Выкройка (литье) - Pattern (casting)
В отливке , А шаблон является точной копией объекта , чтобы быть литой, используется для подготовки полости , в которую расплавленный материал будет заливаться во время процесса литья.
Модели, используемые при литье в песчаные формы, могут быть из дерева, металла, пластика или других материалов. Выкройки изготавливаются в соответствии со строгими стандартами строительства, чтобы они могли служить в течение разумного периода времени в соответствии с уровнем качества создаваемого шаблона, и чтобы они многократно обеспечивали литье приемлемых размеров.
Создание шаблона
Изготовление моделей, называется patternmaking (иногда стилизованный patternmaking или модели решений ), является квалифицированным торговли , которая связана с торгов инструмента и пресс - форм и литейного производства , но также часто включает в себя элементы тонкой обработки древесины . Создатели моделей (иногда называемые мастерами по выкройкам или мастерам выкройки ) изучают свои навыки в процессе ученичества и в профессиональных училищах на протяжении многих лет. Хотя инженер может помочь разработать выкройку, обычно ее выполняет создатель.
Используемые материалы
Обычно для изготовления выкройки используются дерево, металл или пластик. Воск и гипс также используются, но только для специализированных целей. Сахарная сосна - наиболее часто используемый материал для выкройки, прежде всего потому, что он мягкий, легкий и легкий в работе. Гондурас. Красное дерево использовалось для изготовления большего количества деталей, потому что оно тверже и прослужит дольше сосны. После правильного затвердевания она примерно такая же стабильная, как и любая доступная древесина, не подверженная короблению или скручиванию. После того, как узор построен, литейщик не хочет, чтобы он менял форму. Настоящее красное дерево Гондураса сейчас труднее найти из-за вырубки влажных лесов, поэтому теперь существует множество видов древесины, которые продаются как красное дерево. Стекловолоконные и пластиковые узоры приобрели популярность в последние годы, потому что они водонепроницаемы и очень долговечны. Металлические узоры долговечны и не поддаются воздействию влаги, но они тяжелее, дороже и их сложно отремонтировать в случае повреждения.
Восковые модели используются в процессе литья, называемом литьем по выплавляемым моделям . Для этого используется комбинация парафинового воска , пчелиного воска и карнаубского воска .
Парижский гипс обычно используется для изготовления мастер-форм и форм, так как он быстро набирает твердость и обладает большой гибкостью на этапе схватывания.
Дизайн
Литники, литники, стояки, стержни и охладители или нет
Изготовитель моделей или инженер-литейщик решает, где разместить литники , литниковые системы и стояки по отношению к модели. Если в отливке требуется отверстие, можно использовать стержень , который определяет объем или место в отливке, куда металл не будет течь. Иногда перед формованием на поверхность рисунка могут быть помещены холодильные смеси, которые затем формуются в песчаную форму. Охлаждение - это радиатор, обеспечивающий быстрое локальное охлаждение. Быстрое охлаждение может быть желательным для улучшения зернистой структуры или определения последовательности замерзания расплавленного металла, который заливают в форму. Поскольку они имеют гораздо более низкую температуру и часто отличаются от разливаемого металла, они не прикрепляются к отливке, когда отливка остывает. Затем озноб можно восстановить и использовать повторно.
Проектирование системы подачи и вентиляции обычно называют проектированием методов или методов . Это может быть выполнено вручную или в интерактивном режиме с использованием универсального программного обеспечения САПР или в полуавтоматическом режиме с использованием специального программного обеспечения (например, AutoCAST ).
Типы паттернов
Выкройки изготавливаются из дерева, металла, керамики или твердой пластмассы и различаются по сложности.
Цельный узор или свободный узор - самый простой. Это копия желаемой отливки - обычно немного большего размера, чтобы компенсировать сжатие предполагаемого металла. Узоры с воротами соединяют ряд рыхлых узоров вместе с серией полозьев, которые будут отсоединены после встряхивания. Сегментированные или состоящие из нескольких частей выкройки создают отливку из нескольких частей, которые необходимо соединить при последующей обработке.
Шаблоны совпадающих пластин - это шаблоны, в которых верхняя и нижняя части рисунка, также известные как части совмещения и перетаскивания, установлены на противоположных сторонах доски. Это приспособление позволяет быстро формировать выкройки из формовочного материала. Подобный метод, называемый шаблоном «совмещение и перетаскивание», часто используется для больших отливок или крупных производственных партий: в этом варианте две стороны шаблона устанавливаются на отдельных шаблонных пластинах, которые можно подсоединять к горизонтальным или вертикальным машинам и формовать с помощью формовочный материал. Когда линии разъема между выступом и перетяжкой нерегулярны, можно использовать вспомогательную доску для поддержки нестабильных узоров неправильной формы.
Шаблоны развертки используются для симметричных форм, которые представляют собой профилированные формы, вращающиеся вокруг центральной оси или полюса через формовочный материал. Шаблон развертки - это форма каркасного узора: любой геометрический узор, образующий форму при перемещении через формовочный материал.
Скелетный узор вступает в игру, когда вся конструкция из дерева или металла стоит дороже. Обычно он изготавливается как деталь с некоторыми незаполненными зазорами, и эти незаполненные части заполняются или покрываются суглинком или глинами. Strickle board или Strike-off board используется для соскабливания лишней глины при нанесении на зазоры. Например, кожух турбины, отводы грунтовых и водопроводных труб, корпуса клапанов и коробки.
Пособия
Чтобы компенсировать любые изменения размеров, которые могут произойти во время (твердого) процесса охлаждения, в модели обычно делаются припуски.
Жидкая усадка
Почти все металлы при затвердевании имеют объемную усадку, это называется жидкой усадкой. Другими словами, почти все металлы претерпевают увеличение объема при плавлении или температуре ликвидуса. Типичная «объемная усадка» находится в диапазоне от 3,5% до 10,0% в зависимости от сплава. Некоторые графитовые чугуны при отливке более тяжелых профилей в хорошо контролируемых условиях могут показывать небольшой положительный предел текучести. Типовой металл также известен и используется из-за его способности удерживать точную и точную отливку и сохранять правильные размеры после охлаждения. Обычно при изготовлении инженерных литых деталей «метод» разрабатывается вместе с шаблоном, который включает размер подступенка, количество подступенков и расположение подступенков. Кроме того, в «методе» проектируются спускной (ые) литник (и), направляющая (и) и входной (ые) патрубок (и). Таким образом, «метод» обеспечивает подачу расплавленного металла, правильное заполнение формы и заполнение стояков для «подачи» сжимающегося объема жидкости в отливку во время затвердевания. Этот «метод» выполняется «инженером-методистом», который может быть изготовителем моделей (с дополнительным обучением), инженером-основателем или металлургом, знакомым с концепцией увеличения объема / потери объема, связанной с плавлением и литьем / затвердеванием. Пример: Предположим, что сталь имеет плотность 7,85 (сплошной) и усадку 6% или, лучше сказать, увеличение объема на 6% при расплавлении. Изготовлена форма для отливки блока весом 100 кг, исходя из плотности стали в твердом состоянии. Плотность стали составляет всего 94% от плотности твердого вещества - около 7,38 в жидком состоянии. Таким образом, когда 100-килограммовый блок (твердый расчет) заполнен жидкостью, его масса составляет всего 94 кг. 6 кг должны подаваться из «стояка» или «питателя» во время затвердевания - таким образом, твердый объект теперь имеет массу 100 кг. Этот метод представляет собой систему борьбы с потерей объема во время затвердевания. Это (технически) не надбавка.
Надбавка за сокращение
После завершения затвердевания размерный размер подвергнется линейному сжатию. Это линейное сжатие происходит при охлаждении до комнатной температуры. Чтобы это компенсировать, выкройку делают больше требуемой отливки. Этот дополнительный размер, указанный на шаблоне для усадки металла, называется «допуском на усадку». Эти значения обычно составляют от 0,6% до 2,5%. Это объясняется правилом сокращения , которое является правилом завышения размера . Правила усадки обычно доступны для обычных промышленных литых сплавов. В качестве альтернативы, Patternmaker просто добавит назначенный процент ко всем измерениям. Пример этого припуска - если требовалось, чтобы втулка была 1500 мм O / D, 1000 мм I / D и 300 мм высотой с использованием правила усадки 2%: Изготовитель выкройки сделает шаблон 1530 мм O / D (так как он будет сжиматься) , 980 I / D (так как внутренний диаметр будет сокращаться наружу) - важно отметить, что внутренний диаметр имеет 20 мм, «снятые с него», а не «добавленные к нему» - что является правильным допуском на сжатие. Наконец, размер по высоте будет 306 мм.
Величина усадки также может незначительно изменяться за счет песчаной системы, используемой для литейной формы и любых стержней, например песка на глиняной связке, песка на химической связке или других связующих материалов, используемых в песке. Точные значения могут варьироваться между разными литейными цехами из-за используемых песчаных систем. Каждое литейное производство, измеряя собственные образцы и отливки, может уточнить свои собственные допуски на усадку.
Усадку и сжатие можно снова разделить на усадку жидкости и сжатие твердого тела . Усадка жидкости - это уменьшение объема в процессе затвердевания (от жидкости к твердому), усадка жидкости учитывается стояками. Твердое сжатие - это уменьшение размеров во время охлаждения (твердого) литого металла. Припуск на усадку учитывает только твердую усадку.
Призывное пособие
Когда шаблон необходимо удалить из песчаной формы, существует вероятность того, что передние кромки могут сломаться или повредиться в процессе. Чтобы избежать этого, на шаблоне предусмотрен конус, чтобы облегчить удаление шаблона из формы и, следовательно, уменьшить повреждение краев. Предусмотренный угол конуса называется углом уклона . Величина угла наклона зависит от сложности рисунка, типа формовки (ручная формовка или машинная формовка), высоты поверхности и т. Д. Осадка, обеспечиваемая отливкой, обычно составляет от 1 до 3 градусов на внешних поверхностях (от 5 до 8 внутренних поверхностей).
Припуск на чистовую или механическую обработку
Чистота поверхности, полученная при литье в песчаные формы, обычно плохая (неточная по размерам), и, следовательно, во многих случаях литое изделие подвергают процессам механической обработки, таким как токарная обработка или шлифование , чтобы улучшить чистоту поверхности. В процессе обработки часть металла удаляется с детали. Чтобы компенсировать это, в отливку должен быть добавлен припуск на механическую обработку (дополнительный материал, который иногда называют зеленым). размер припуска на чистовую обработку зависит от материала отливки, размера отливки, объема производства, способа литья и т. д.
Допуск на встряхивание
Обычно во время извлечения шаблона из полости пресс-формы, шаблон обтачивают по всему периметру, чтобы облегчить удаление. В этом процессе конечная полость увеличивается. Чтобы это компенсировать, необходимо уменьшить размеры рисунка. Стандартных значений этой надбавки нет, так как она сильно зависит от персонала. Это пособие является отрицательным, и распространенный способ обойти это пособие - увеличить его. Встряхивание шаблона приводит к увеличению полости формы и приводит к увеличению размера отливки.
Допуск на искажение
Во время охлаждения формы напряжения, возникающие в твердом металле, могут вызвать деформацию отливки. Это более очевидно, когда форма имеет меньшую ширину по сравнению с ее длиной. Этого можно избежать, изначально искажая узор в обратном направлении.
Потребность
Шаблоны по-прежнему необходимы для литья металлов в песчаные формы. Для производства отливок из серого чугуна, высокопрочного чугуна и стали литье в песчаные формы остается наиболее широко используемым процессом. Для алюминиевых отливок литье в песчаные формы составляет около 12% от общего тоннажа по весу (по сравнению с литьем под давлением - 57%, а также полупостоянной и постоянной формой - 19%; на основе отгрузок 2006 года). Точное оборудование для процесса и модели всегда определяется объемом заказа и конструкцией отливки. Отливка в песчаные формы позволяет произвести от одной детали до миллиона экземпляров.
Хотя методы аддитивного производства, такие как SLS или SLM , могут заменить литье в некоторых производственных ситуациях, литье еще далеко не полностью вытеснено. Везде, где он обеспечивает подходящие свойства материала по конкурентоспособной цене за единицу , он останется востребованным.