Formowanie skorupy - Shell molding

Powłoka formowania , znaną również jako odlew powłoki formy , jest zbędny formy odlewniczej zużywając RESIN pokryta piaskiem w celu utworzenia formy . W porównaniu do odlewania piaskowego proces ten ma lepszą dokładność wymiarową, wyższą wydajność i niższe wymagania dotyczące pracy. Służy do małych i średnich części wymagających dużej precyzji. Formowanie skorupowe zostało opracowane jako proces produkcyjny w połowie XX wieku w Niemczech. Został wynaleziony przez niemieckiego inżyniera Johannesa Croninga. Odlewanie w formach skorupowych to proces odlewania metalu podobny do odlewania w piasku, w którym stopiony metal jest wlewany do jednorazowej formy. Jednak w przypadku odlewania do formy skorupowej forma jest cienkościenną skorupą utworzoną przez nałożenie mieszanki piasku i żywicy wokół wzoru. Wzór, kawałek metalu w kształcie pożądanej części, jest ponownie wykorzystywany do formowania wielu form skorupowych. Wzór wielokrotnego użytku pozwala na wyższe tempo produkcji, a jednorazowe formy umożliwiają odlewanie skomplikowanych geometrii. Odlewanie form skorupowych wymaga użycia wzoru metalowego, pieca, mieszanki piasku i żywicy, skrzyni zrzutowej i stopionego metalu.

Odlewanie w formach skorupowych umożliwia stosowanie zarówno metali żelaznych, jak i nieżelaznych, najczęściej przy użyciu żeliwa, stali węglowej, stali stopowej, stali nierdzewnej, stopów aluminium i stopów miedzi. Typowe części mają małe lub średnie rozmiary i wymagają dużej dokładności, takie jak obudowy przekładni, głowice cylindrów, korbowody i ramiona dźwigni.

Proces odlewania formy skorupowej składa się z następujących etapów:

Tworzenie wzoru — tworzony jest dwuczęściowy wzór metalu w kształcie żądanej części, zwykle z żelaza lub stali. Czasami używane są inne materiały, takie jak aluminium do produkcji małoseryjnej lub grafit do odlewania materiałów reaktywnych.

Tworzenie formy - Najpierw każda połówka wzoru jest podgrzewana do 175-370 °C (350-700 °F) i pokryta smarem ułatwiającym usunięcie. Następnie rozgrzany wzór jest mocowany do skrzyni zrzutowej, która zawiera mieszaninę piasku i spoiwa żywicznego. Skrzynia zrzutowa jest odwrócona, dzięki czemu mieszanina piasku i żywicy pokryje wzór. Podgrzany wzór częściowo utwardza ​​mieszaninę, która teraz tworzy otoczkę wokół wzoru. Każda połówka wzoru i otaczająca ją skorupa jest utwardzana do końca w piecu, a następnie skorupa jest wyrzucana z wzoru.

Montaż formy — dwie połówki skorupy są połączone ze sobą i bezpiecznie zaciśnięte w celu utworzenia kompletnej formy skorupy. Jeśli potrzebne są jakiekolwiek rdzenie, są one wkładane przed zamknięciem formy. Forma skorupowa jest następnie umieszczana w kolbie i podparta materiałem podkładowym.

Wlewanie — forma jest bezpiecznie zaciskana razem, podczas gdy stopiony metal jest wlewany z kadzi do systemu wlewu i wypełnia wnękę formy.

Chłodzenie - Po napełnieniu formy, stopiony metal może ostygnąć i zestalić się do kształtu końcowego odlewu.

Usuwanie odlewu - Po ostygnięciu stopionego metalu forma może zostać zerwana, a odlew usunięty. Procesy przycinania i czyszczenia są wymagane w celu usunięcia nadmiaru metalu z układu podającego oraz wszelkiego piasku z formy.

Przykładami elementów formowanych skorupowo są obudowy przekładni , głowice cylindrów i korbowody. Służy również do wykonywania precyzyjnych rdzeni formierskich.

Proces

Proces tworzenia formy skorupowej składa się z sześciu kroków:

  1. Porządku krzemionkowym piasku, które jest pokryte cienką (3-6%) termoutwardzalnej żywicy fenolowej i ciekły katalizator jest uwalniany, napowietrzane lub strzału na gorącym wzór . Wzór jest zwykle wykonany z żeliwa i jest podgrzewany do 230 do 260 ° C (450 do 600 ° F). Piasek pozostawia się na wzór przez kilka minut, aby umożliwić częściowe utwardzenie piasku.
  2. Wzór i piasek są następnie odwracane, dzięki czemu nadmiar piasku spada z wzoru, pozostawiając tylko „skorupę”. W zależności od czasu i temperatury wzoru grubość powłoki wynosi od 10 do 20 mm (0,4 do 0,8 cala).
  3. Wzór i muszlę razem umieszcza się w piecu, aby dokończyć utwardzanie piasku. Powłoka ma teraz wytrzymałość na rozciąganie od 350 do 450 psi (2,4 do 3,1 MPa).
  4. Utwardzona skorupa jest następnie usuwana z wzoru.
  5. Dwie lub więcej skorup są następnie łączone, poprzez zaciskanie lub sklejanie za pomocą kleju termoutwardzalnego, w celu utworzenia formy. Gotową formę można następnie wykorzystać od razu lub przechowywać prawie w nieskończoność.
  6. Do odlewania forma skorupowa jest umieszczana w kolbie i otoczona śrutem , piaskiem lub żwirem w celu wzmocnienia skorupy.

Maszyna używana do tego procesu nazywana jest maszyną do formowania skorup . Podgrzewa wzór, nakłada mieszankę piasku i piecze muszlę.

Proces formowania skorupy.svg

Detale

Konfiguracja i produkcja szablonów form skorupowych zajmuje tygodnie, po czym osiągalna jest wydajność 5-50 sztuk/godz. Popularne materiały to żeliwo , aluminium i stopy miedzi . Produkty z aluminium i magnezu średnio około 13,5 kg (30 funtów) jako normalny limit, ale możliwe jest odlewanie przedmiotów w zakresie 45-90 kg (100-200 funtów). Mały koniec limitu to 30 g (1 uncja). W zależności od materiału, odlewany o najcieńszym przekroju wynosi od 1,5 do 6 mm (0,06 do 0,24 cala). Minimalny zanurzenie to 0,25 do 0,5 stopnia.

Typowe tolerancje wynoszą 0,005 mm/mm lub cale/cale, ponieważ mieszanka piasku jest zaprojektowana tak, aby nieznacznie się kurczyła i zastosowano wzór metalowy. Wykończenie powierzchni odlewu wynosi 0,3–4,0  mikrometrów (50–150 μin), ponieważ używany jest drobniejszy piasek. Żywica pomaga również w tworzeniu bardzo gładkiej powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, proces ten zapewnia bardzo spójne odlewy z jednego odlewu do następnego.

Mieszankę piasku i żywicy można poddać recyklingowi, spalając żywicę w wysokich temperaturach.

Zalety i wady

Zalety
  • Formowanie skorup może być całkowicie zautomatyzowane do produkcji masowej .
  • Wysoka produktywność, niskie koszty robocizny, dobre wykończenie powierzchni i precyzja procesu mogą się zwrócić z nawiązką, jeśli zmniejszą koszty obróbki.
  • Niewiele jest problemów związanych z gazami, ze względu na brak wilgoci w powłoce, a niewielka ilość gazu, który nadal jest obecny, łatwo ulatnia się przez cienką powłokę. Podczas wylewania metalu część spoiwa żywicznego wypala się na powierzchni skorupy, co ułatwia wytrząsanie.
  • Złożone kształty i drobne detale można formować z bardzo dobrym wykończeniem powierzchni, wysoką wydajnością produkcji, niskimi kosztami pracy (jeśli zautomatyzowana).
  • Niski koszt oprzyrządowania, generowana niewielka ilość złomu.
  • Można produkować bardzo duże części i skomplikowane kształty.
  • Wiele opcji materiałowych.
  • Niski koszt oprzyrządowania i wyposażenia.
  • Złom można poddać recyklingowi.
  • Możliwy krótki czas realizacji.

Niedogodności
  • System bramkowania musi być częścią wzoru, ponieważ cała forma jest formowana z wzoru, co może być kosztowne.
  • Żywica do piasku jest droga, chociaż nie wymaga wiele, ponieważ tworzy się tylko skorupa.
  • Wysoki koszt sprzętu.
  • Słaba wytrzymałość materiału.
  • Możliwa wysoka porowatość.
  • Często wymagana jest obróbka wtórna.
  • Wysokie koszty pracy, jeśli są wykonywane ręcznie.

Aplikacje

Głowice cylindrów, korbowody, Bloki silników i kolektory, podstawy maszyn.

Bibliografia

Uwagi

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

https://thelibraryofmanufacturing.com/shell_mold_casting.html

https://monroeengineering.com/blog/co to jest formowanie-powłoki/

Bibliografia