Что такое оболочковое литье: процесс, материалы и области применения

Литье в песчаные формы — древний метод литья. Расплавленный металл заливается в форму, где он охлаждается и принимает форму. Однако готовое изделие не всегда сразу соответствует точным требованиям. Поэтому часто приходится несколько раз шлифовать отливку для достижения нужного размера и качества поверхности. Литье в оболочковые формы — более совершенный метод литья, решающий эти проблемы.

При формовании оболочковых изделий не используется сыпучий песок. Вместо этого используется тонкая, твёрдая оболочка из песка и термореактивной смолы. Такая оболочка имеет более точные размеры и более гладкую поверхность. Поэтому дополнительная обработка не требуется. В этой статье описывается процесс формования оболочковых изделий и принцип его работы. Вы также узнаете о материалах, подходящих для этого процесса, и о его многочисленных применениях.

Что такое оболочковое формование?

Оболочковая формовка, также известная как метод Кронинга, названа в честь немецкого инженера Йоханнеса Кронинга, который её изобрел. Кронинг посвятил свою жизнь совершенствованию литейных процессов и машин. Одним из его важнейших достижений стало изобретение оболочковой формовки, которая позволила изготавливать более точные детали.

При оболочковом литье в качестве форм используются тонкостенные оболочки, изготовленные из песка и термореактивного клея на основе смолы, которые можно выбросить после использования. В отличие от большинства песчаных форм, эти оболочки прочны и скреплены смолой. Кроме того, они повышают точность и гладкость поверхности деталей.

Сколько времени занимает литье под давлением?

Изготовление некоторых сложных форм может занять много времени. После установки формы самым трудоёмким этапом является её охлаждение. Количество деталей, которые вы можете произвести за час, зависит от используемых методов автоматизации, а также размера и сложности формы. За час можно изготовить от 5 до 50 деталей.

Сколько стоит литье под давлением?

В большинстве случаев стоимость оболочкового формования составляет от 0,25 до 0,30 доллара США/кг. Поскольку песок, инжектированный смолой, дороже обычного литейного песка, оболочковое формование обходится дороже обычного песчаного формования.

Является ли оболочковое литье более дорогим, чем литье под давлением?

Относительная стоимость зависит от объёма производства. При небольших партиях литьё под давлением обходится дешевле, чем литьё под давлением. Это связано с тем, что для литья под давлением требуются дорогостоящие формы, которые можно использовать только для изготовления деталей такого типа. В отличие от этого, для изготовления формы для литья под давлением требуются только песок и смола.

С другой стороны, литье под давлением становится дешевле по мере увеличения количества производимых деталей. Это объясняется тем, что высокая стоимость пресс-формы распределяется на большее количество деталей. С другой стороны, литье в оболочковые формы требует каждый раз нового песка и смолы.

Чтобы узнать больше о стоимости литья под давлением, а также о ценах, ознакомьтесь с стоимость литья металла под давлением статья.

Как изготавливаются оболочковые формы?

Процесс литья в оболочковые формы более трудоёмкий, чем литье в песчаные формы. Это связано с тем, что перед началом литья требуется более тщательная подготовка. Процесс литья в оболочковые формы выглядит следующим образом:

Шаг 1: Обработка металлической модели

Для литья требуется металлическая модель с учётом усадки и припусков на механическую обработку. Обычно она подвергается механической обработке и состоит из двух частей. Формы обычно изготавливаются из чугуна и стали. Для реактивных металлов также может использоваться графит.

Шаг 2: Изготовление формы

Первый этап — нагрев металлической формы до температуры 230–340 °C (450–650 °F). Это самый важный этап процесса. После этого используется стеарат кальция, чтобы предотвратить прилипание песчаной оболочки к форме.

Вся модель подвешивается в контейнере, заполненном мелким кварцевым песком и термореактивной фенольной смолой. Затем контейнер переворачивается вверх дном так, чтобы смесь песка и смолы покрывала горячую модель. Под воздействием тепла от металлической модели смесь затвердевает. Образуется твёрдая оболочка толщиной около 9–20 мм.

Через некоторое время модель вместе с коробкой переворачивают, чтобы высыпался песок, который ещё не затвердел. Теперь от модели остаётся только затвердевшая оболочка. Наконец, оболочка помещается в печь для сушки и отверждения. Поскольку нам нужна оболочка, состоящая из двух частей, вторую половину формы изготавливают по той же схеме.

Узнать больше о конструкция пресс-формы для литья под давлением и получите консультацию по проектированию пресс-форм.

Шаг 3: Сборка форм

После того, как вы изготовили обе формы по одной и той же схеме, вы можете собрать их. Вы можете скрепить их струбцинами или приклеить.

Шаг 4: Процесс заливки

Техник может поместить оболочку в заливочный рукав или покрыть её песком, гравием или металлической дробью. Это добавит оболочке прочности и сделает её прочнее. Затем расплавленный металл заливается в форму. Это можно сделать вручную или с помощью машины.

Шаг 5: Охлаждение и извлечение отливки

Через некоторое время металл остывает сам. После затвердевания рабочий может разбить его или открыть форму, чтобы извлечь отливку. Затем отливку очищают или дорабатывают в зависимости от её внешнего вида.

Материалы, которые можно использовать для литья в оболочковые формы

Мы используем широкий спектр материалов для литья оболочковых форм, чтобы удовлетворить различные промышленные потребности. Этот процесс подходит как для чёрных, так и для цветных металлов, что делает его универсальным методом литья.

Черные металлы

Черные металлы широко используются в оболочковом литье благодаря своей прочности и долговечности. К ним относятся различные виды стальных сплавов.

• Углеродистая сталь: Углеродистая сталь, сплав железа с содержанием легирующих элементов менее 10,5%, широко используется. Такие марки, как C20, C25, C30 и C45, популярны благодаря своей обрабатываемости и износостойкости.
• Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь, содержащая не менее 10,5% хрома, обеспечивает коррозионную стойкость. Различают ферритную, мартенситную, аустенитную, упрочнённую дисперсией и дуплексную нержавеющую сталь.
• Легированная стальЛегированные стали, такие как 20Mn, 45Mn и другие, используются благодаря своим уникальным свойствам. Они подходят для применений, требующих высокой прочности и вязкости.

Цветные металлы

Цветные металлы также совместимы с оболочковым литьем, что обеспечивает такие преимущества, как меньший вес и стойкость к коррозии.

• Алюминиевые сплавы: Алюминиевые сплавы, такие как ASTM A356, ASTM A413 и ASTM 360, используются в случаях, когда важен небольшой вес. Они обеспечивают хороший баланс между прочностью и массой.
• Медь и медные сплавыМедь и её сплавы ценятся за электропроводность, обрабатываемость и коррозионную стойкость. Все сплавы на основе меди, за исключением латуни, подходят для литья под давлением.

Другие совместимые металлы

В зависимости от конкретных требований к отливке могут использоваться и другие металлы. Выбор металла зависит от таких факторов, как прочность, коррозионная стойкость и вес.

Разнообразие материалов, доступных для оболочкового литья, делает этот метод предпочтительным для изготовления сложных деталей с высокой точностью.

• Углеродистая сталь (С20, С25, С30, С45) используется благодаря своей обрабатываемости и износостойкости.
• Разновидности нержавеющей стали устойчивы к коррозии и используются в суровых условиях.
• Легированные марки стали обеспечивают высокую прочность и вязкость.
• Алюминиевые сплавы выбирают из-за их легкости.
• Медь и медные сплавы ценятся за свою электропроводность и коррозионную стойкость.

Преимущества оболочкового формования

Оболочковое литье пользуется популярностью, поскольку позволяет обрабатывать различные материалы. Кроме того, оно позволяет повысить точность и качество обработки поверхности обрабатываемых деталей.

Вот некоторые преимущества процесса литья в оболочковые формы:

• Более точные размеры: Изделия, отлитые в оболочковые формы, имеют очень точные размеры. Это достигается за счёт нагревания и давления затвердевшей оболочки для сохранения формы. Детали, изготовленные этим методом, могут иметь допуски между собой всего ±0,25 мм.
• Лучшая отделка поверхности: В отличие от литья в песчаные формы, жидкий металл контактирует с сухой, замкнутой оболочкой с гладкой поверхностью без пор. Поэтому качество поверхности отливки выше и меньше дефектов, в идеале до 2,5 микрон.
• Короткие сроки доставки: Оболочковые формы можно использовать снова и снова с тем же результатом. Это не только сокращает время ожидания, но и удешевляет производство большего количества той же продукции.
• Уменьшение газовых дефектов: используется больше связующего, чем при других методах. Несмотря на это, тонкостенные полые стержни обеспечивают естественный проход воздуха. Более крупные зерна песка в оболочковой форме облегчают прохождение воздуха, что обеспечивает более качественное литье.
• АвтоматизацияПроцесс литья в оболочковые формы легко автоматизировать, он подходит для одновременного производства большого количества изделий. Существуют машины, которые выполняют всю важную работу. Например, нагревают металлические формы, изготавливают оболочковые формы и собирают их.
• Поддерживает широкий спектр материалов: Оболочковое литье может использоваться для производства чёрных и цветных металлов. Это означает, что его можно применять для самых разных материалов.

Недостатки оболочкового формования

У всего есть свои преимущества и недостатки. Вот недостатки оболочкового формования:

• Ограниченная грузоподъемность: Из-за очень тонкой стенки оболочковых форм они подходят только для деталей среднего и тяжёлого размера. Этот процесс позволяет обрабатывать детали весом от 30 граммов до 10 килограммов (25 фунтов).
• Дорогая смола: Термореактивная фенольная смола, используемая для литья в оболочковые формы, стоит дороже, чем связующее вещество, используемое для традиционного литья в песчаные формы.
• Высокие затраты на оборудование: Этот процесс требует использования различных установок нагрева и отверждения, что делает его более дорогим. При использовании автоматизированного варианта капитальные затраты ещё выше.

Применение оболочкового формования

Технология литья под давлением позволяет легко и быстро воспроизводить точные металлические детали. Именно поэтому этот метод широко применяется во многих областях, таких как медицина, аэрокосмическая и автомобильная промышленность.

Добавление смолы делает поверхность детали более гладкой, поэтому нет необходимости в сложной постобработке. Благодаря этому сокращается время и трудозатраты, что снижает общую стоимость производства. Именно поэтому оболочковое литье — лучший способ изготовления металлических деталей малых и средних размеров.

Конкретные применения оболочкового литья в различных отраслях промышленности:

• Автомобильная промышленность: Блоки двигателей, головки цилиндров, распределительные валы, коленчатые валы, картеры трансмиссии
• Аэрокосмическая промышленность: Турбинные лопатки, редукторы
• Промышленное оборудование: Шестерни, клапаны, корпуса насосов, рычаги
• Электрооборудование: Корпуса и компоненты электрических систем
• Нефть и газ: Корпуса клапанов, прецизионные детали, изготовленные на заказ

Формование оболочковых форм и другие литейные процессы

Формование — более широкий термин, а оболочковое литьё — один из методов литья. Этот метод подразумевает формование расплавленного и затвердевшего материала в форме. Существуют и другие очень похожие методы, такие как литье в песчаные формы, литьё под давлением и литьё по выплавляемым моделям.

Разница между оболочковым литьем и литьем в песчаные формы

Существует два метода изготовления изделий в песчаных формах: литье в песчаные формы и литье в оболочковые формы. Процессы создания форм различаются в зависимости от метода. При литье в песчаные формы форма формируется из самого песка. При литье в оболочковые формы форма представляет собой тонкую оболочку из песка и смолы.

Поскольку песчаная форма рыхлая, она более подвержена дефектам поверхности и погрешностям размеров. Оболочковая форма, напротив, тонкая и жёсткая, и изделия, изготовленные с её помощью, выглядят более эстетично. Она также более точна.

Разница между оболочковым литьем и литьем по выплавляемым моделям

В литье по выплавляемым моделям литьё по выплавляемым моделям отличается от оболочкового литья. При литье по выплавляемым моделям всегда используется восковая модель. Восковая модель собирается в древовидную структуру (восковые литники), покрывается керамической массой, а затем расплавляется для формирования полости формы.

Это означает, что конструкция и форма изготовлены из разных материалов. Большинство оболочковых форм изготавливаются из металла. При литье по выплавляемым моделям используются восковые формы. При литье по выплавляемым моделям используется огнеупорная керамика, а при оболочковом литье — песчаные формы.

Одним из преимуществ оболочкового литья является высокое качество поверхности. Однако качество поверхности изделий, изготовленных методом литья по выплавляемым моделям, ещё выше – до 1,3 мкм. Yonglihao Machinery обеспечивает высокое качество. услуги литья по выплавляемым моделям.

Разница между оболочковым литьем и литьем под давлением

Формование оболочек и литье под давлением Оба метода являются методами литья металла. Основное различие между ними заключается в изготовлении и использовании формы. При литье под давлением используется постоянная металлическая форма, в которую расплавленный металл запрессовывается под высоким давлением. В то же время, при литье в оболочковую форму используется оболочковая форма из песка и смолы, которая может быть использована только один раз.

Для литья под давлением не требуется высокое давление, как при литье под давлением. Вместо этого используется прочность смолы, которая связывает оболочку и позволяет добиться точных результатов. Кроме того, литье под давлением подходит только для простых деталей из легкоплавких металлов.

Разница между оболочковым литьем и литьем под давлением

Ещё один метод точного литья — литьё под давлением. Однако он в основном используется для изготовления копий пластиковых изделий. При этом расплавленный пластик под высоким давлением прессуется в металлическую форму. Затем пластику дают остыть и затвердеть, придавая ему окончательную форму.

Таким образом, основное различие между оболочковым литьём и литьём под давлением заключается в типе используемого материала и способе изготовления. При оболочковом литье расплавленный металл заливается в одноразовые песчаные формы. В то же время литьё под давлением подразумевает прессование пластика в постоянные твёрдые формы.

Связаться с нами

Работаете над прототипом или деталью, требующей литья металла или литья пластика под давлением? Доверьте Yonglihao Machinery выполнение ваших задач. Мы выполняем различные виды литья металла и литья пластика под давлением для удовлетворения потребностей различных проектов.

Если вам нужно литьё металла, наши услуги по литью под давлением идеально вам подойдут. Наши услуги сертифицированы по стандарту ISO 9001:2015. От предпроизводства до готового продукта наша продукция проходит тщательный контроль на каждом этапе, чтобы гарантировать её высокое качество. Свяжитесь с нашими специалистами сегодня, чтобы завершить ваш проект на высочайшем уровне.