Formování skořápky - Shell molding

Shell lití , také známý jako lití shell-formy , je nahraditelný formy licí proces, který používá pryskyřicí vztahuje písku pro vytvoření formy . Ve srovnání s litím do písku má tento proces lepší rozměrovou přesnost, vyšší míru produktivity a nižší nároky na práci. Používá se pro malé a střední díly, které vyžadují vysokou přesnost. Formování skořápky bylo vyvinuto jako výrobní proces v polovině 20. století v Německu. To bylo vynalezeno německým inženýrem Johannesem Croningem. Odlévání skořápkových forem je proces odlévání kovu podobný odlévání do písku, při kterém se roztavený kov nalije do spotřební formy. Při lití skořápkových forem je však forma tenkostěnnou skořápkou vytvořenou aplikací směsi písku a pryskyřice kolem vzoru. Vzor, kovový kus ve tvaru požadované části, je znovu použit k vytvoření více forem skořápky. Opakovaně použitelný vzor umožňuje vyšší rychlost výroby, zatímco jednorázové formy umožňují odlévání složitých geometrií. Odlévání skořápkových forem vyžaduje použití kovového vzoru, pece, směsi písku a pryskyřice, skládky a roztaveného kovu.

Odlévání skořepinových forem umožňuje použití jak železných, tak neželezných kovů, nejčastěji se používá litina, uhlíková ocel, legovaná ocel, nerezová ocel, slitiny hliníku a slitiny mědi. Typické díly jsou malé až střední a vyžadují vysokou přesnost, jako jsou skříně převodovky, hlavy válců, ojnice a ramena páky.

Proces lití skořápkových forem se skládá z následujících kroků:

Vytvoření vzoru - vytvoří se dvoudílný kovový vzor ve tvaru požadované části, obvykle ze železa nebo oceli. Někdy se používají i jiné materiály, například hliník pro výrobu malého objemu nebo grafit pro odlévání reaktivních materiálů.

Vytváření formy - Nejprve se každá polovina vzoru zahřeje na 175–370 ° C (350–700 ° F) a potáhne se mazivem, které usnadní vyjmutí. Poté se zahřátý vzor upne na skládku, která obsahuje směs písku a pojiva na bázi pryskyřice. Skládka je obrácená, což umožňuje směsi směsi písku a pryskyřice potáhnout vzor. Zahřátý vzor částečně vytvrzuje směs, která nyní tvoří skořápku kolem vzoru. Každá polovina vzoru a okolní skořápka je vytvrzena v peci a poté je skořápka vysunuta ze vzoru.

Sestava formy - Dvě poloviny skořepiny jsou spojeny dohromady a bezpečně sevřeny, aby vytvořily kompletní skořepinovou formu. Pokud jsou požadována jakákoli jádra, jsou vložena před uzavřením formy. Forma skořápky se poté umístí do baňky a podepře se podkladovým materiálem.

Lití - Forma je bezpečně sevřena, zatímco se roztavený kov nalévá z pánve do vtokového systému a vyplňuje dutinu formy.

Chlazení - Po naplnění formy se roztavený kov nechá vychladnout a ztuhnout do tvaru konečného odlitku.

Odstranění odlitku - Po ochlazení roztaveného kovu může být forma rozbitá a odlitek odstraněn. K odstranění přebytečného kovu z podávacího systému a veškerého písku z formy jsou nutné ořezávací a čisticí procesy.

Příklady skořepinových výlisků zahrnují skříně převodovky , hlavy válců a ojnice. Používá se také k výrobě vysoce přesných formovacích jader.

Proces

Proces vytváření skořápkové formy se skládá ze šesti kroků:

  1. Jemný křemičitý písek pokrytý tenkou (3–6%) termosetickou fenolovou pryskyřicí a kapalným katalyzátorem je vysypán, vyfukován nebo vystřelen na horký obrazec . Vzor je obvykle vyroben z litiny a zahřívá se na 230 až 260 ° C (450 až 600 ° F). Písek se nechá na vzoru několik minut sedět, aby se písek částečně vytvrdil.
  2. Vzor a písek se poté převrátí, takže přebytečný písek ze vzorku vypadne a zůstane jen „skořápka“. V závislosti na čase a teplotě vzoru je tloušťka pláště 10 až 20 mm (0,4 až 0,8 palce).
  3. Vzor a skořápka jsou společně umístěny do pece, aby se písek dokončil. Plášť má nyní pevnost v tahu 350 až 450 psi (2,4 až 3,1 MPa).
  4. Vytvrzená skořápka je poté ze vzoru odstraněna.
  5. Poté se spojí dvě nebo více skořepin pomocí upnutí nebo lepení pomocí termosetového lepidla a vytvoří se forma. Tuto hotovou formu lze poté okamžitě použít nebo téměř neomezeně skladovat.
  6. Pro odlévání je skořápková forma umístěna uvnitř baňky a obklopena brokem , pískem nebo štěrkem, aby se skořápka posílila.

Stroj, který se používá pro tento proces, se nazývá stroj na formování skořápky . Zahřívá vzor, ​​nanáší pískovou směs a upeče skořápku.

Proces formování skořápky.svg

Detaily

Nastavení a výroba vzorů skořápkových forem trvá týdny, poté je dosažitelný výkon formy 5–50 kusů za hodinu. Mezi běžné materiály patří litina , slitiny hliníku a mědi . Výrobky z hliníku a hořčíku mají průměrně asi 13,5 kg (30 lb), ale je možné odlévat předměty v rozmezí 45–90 kg (100–200 lb). Malý konec limitu je 30 g (1 oz). V závislosti na materiálu je nejtenčí průřez litiny 1,5 až 6 mm (0,06 až 0,24 palce). Minimální ponor je 0,25 až 0,5 stupně.

Typické tolerance jsou 0,005 mm / mm nebo in / in, protože směs písku je navržena tak, aby se sotva smršťovala a používá se kovový vzor. Obsazení povrchová úprava je 0.3-4.0  mikrometrů (50 až 150 μin), protože se použije jemnější písek. Pryskyřice také pomáhá při vytváření velmi hladkého povrchu. Tento proces obecně produkuje velmi konzistentní odlitky z jednoho odlévání do druhého.

Směs písku a pryskyřice lze recyklovat spálením pryskyřice při vysokých teplotách.

Výhody a nevýhody

Výhody
  • Formování skořápky lze pro masovou výrobu zcela automatizovat .
  • Vysoká produktivita, nízké náklady na pracovní sílu, dobré povrchové úpravy a přesnost procesu se mohou více než vyplatit, pokud sníží náklady na obrábění.
  • Existuje několik problémů způsobených plyny kvůli nepřítomnosti vlhkosti ve skořápce a malý plyn, který je stále přítomen, snadno unikne tenkou skořápkou. Když je kov nalit, část pryskyřičného pojiva vyhoří na povrchu pláště, což usnadňuje protřepání.
  • Složité tvary a jemné detaily lze tvarovat s velmi dobrou povrchovou úpravou, vysokou rychlostí výroby, nízkými mzdovými náklady (pokud jsou automatizované).
  • Nízké náklady na nástroje, malé množství odpadu.
  • Lze vyrobit velmi velké díly a složité tvary.
  • Mnoho možností materiálu.
  • Nízké náklady na nástroje a vybavení.
  • Odpad lze recyklovat.
  • Je možná krátká dodací lhůta.

Nevýhody
  • Vratový systém musí být součástí vzoru, protože celá forma je vytvořena ze vzoru, což může být nákladné.
  • Pryskyřice pro písek je drahá, i když toho není zapotřebí mnoho, protože se tvoří pouze skořápka.
  • Vysoké náklady na vybavení.
  • Špatná pevnost materiálu.
  • Je možná vysoká pórovitost.
  • Často je vyžadováno sekundární obrábění.
  • Vysoké náklady na pracovní sílu, pokud se provádí ručně.

Aplikace

Hlavy válců, ojnice, bloky motoru a rozdělovače, základny strojů.

Reference

Poznámky

http://www.custompartnet.com/wu/shell-mold-casting .

https://thelibraryofmanufacturing.com/shell_mold_casting.html

https://monroeengineering.com/blog/what-is-shell-molding/

Bibliografie