0,005 мм/мм или дюйм/дюйм, поскольку песчаный состав разработан так, чтобы едва давать усадку, и используется металлический шаблон. Отделка литой поверхности составляет 0,3–4,0  микрометра (50–150 мкдюймов), поскольку используется более мелкий песок. Смола также способствует формированию очень гладкой поверхности. В целом, этот процесс позволяет получать очень однородные отливки от одной отливки к другой. [5]

Смесь песка и смолы можно перерабатывать, сжигая смолу при высоких температурах. [6]

Преимущества и недостатки

Преимущества

Недостатки

Приложения

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

Ссылки

Примечания

  1. ^ abcd Дегармо 2003, стр. 310 .
  2. ^ abc Degarmo 2003, стр. 308 .
  3. ^ Рекнагель, Ульрих. «Процесс формовки оболочек: немецкое новшество» (PDF) . Huettenes-Albertus : 1/7.
  4. ^ Рекнагель, Ульрих (2008). "ГИССЕРЕЙ Рундшау" (PDF) . Fachzeitschrift der Österreichischen Giesserei-Vereinigungen : 17/36.
  5. ^ abcd Дегармо 2003, стр. 309 .
  6. ^ аб Тодд, Аллен и Альтинг 1994, стр. 267 .
  7. ^ Kalpakjian, Serope (2010). Производственная инженерия и технология (6-е изд.). Нью-Йорк: Prentice Hall. стр. 261. ISBN 978-0-13-608168-5. OCLC  305147413.

Библиография