Руководство по деталям для литья в песчаные формы: процесс, сплавы, допуски и выбор поставщика

Инженер по закупкам открывает сравнение цен на 400 чугунных корпусов клапанов и видит разницу в 30 долларов США между самым низким и самым высоким поставщиком. На той же неделе бригада технического обслуживания выводит из эксплуатации корпус насоса после того, как он сломался из-за усадочного дефекта, который должны были выявить испытания под давлением. Обе ситуации распространены при промышленных закупках, и обе относятся к одной и той же категории продукции: детали, отлитые в песчаные формы.

Вот вывод на первый взгляд: детали, отлитые в песчаные формы, являются наиболее экономичным способом изготовления нестандартных металлических компонентов среднего и большого размера, когда объемы умеренные, деталь слишком велика для литья под давлением или указанным материалом является чугун, литая сталь или алюминий. Этот процесс приносит пользу только тогда, когда литейный цех контролирует качество модели, свойства песка, конструкцию литников и обработку после отливки. Правильно подберите эти элементы, и отливка в песчаные формы может работать так же надежно, как и поковка, во многих конструкционных применениях и приложениях, работающих под давлением.

Что такое детали для литья в песок?

Детали, отлитые в песчаные формы, формируются путем заливки расплавленного металла в полость, созданную в уплотненном песке. Песчаная форма разрушается после каждой заливки, что делает ее расходным материалом; образец, точная копия компонента, повторно используется для сотен или тысяч отливок. Эта комбинация объясняет как гибкость, так и низкую стоимость инструмента.

Последовательность производства компактна:

1. Узор изготавливается из дерева, смолы или металла с отпечатками сердцевины и литниковыми элементами.
2. Песок набивается вокруг узора в двух опоках, образуя верхнюю и нижнюю часть.
3. Сердечники размещаются так, чтобы сформировать внутренние каналы, такие как отверстия клапанов и рубашки охлаждения.
4. Половины формы закрываются, и через литник заливают расплавленный металл.
5. После застывания и остывания форму вытряхивают и очищают отливку.

Материал пресс-формы напрямую влияет на качество. Формы из зеленого песка, в которых используется глина и вода, позволяют снизить затраты. Песок на связке смолы повышает точность размеров. Силикат натрия, также называемый жидким стеклом, обеспечивает хорошую сжимаемость и более гладкую поверхность, поэтому его обычно используют для полированных железных колец и деталей клапанов. Некоторые литейные заводы также предлагают литье в песок из кремнезольного песка, когда отливка нуждается в более чистой поверхности перед механической обработкой. Пошаговое объяснение формования, установки стержня и заливки см. в нашей статье. Полное руководство по процессу литья в песок .

Когда следует использовать детали, отлитые в песчаные формы?

Выбор процесса кастинга — это компромисс между затратами и рисками, а не соревнование за популярность. Литье в песчаные формы является правильным ответом, когда деталь весит более одного килограмма, годовое количество составляет от нескольких штук до десятков тысяч, внутренние каналы требуют сердечников, а материал - серый чугун, ковкий чугун, литая сталь, алюминий или латунь. Приведенное ниже сравнение показывает, как литье в песок сочетается с двумя основными альтернативами.

Поскольку инструменты недорогие, литье в песчаные формы также является стандартным способом изготовления прототипов, устаревших запасных частей и запасных частей для обслуживания сельскохозяйственных и горнодобывающих машин, которые были разработаны десятилетия назад. Свежий образец часто является всем инструментом, необходимым для воспроизведения снятого с производства корпуса или кронштейна.

Типичными примерами являются фланцевые валы для насосов и двигателей, соединительные детали труб, цилиндры, корпуса двигателей и основания машин. Одним из типичных изделий является вал с фланцем, отлитый в песчаную форму, где фланец отливается непосредственно с валом, а сопрягаемые поверхности обрабатываются механической обработкой.

Фланцевые валы, отлитые из песка, из серого или ковкого чугуна Этот вал с фланцем сочетает в себе литье и механическую обработку: серый чугун обеспечивает экономичность и хорошую коррозионную стойкость, а ковкий чугун обеспечивает более высокую прочность для сложных соединений труб. Посмотреть продукт →

Материалы и области применения деталей, отлитых в песчаные формы

Практическая сила литья в песчаные формы заключается в диапазоне сплавов, которые можно отливать в одном литейном цехе. Выбор материала обычно является первым техническим решением, поскольку он определяет механические свойства, коррозионную стойкость и стоимость.

В морских и морских условиях отливки из стали и бронзы в песчаные формы являются стандартными для палубной арматуры, сквозных соединителей и компонентов насосов, подвергающихся воздействию соленой воды. Стальные отливки в песчаные формы с защитным покрытием являются частым выбором, поскольку они сочетают в себе структурную прочность и контролируемую стоимость.

Стальные отливки в песчаные формы для морского и морского оборудования Эти стальные отливки подходят для условий соленой воды, например, для палубной арматуры и деталей насосов, обеспечивая баланс между структурной прочностью и контролируемой стоимостью, и могут быть покрыты для дополнительной защиты. Посмотреть продукт →

Допуски, уклон и припуски на обработку

Литье в песчаные формы — это не точный процесс прямо из формы, и в этом нет необходимости. Профессиональный подход заключается в том, чтобы указать реалистичные допуски отливки и позволить механической обработке с ЧПУ контролировать критические поверхности.

• Для большинства элементов достижимы линейные допуски от ±0,5 мм до ±2,0 мм; все более плотное увеличивает затраты и усилия по проверке.
• На вертикальных поверхностях требуется угол уклона от 1 до 3 градусов, чтобы можно было извлечь шаблон, не повредив форму.
• Припуски на обработку от 2 до 6 мм добавляются к поверхностям, которые будут обработаны позже, например отверстиям, торцам и участкам с резьбой.
• Шероховатость поверхности литого изделия обычно находится в пределах от Ra 6,3 до Ra 25 мкм.
• Толщина стенок должна оставаться максимально однородной; большие радиусы ребер и выступов снижают риск усадочной пористости.

Если на чертеже указано критическое отверстие, посадочная поверхность или монтажный размер, наиболее надежным способом будет поручить отливку и обработку детали одному и тому же поставщику. Это замыкает цепочку допусков и устраняет спор о том, кто несет ответственность, если готовый размер выходит за пределы спецификации.

Пост-литьевые операции и контроль качества

Отливки редко покидают литейный цех в отлитом виде. Конечная работоспособность детали, отлитой в песчаные формы, зависит от комплекса операций, происходящих после вытряски.

• Термическая обработка нормализует или закаляет материал для достижения необходимых механических свойств.
• Дробеструйная очистка удаляет остатки песка и оксидной окалины и подготавливает поверхность к нанесению покрытия.
• На станках с ЧПУ обрабатываются отверстия, уплотнительные поверхности, резьба и монтажные поверхности.
• Обработка поверхности, такая как покраска, порошковое покрытие или цинкование, защищает от коррозии.
• Испытание под давлением подтверждает герметичность корпусов клапанов и насосов.
• Отчеты о размерах и сертификаты материалов подтверждают соответствие для покупателя.

Типичным примером является цилиндр компрессора, отлитый из песка. Литейный цех отливает заготовку с большим припуском, затем растачивает и оттачивает ее на том же заводе. Объединение литья и механической обработки под одной крышей сокращает сроки выполнения заказов и закрепляет ответственность за качество в одной компании. Это также означает, что допуски обсуждаются внутри компании, а не обсуждаются между двумя поставщиками.

Механически отлитый цилиндр для компрессоров Этот цилиндр отливается с большими припусками, а затем растачивается и оттачивается на месте, что обеспечивает жесткие допуски и единую ответственность за качество и сроки выполнения заказа. Посмотреть продукт →

Как оценить поставщика литья в песчаные формы

Надежный поставщик — это настоящее преимущество в проектах литья в песчаные формы, поскольку контроль процесса решает, станет ли дешевый процесс дешевым провалом. Прежде чем отправить заказ на покупку, задайте следующие вопросы:

• Можете ли вы просмотреть чертеж на предмет литейности, прежде чем цитировать? Это указывает на реальный инженерный опыт, а не на принятие заказов.
• Выкройки делаете сами? Качество модели обеспечивает постоянство размеров от первой партии до последней.
• Вы выполняете обработку на станках с ЧПУ и обработку поверхности внутри компании? Меньшее количество передач означает более короткое время выполнения заказов и единую точку ответственности.
• Какие документы о качестве вы предоставляете? Сертификаты испытаний материалов, химический анализ и отчеты о размерах должны быть стандартными.
• Как вы справляетесь с небольшими партиями и повторными заказами? Лучшие поставщики корректируют свое планирование вместо того, чтобы навязывать высокий минимальный заказ.
• Кто управляет коммуникациями проекта? Специально обученный англоговорящий инженер предотвращает дорогостоящие недоразумения во время испытаний инструмента.

Одним из практических примеров этой интегрированной модели является компания Ningbo Hansheng Machinery Parts Co., Ltd., которая с 2003 года управляет своим литейным и механическим цехом в Нинбо. Компания поставляет нестандартные детали, отлитые в песчаные формы, наряду с отливками и поковками, и большая часть ее продукции поступает клиентам в США, Великобритании, Испании, Германии и Франции. Его система управления качеством основана на стандарте ISO 9001, и завод выполняет литье, термообработку, механическую обработку с ЧПУ и чистовую обработку поверхности на одном предприятии.

Детали, отлитые в песчаные формы, не являются гламурными, но они занимают огромную долю в промышленном производстве, поскольку решают практическую задачу: производство прочных и сложных металлических компонентов без дорогостоящей оснастки. Выбирайте правильный сплав, устанавливайте реалистичные допуски и работайте с поставщиком, который контролирует процесс от образца до готовой обработанной детали. Сделайте это, и компонент на вашей сборочной линии будет продолжать работать еще долгое время после закрытия заказа на поставку.