Galvenās atšķirības starp diviem plaši izplatītiem metāla liešanas procesiem
Liešana spiedienā un smilšu liešana ir divi no visizplatītākajiem ražošanas procesiem metāla detaļu ražošanai mērogā. Abi ir saistīti ar izkausēta metāla ieliešanu veidnēs, taču veidņu veidi un optimālie pielietojumi ievērojami atšķiras. Šeit mēs pārbaudām galvenās atšķirības starp liešanu un smilšu liešanu detaļu kvalitātes, ģeometrijas, izmantoto metālu, ražošanas apjomu un izmaksu ziņā.
Liešanas pārskats
Liešanā tiek izmantotas pastāvīgas metāla veidnes, ko sauc par presformām, lai atkārtoti masveidā ražotu sarežģītas, augstas pielaides metāla daļas lielos apjomos. Izkausētu metālu zem augsta spiediena ievada presformas instrumentos, lai ātri aizpildītu veidnes dobumus. Metāls ātri sacietē 15 līdz 90 sekunžu laikā, pirms formas pusītes atdalās un lējums tiek izmests. Cinka, alumīnija un magnija sakausējumi parasti tiek lieti spiedienā.
Liešanas priekšrocības:
- Iespējami lieli ražošanas apjomi
- Lieliska izmēru precizitāte un virsmas apdare
- Iespējamas plānas sienas un sarežģītas kontūras
- Augsta produktivitāte un automatizācija
- Pastāvīgas augstas kvalitātes detaļas
Liešanas trūkumi:
- Augstas sākotnējās instrumentu izmaksas presformām
- Pārsvarā attiecas tikai uz krāsainajiem metāliem
- Izmēru ierobežojumi, pamatojoties uz preses ietilpību
- Ražošanas ātrumu var samazināt ar kavitācijas palīdzību
Smilšu liešanas pārskats
Smilšu liešanā vienreizējās lietošanas veidnes tiek veidotas no dabīgām vai sintētiskām smiltīm, kas sajauktas ar saistvielām. Izkausētu metālu ielej veidņu dobumos, kur tas sacietē, pirms veidne tiek salauzta, lai atbrīvotu lējumu. Smilšu liešana ir elastīga maziem vai lieliem apjomiem un lielākajai daļai metālu, tostarp melno un krāsaino metālu sakausējumiem.
Smilšu liešanas priekšrocības:
- Zemas sākotnējās instrumentu izmaksas ar koka vai metāla rakstiem
- Jebkura izmēra lējumi, sākot no uncēm līdz tonnām
- Iespējama ļoti augsta formas sarežģītība
- Var liet plašu metālu sakausējumu klāstu
- Elastīgs prototipiem vai ražošanai
- Termiskā apstrāde neietekmē pelējumu
Smilšu liešanas trūkumi:
- Parasti zemāka precizitāte un virsmas apdare nekā liešanai
- Laiks, kas nepieciešams veidņu sagatavošanai katrā ciklā
- Nav tik automatizēta kā liešana
- Lējumos var rasties porainības defekti
- Ierobežots ar mazākiem ražošanas apjomiem nekā liešana spiedienā
Galvenās atšķirības starp liešanu un smilšu liešanu
Šeit mēs izpētām vairākas galvenās atšķirības starp diviem procesiem:
Daļu precizitāte un pielaides
- Liejot spiedienā, var iegūt detaļas ar ļoti lielu izmēru precizitāti līdz ±0,002 collām, kā arī smalku virsmas apdari. Tas ir saistīts ar izcilo pastāvīgo metāla presformu cikla uz ciklu atkārtojamību.
- Smilšu lējumiem ir zemāka precizitāte aptuveni ±0,02 collas un rupjāka apdare, jo smilšu veidnes pakāpeniski noārdās termiskās cikla laikā. Bet smilšu liešana joprojām var sasniegt precizitāti daudziem lietojumiem.
Daļu sarežģītība
- Liejot var izgatavot detaļas ar ļoti plānām, dziļām ribām un sienām, kā arī sarežģītām kontūrām un detaļām. Augstais metāla spiediens pilnībā aizpilda presformas dobumus.
- Standarta smilšu liešanu ierobežo nepieciešamība pēc iespējas izņemt rakstu no sablīvētajām smiltīm. Tomēr jaunās 3D drukātās smilšu veidnes pieļauj sarežģītākas ģeometrijas.
Izmantotie metāli
- Cinku, alumīniju, magniju un dažus vara sakausējumus parasti izmanto preslēšanā. Ātrā metāla dzesēšana presformās novērš karsto plaisāšanu.
- Smilšu liešanā var ievietot gandrīz jebkuru metālu, tostarp melno sakausējumus, piemēram, čugunu un tēraudu, kas varētu saplaisāt spiedlejot. Smilšu veidnes var izturēt augstākas liešanas temperatūras.
Ražošanas apjomi
- Liešana ir optimizēta lielām, konsekventām partijām, kas pārsniedz 10,{2}} vienības. Kad presformas ir izgatavotas, tās var ātri izgatavot lējumus.
- Smilšu liešana ir elastīga, sākot no atsevišķiem prototipiem līdz aptuveni 1,000 daļām. Veidņu izgatavošana ir jāatkārto katram liešanas ciklam.
Izmaksu faktori
- Liešanai ir ļoti augstas sākotnējās izmaksas par mehāniski apstrādātām presformām, bet zemākas izmaksas par detaļu lieliem apjomiem.
- Smilšu liešanai ir zemas sākotnējās modeļa izmaksas, bet lielākas periodiskas darbaspēka un materiālu izmaksas katrā ražošanas ciklā.
Pateicoties tās elastībai attiecībā uz daudziem metāliem, ģeometrijām un apjomiem, smilšu liešana joprojām būs populāra prototipu un zemu vai vidēju ražošanas sēriju ražošanā. Bet sarežģītu krāsaino metālu detaļu masveida ražošanai liešana nodrošina nepārspējamu efektivitāti un precizitāti. Izpratne par šiem galvenajiem kompromisiem ļauj izvēlēties optimālo liešanas procesu konkrētajam produktam.
Pētniecības un attīstības tendences
Akadēmiķi un nozare turpina pētīt un uzlabot gan liešanas, gan smilšu liešanas procesus:
- Jaunas saistvielu sistēmas uzlabo smilšu veidņu saliekamību un virsmas apdari (Tang et al, 2022)
- Jauni alumīnija sakausējumi, piemēram, Al-Ce, piedāvā izcilu izturību un izturību pret koroziju liešanai presē (Shaha et al, 2019)
- Simulācijas modelēšana samazina defektus, izmantojot optimizētu veidņu un vārtu konstrukciju (Gourlay et al, 2022)
- Automatizācija, piemēram, roboti un iekšējā kvalitātes kontrole, palielina abu procesu ražu (Hu et al, 2021)
- 3D drukātās smilšu veidnes nodrošina sarežģītākas ģeometrijas smilšu liešanai (Li et al, 2020)
- Uzlaboti sensori, piemēram, ultraskaņa, atklāj defektus spiedliešanas procesa sākumā (Jia et al, 2021)
Ķīnas Welong Foundry mēs klientiem piedāvājam gan zemu izmaksu prototipu smilšu liešanu, gan liela apjoma preslējumu ražošanu, lai nodrošinātu optimālus rezultātus visā produkta dzīves ciklā. Lūdzam interesēties painfo@welongpost.com!
Atsauces:
Tang, Y., Liu, J., Zhao, X., Zhao, Z. un Cao, H. (2022). Jaunas oglekļa-fenola uretāna saistvielas ietekme uz sveķiem pārklātu smilšu īpašībām. Materiāli, 15(4), 1442.
Shaha, SK, Czerwinski, F., Kasprzak, W., Friedman, J. un Chen, DL (2019). Augstas veiktspējas Al-Ce sakausējumu izstrāde. Materiālzinātne un inženierzinātnes: A, 767, 138372.
Gourlay, CM, Laukli, HI, Dargusch, MS, & Schumacher, P. (2022). Modelēšanas un simulācijas pieejas kvalitātes uzlabošanai alumīnija presliešanā: pārskats. Metāli, 12(4), 634.
Hu, B., Bao, R., Karnati, S. un Liou, F. (2021). Intelekts un automatizācija metāla liešanas nozarē: pārskats. Journal of Manufacturing Systems, 60, 443-458.
Li, X., Zhang, H., Wang, X. un Zhao, J. (2020). Lējumu izpēte ar 3D drukāšanas smilšu procesu. Procedia Manufacturing, 48, 1068-1074.
Jia, Z., Jolly, M., Chinesta, F. un Cueto, E. (2021). Uz enerģiju balstīta modelēšana efektīviem liešanas procesiem. Journal of Materials Processing Tech., 291, 117048.
