Wat is schelpvormen: proces, materialen en toepassingen

Zandgieten is een eeuwenoud gietproces. Gesmolten metaal wordt in een mal gegoten, waar het afkoelt en vorm krijgt. Het eindproduct voldoet echter niet altijd direct aan de precieze eisen. Daarom is het vaak nodig om het meerdere keren te schuren om de juiste maat en oppervlakteafwerking te bereiken. Schelpengieten is een geavanceerdere gietmethode die deze problemen oplost.

Bij het schelpvormen wordt geen los zand gebruikt. In plaats daarvan wordt een dunne, harde schaal gebruikt, gemaakt van zand en een thermohardende hars als bindmiddel. Deze schaal is nauwkeuriger qua maatvoering en heeft een gladder oppervlak. Aanvullende bewerkingen zijn daarom niet nodig. Dit artikel beschrijft het schelpvormen en hoe het werkt. U leert ook welke materialen geschikt zijn voor dit proces en de vele toepassingen ervan.

Wat is schelpvormen?

Het schelpgieten, ook wel het Croning-proces genoemd, is vernoemd naar de Duitse ingenieur Johannes Croning, de uitvinder van het proces. Croning wijdde zijn leven aan het verbeteren van gietprocessen en -machines. Een van zijn belangrijkste prestaties was de uitvinding van het schelpgieten, waardoor het mogelijk werd om nauwkeuriger onderdelen te vervaardigen.

Bij het schelpgieten worden dunwandige schelpen van zand en thermohardende harslijm als mallen gebruikt, die na gebruik kunnen worden weggegooid. In tegenstelling tot de meeste zandmallen zijn deze schelpen stevig en worden ze met hars bij elkaar gehouden. Bovendien verbeteren ze de precisie en de gladheid van het oppervlak van de onderdelen.

Hoe lang duurt het om een granaat te gieten?

Het produceren van complexe mallen kan lang duren. Zodra de mal op zijn plaats zit, is het afkoelen het meest tijdrovende onderdeel. Hoeveel onderdelen u per uur kunt produceren, hangt af van uw automatiseringsmethoden en de grootte en complexiteit van de mal. U kunt 5-50 onderdelen per uur produceren.

Hoeveel kost het maken van een schelp?

In de meeste gevallen kost het gieten van schelpen tussen de 0,25 en 0,30 USD/kg. Omdat kunstharsgeïnjecteerd zand duurder is dan normaal gietzand, is het gieten van schelpen duurder dan het gieten van normaal zand.

Is schelpgieten duurder dan spuitgieten?

De relatieve kosten zijn afhankelijk van het productievolume. Voor kleine productieseries is schelpgieten goedkoper dan spuitgieten. Dit komt doordat spuitgieten dure mallen vereist die alleen voor dit soort onderdelen gebruikt kunnen worden. De mal voor schelpgieten daarentegen vereist alleen zand en hars.

Spuitgieten daarentegen wordt goedkoper naarmate het aantal geproduceerde onderdelen toeneemt. Dit komt doordat de hoge kosten van de matrijs over een groter aantal onderdelen worden gespreid. Bij het gieten met een mantelvorm is daarentegen telkens nieuw zand en hars nodig.

Voor meer informatie over de kosten van spuitgieten en prijsgegevens kunt u terecht op de kosten voor metaalspuitgieten artikel.

Hoe worden schelpmallen gemaakt?

Het gietproces in een schelpvorm is tijdrovender dan het gietproces in een zandvorm. Dit komt doordat er meer voorbereiding nodig is voordat de schelpvorm kan beginnen. Het proces voor dit gietproces is als volgt:

Stap 1: Het metaalpatroon bewerken

Om iets te gieten, is een metalen model nodig dat rekening houdt met krimp en bewerkingstoleranties. Het wordt meestal bewerkt en bestaat uit twee helften. Mallen zijn meestal gemaakt van ijzer en staal. Grafiet is ook een optie voor reactieve metalen.

Stap 2: De mal maken

De eerste stap is het verwarmen van de metalen mal tot een temperatuur van 230-340 °C (450-650 °F). Dit is de belangrijkste stap in het proces. Daarna wordt calciumstearaat gebruikt om te voorkomen dat de zandschelp aan de mal blijft plakken.

Het complete model hangt in een kantelbak gevuld met fijn silicazand en thermohardende fenolhars. Vervolgens wordt de kantelbak ondersteboven gedraaid, zodat het zand- en harsmengsel het hete model bedekt. Door de warmte van het metalen model hardt het mengsel uit. Dit vormt een harde schaal van ongeveer 9-20 mm dik.

Na een tijdje draaien ze het model en de doos om, zodat het losse zand dat nog niet is uitgehard eruit valt. Nu blijft alleen de uitgeharde schaal aan het model vastzitten. Ten slotte wordt de schaal in de oven geplaatst om te drogen en uit te harden. Omdat we een schaal nodig hebben die uit twee delen bestaat, maken we de andere helft van de mal volgens dezelfde procedure.

Meer informatie over ontwerp van spuitgietmatrijzen en krijg advies over het ontwerp van uw matrijs.

Stap 3: De mallen monteren

Nadat je beide mallen volgens dezelfde procedure hebt gemaakt, kun je ze in elkaar zetten. Je kunt ze vastklemmen of lijmen.

Stap 4: Gietproces

De technicus kan de schelp in een giethuls plaatsen of bedekken met zand, grind of metaalkorrels. Dit geeft de schelp extra stevigheid en maakt hem sterker. Het gesmolten metaal wordt vervolgens in de mal gegoten. Dit kan met de hand of met een machine.

Stap 5: Koelen en verwijderen van de gietvorm

Na een tijdje afkoelen koelt het metaal vanzelf af. Zodra het is uitgehard, kan de arbeider het breken of de mal openen om het gietstuk eruit te halen. Het gietstuk wordt vervolgens schoongemaakt of afgewerkt, afhankelijk van het uiterlijk.

Materialen die gebruikt kunnen worden voor het gieten van schelpen

We gebruiken een breed scala aan materialen bij het vormen van schelpen om aan verschillende industriële behoeften te voldoen. Het proces ondersteunt zowel ferro- als non-ferrometalen, waardoor het een veelzijdige gietmethode is.

Ferrometalen

Ferrometalen worden vaak gebruikt bij het vormen van schelpen vanwege hun sterkte en duurzaamheid. Ze omvatten verschillende soorten staallegeringen.

• KoolstofstaalKoolstofstaal, een ijzerlegering met minder dan 10,5%-legeringselementen, wordt veel gebruikt. Soorten zoals C20, C25, C30 en C45 zijn populair vanwege hun bewerkbaarheid en slijtvastheid.
• roestvrij staal: Roestvast staal, dat ten minste 10.5% chroom bevat, biedt corrosiebestendigheid. Variëteiten zijn onder andere ferritisch, martensitisch, austenitisch, precipitatiegehard en duplex roestvast staal.
• Gelegeerd staal: Gelegeerd staal zoals 20Mn, 45Mn en andere wordt gebruikt vanwege hun unieke eigenschappen. Ze zijn geschikt voor toepassingen die hoge sterkte en taaiheid vereisen.

Non-ferrometalen

Ook non-ferrometalen zijn geschikt voor mantelgieten en bieden voordelen zoals een lichter gewicht en corrosiebestendigheid.

• Aluminiumlegeringen: Aluminiumlegeringen zoals ASTM A356, ASTM A413 en ASTM 360 worden gebruikt wanneer gewicht een probleem is. Ze bieden een goede balans tussen sterkte en gewicht.
• Koper en koperlegeringenKoper en koperlegeringen worden gewaardeerd om hun geleidbaarheid, bewerkbaarheid en corrosiebestendigheid. Alle koperlegeringen, behalve messing, zijn geschikt voor mantelgieten.

Andere compatibele metalen

Afhankelijk van de specifieke eisen van het gietstuk kunnen andere metalen worden gebruikt. De metaalkeuze hangt af van factoren zoals sterkte, corrosiebestendigheid en gewicht.

De verscheidenheid aan materialen die voor schelpgieten beschikbaar zijn, maakt het een voorkeursmethode voor het vervaardigen van complexe onderdelen met hoge precisie.

• Koolstofstaalsoorten (C20, C25, C30, C45) worden gebruikt vanwege hun bewerkbaarheid en slijtvastheid.
• Roestvrijstalen varianten zijn corrosiebestendig en worden gebruikt in zware omstandigheden.
• Gelegeerd staal biedt een hoge sterkte en taaiheid.
• Aluminiumlegeringen worden gekozen vanwege hun lichte gewicht.
• Koper en koperlegeringen worden gewaardeerd om hun geleidbaarheid en corrosiebestendigheid.

Voordelen van schelpvormen

Mensen zijn enthousiast over schelpvormen omdat het geschikt is voor verschillende materialen. Bovendien kan het de nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking van de bewerkte onderdelen verbeteren.

Hier zijn enkele voordelen van het schelpgietproces:

• Nauwkeurigere afmetingen: Producten die in een mantelvorm worden gegoten, hebben zeer nauwkeurige afmetingen. Dit komt doordat de gestolde mantel wordt verhit en onder druk wordt gezet om zijn vorm te behouden. Onderdelen die met dit proces worden vervaardigd, kunnen een tolerantie van slechts ±0,25 mm hebben.
• Betere oppervlakteafwerking: In tegenstelling tot zandgieten komt het vloeibare metaal in contact met een droge, gesloten schil met een glad oppervlak en zonder poriën. De oppervlakteafwerking van het gegoten onderdeel is daardoor beter en vertoont minder defecten, idealiter tot 2,5 micron.
• Korte levertijden: Schelpvormen kunnen steeds opnieuw worden gebruikt met hetzelfde resultaat. Dit verkort niet alleen de wachttijden, maar maakt het ook goedkoper om meer van hetzelfde product te produceren.
• Minder gasdefecten: Er wordt meer bindmiddel gebruikt dan bij andere methoden. Desondanks bieden dunwandige holle kernen een natuurlijke doorstroming van lucht. Grovere zandkorrels in de schelpvorm zorgen voor een betere luchtdoorstroming, wat resulteert in een beter gietresultaat.
• Automatisering: Het gietproces met schelpvormen is eenvoudig te automatiseren en is geschikt voor het tegelijkertijd produceren van grote hoeveelheden producten. Er zijn machines die al het belangrijke werk doen. Bijvoorbeeld het verwarmen van de metalen mallen, het maken van de schelpvormen en het in elkaar zetten ervan.
• Ondersteunt een breed scala aan materialen: Shell-molding kan worden gebruikt voor de productie van ferro- en non-ferrometalen. Dit betekent dat het voor veel verschillende materialen kan worden gebruikt.

Nadelen van schelpvormen

Alles heeft zijn voor- en nadelen. Hier zijn de nadelen van schelpvormen:

• Beperkte gewichtsbehandeling: Vanwege de zeer dunne wanddikte van schelpvormen zijn ze alleen geschikt voor middelgrote en zware onderdelen. Het proces kan onderdelen verwerken met een gewicht tussen 30 gram en 10 kilogram (25 pond).
• Dure hars:De thermohardende fenolhars die voor het gieten in een schelpvorm wordt gebruikt, is duurder dan het bindmiddel dat voor het conventionele zandgieten wordt gebruikt.
• Hoge apparatuurkosten: Het proces vereist verschillende verwarmings- en uithardingsunits, wat het duurder maakt. Bij gebruik van een geautomatiseerde versie zijn de investeringskosten nog hoger.

Toepassingen van schelpvormen

Met de technologie van het schelpgieten is het eenvoudig om in korte tijd nauwkeurige metalen onderdelen te reproduceren. Daarom wordt het gietproces veel gebruikt in sectoren zoals de geneeskunde, de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie.

De toevoeging van hars maakt het oppervlak van het onderdeel gladder, waardoor uitgebreide nabewerking overbodig is. Dit kost minder tijd en arbeid, waardoor de totale productiekosten dalen. Daarom is schelpgieten de beste manier om kleine en middelgrote metalen onderdelen te produceren.

Specifieke toepassingen van schelpvormen in verschillende industrieën:

• Automobiel: Motorblokken, cilinderkoppen, nokkenassen, krukassen, transmissiebehuizingen
• Lucht- en ruimtevaart: Turbinebladen, tandwielkasten
• Industriële machines: Tandwielen, kleppen, pomphuizen, hefboomarmen
• Elektrische apparatuur: Behuizingen en componenten van elektrische systemen
• Olie en gas: Klephuizen, precisieonderdelen op maat

Schelpengieten en andere gietprocessen

Vormen is een bredere term, en schelpvormen is een van de vormmethoden. Deze methode omvat het vormen van gesmolten en gestold materiaal in een mal. Er zijn andere, zeer vergelijkbare methoden, zoals zandgieten, spuitgieten en precisiegieten.

Het verschil tussen schelpvormen en zandgieten

Er zijn twee methoden om objecten te produceren met behulp van zandmallen: zandgieten en schelpengieten. De processen die gebruikt worden om de mallen te maken, verschillen tussen beide methoden. Bij zandgieten vormt het gevulde zand zelf de mal. Bij schelpengieten is de mal een dunne schelp van zand en hars.

Omdat de zandmal los zit, is deze gevoeliger voor oppervlaktefouten en maatafwijkingen. De schelpmal daarentegen is dun en stijf, waardoor de producten die ermee worden gemaakt er esthetisch aantrekkelijker uitzien. Hij is ook nauwkeuriger.

Het verschil tussen schelpgieten en precisiegieten

Bij het gieten is precisiegieten niet hetzelfde als schelpgieten. Bij precisiegieten wordt bij elke precisiegietmethode een wasmodel gebruikt. Het wasmodel wordt geassembleerd tot een boomvormige structuur (wasgietstukken), bedekt met keramische slurry en vervolgens gesmolten om de malholte te vormen.

Dit betekent dat het ontwerp en de mal van verschillende materialen zijn gemaakt. De meeste schelpvormen zijn van metaal. Bij het precisiegieten worden wasvormen gebruikt. Bij het precisiegieten wordt gebruikgemaakt van vuurvast keramiek, terwijl bij het schelpgieten zandvormen worden gebruikt.

Een van de voordelen van schelpgieten is de goede oppervlakteafwerking. De afwerking van precisiegietproducten is echter nog beter, tot wel 1,3 micron. Yonglihao Machinery kan u kwaliteit bieden. investeringsgietdiensten.

Het verschil tussen schelpvormen en spuitgieten

Schelpenvormen en spuitgieten Beide zijn metaalgietprocessen. Het belangrijkste verschil is de productie en het gebruik van de mal. Spuitgieten gebruikt een permanente metalen mal om gesmolten metaal onder hoge druk in de malholte te persen. Schelpgieten daarentegen gebruikt een schelpmal van zand en hars, die slechts één keer gebruikt kan worden.

Voor het vormen van een schelp is niet de hoge druk van spuitgieten nodig. In plaats daarvan wordt de sterkte van de hars gebruikt om de schelp te verbinden en zo nauwkeurige resultaten te bereiken. Bovendien is spuitgieten alleen geschikt voor eenvoudige onderdelen van gemakkelijk smeltbare metalen.

Het verschil tussen schelpvormen en spuitgieten

Een andere nauwkeurige giettechniek is spuitgieten. Deze techniek wordt echter vooral gebruikt om duplicaten van kunststof voorwerpen te produceren. Bij deze methode wordt gesmolten kunststof onder hoge druk in een metalen mal geperst. Vervolgens laat men het kunststof afkoelen en uitharden tot de uiteindelijke vorm.

Het belangrijkste verschil tussen schelpvormen en spuitgieten is daarom het gebruikte materiaal en de productiemethode. Bij schelpvormen wordt gesmolten metaal in wegwerpbare zandvormen gegoten. Spuitgieten daarentegen houdt in dat kunststof in permanente, vaste mallen wordt geperst.

Neem contact met ons op

Werkt u aan een prototype of onderdeel dat metaalgieten of kunststof spuitgieten vereist? Laat Yonglihao Machinery aan uw behoeften voldoen. Wij kunnen diverse metaalgiet- en kunststof spuitgietprocessen uitvoeren om aan de behoeften van verschillende projecten te voldoen.

Heeft u metaalgietwerk nodig? Dan zijn onze spuitgietdiensten ideaal voor u. Deze diensten zijn ISO 9001:2015-gecertificeerd. Van pre-productie tot eindproduct worden onze producten in elke fase zorgvuldig geïnspecteerd om hun hoge kwaliteit te garanderen. Neem vandaag nog contact op met onze experts om uw project tot een hoge standaard te laten voltooien.