Формование оболочек: Процесс, преимущества и промышленное применение

В современном производстве постоянно растет спрос на металлические детали с высокой точностью, отличным качеством поверхности и эффективным производством. Хотя традиционное литье в песчаные формы отличается низкой стоимостью, оно часто не может соответствовать этим строгим стандартам. Литье в оболочку, также известное как процесс Croning, - это усовершенствованная технология литья, разработанная именно для решения этих проблем. В этой статье мы рассмотрим процесс, материалы, преимущества, недостатки и промышленное применение этого передового метода.

Что такое шелл-формование?

Литье в оболочку, или процесс Кронинга, - это передовой метод литья в расходуемые формы с использованием тонкой жесткой формы, образованной смесью мелкого кварцевого песка и термореактивной связующей фенольной смолы. В отличие от традиционного литья в песок, в этой технике используется многоразовый металлический шаблон с подогревом для частичного отверждения песчано-смоляной смеси, создавая прочную, тонкую оболочку. Эта форма для раковин ценится за способность производить околосетевая форма отливки с высокая точность размеров и заметно превосходная обработка поверхностиЭто делает ее незаменимой при крупносерийном производстве сложных деталей, особенно из черных металлов, таких как сталь и чугун.

Как работает процесс формования оболочек

Литье в оболочку - это процесс литья в расходуемую форму, при котором форма представляет собой тонкостенную оболочку (обычно Толщина от 10 до 20 мм) из песка, покрытого смолой. Основные этапы работы следующие:

1. Подготовка выкройки: Многоразовый металлический шаблон (обычно чугун или сталь), соответствующая форме желаемой детали и учитывающая усадку, создается из двух половин.
2. Нагрев и смазка детали: Металлический шаблон нагревается до температуры между 175°C и 370°C (обычно 230°C - 260°C) и покрыты разрыхлителем (например, стеаратом кальция) для предотвращения прилипания.
3. Образование ракушек (сброс): Нагретый шаблон прижимается к коробке с песком, покрытым смолой. Затем ящик переворачивается, и под воздействием тепла слой смолы частично затвердевает, образуя тонкую прочную оболочку.
4. Удаление излишков песка: Коробка переворачивается; рыхлый, незатвердевший песок отпадает, оставляя только полузатвердевшую оболочку, приклеенную к узору.
5. Вылечить раковину: Оболочка помещается в печь для полного отверждения смолы, в результате чего она приобретает окончательную жесткость (Прочность на разрыв около 2,4-3,1 МПа).
6. Разборка и сборка: Затвердевшая половина оболочки выталкивается. Две или более половинок соединяются (зажимаются или склеиваются), чтобы сформировать полную форму. Затем форма часто помещается в колбу и поддерживается подложкой (песком или металлической дробью) для дополнительной прочности.
7. Разливка и охлаждение: Расплавленный металл заливается в полость формы. После застывания оболочка разбивается на части, чтобы извлечь отливку.

Материалы, используемые при формовке оболочек

• Материалы оболочки:
  • Мелкий кварцевый песок: Обеспечивает огнеупорную структуру.
  • Связующее вещество из термореактивной смолы: Чаще всего Фенольная смола (3% ~ 6% по весу), который при затвердевании выступает в качестве высокопрочного связующего.
• Материал выкройки:
  • Обычно Чугун или сталь для обеспечения долговечности и устойчивости к термоциклированию. Графит может использоваться для высокореакционных металлов.
• Литьевые металлы:
  • Процесс универсален и подходит как для черные и цветные металлы, в том числе: Чугуны (Серый, вязкий), Стали (Углеродистые, легированные, нержавеющие), Алюминиевые сплавы, и Медные сплавы (Бронза, Латунь).

Преимущества литья в оболочку

• Превосходная точность размеров: Жесткая оболочка, скрепленная смолой, обеспечивает гораздо более жесткие допуски (± 0,030 дюйма свыше 6 дюймов), чем при традиционном литье в песчаные формы.
• Отличная обработка поверхности: Обеспечивает высококачественную отделку (около От 200 до 250 RMS), что позволяет минимизировать постобработку.
• Высокая скорость производства: Идеально подходит для средние и большие объемы производство благодаря возможности автоматизации и многоразовым металлическим шаблонам.
• Уменьшенная обработка: Высокая точность позволяет получать детали практически чистой формы, что значительно снижает общие производственные затраты.
• Длительный срок службы узора: Прочные металлические детали рассчитаны на множество циклов.
• Отличный срок хранения: Затвердевшие формы для оболочек можно хранить неограниченное время.

Недостатки и ограничения

• Высокая стоимость инструмента: Дорогостоящие металлические детали делают процесс нерентабельным для малообъемные бегает.
• Высокая стоимость материала: Термореактивная смола значительно дороже глиняных связующих, используемых при традиционном литье в песчаные формы.
• Ограничения по размеру и весу: Обычно ограничивается малые и средние размеры части (обычно под 30 кг или 65 фунтов).
• Пары и запах: Разложение смолы во время отверждения и заливки требует надлежащей вентиляции.
• Прочность формы: Тонкая оболочка может потребовать внешней опоры для отливки тяжелых деталей.

Применение в современной промышленности

Литье в оболочку широко распространено в отраслях, где требуются высококачественные, повторяющиеся компоненты:

• Автомобильная промышленность: Используется для таких важных компонентов, как головки блока цилиндров, коленчатые валы, распределительные валы, корпуса клапанов, и детали трансмиссии.
• Машиностроительная промышленность: Производство корпуса насосов, компоненты клапанов, шестернии крышки подшипников.
• Аэрокосмический и энергетический сектор: Производство высокоточных деталей и компонентов для управления жидкостями.
• Медицинское оборудование: Отливка небольших сложных деталей.

Сравнение с другими процессами литья

Литье в оболочку занимает стратегическое положение, балансируя между стоимостью и точностью между распространенными методами литья:

Характеристика/процесс	Формование оболочек	Отливка из зеленого песка	Инвестиционное литье	Литье под давлением
Тип пресс-формы	Расходуемая тонкая оболочка (песок, скрепленный смолой)	Расходуемая насыпная форма (песок на глинистой основе)	Расходуемая прецизионная оболочка (керамический шлам)	Постоянная металлическая форма (Die)
Тип узора	Многоразовый металлический шаблон	Многоразовый шаблон из дерева/металла/пластика	Расходуемый восковой/пластмассовый шаблон	Без рисунка (штамп - это форма)
Точность размеров	Средний и высокий (Лучше, чем песок)	Низкий (Наименее точный)	Самый высокий (Лучшая точность)	Высокий (Вторая лучшая)
Отделка поверхности	Хорошо (Гладкий)	Бедный (Грубо)	Превосходно (Самый гладкий)	Хорошо/отлично
Структура затрат	Средний и высокий (Высокая стоимость детали)	Низкий (Самый низкий)	Высокий (Сложный процесс)	Очень высокий (Самая высокая стоимость оснастки)
Подходящий объем	От среднего до высокого	От низкого до высокого	От мала до велика	Очень высокий
Подходящие материалы	Черные и цветные металлы	Почти все металлы	Почти все металлы	Только металлы с низкой температурой плавления (Al, Zn, Mg, Cu)

Ключевые точки сравнения:

• Против литья в зеленый песок: При литье в оболочку более высокая стоимость оснастки и материалов Превосходная точность, отделка и производительность.
• Сравнение с литьем по выплавляемым моделям: Формование оболочки - это экономичнее и быстрее для средних объемов, хотя и обладает несколько меньшей предельной точностью.
• Сравнение с литьем под давлением: Формование оболочек необходимо для литья металлы с высокой температурой плавления (например, сталь), которые не могут быть отлиты под давлением.

Заключение

Литье в оболочку - это технологически зрелое и эффективное решение для точного литья металлов. Если ваш проект требует средних и больших объемов деталей с жесткими требованиями к точности размеров и качеству поверхности, литье в оболочку - это оптимальный выбор для снижения затрат на механическую обработку после литья и обеспечения качества продукции.

Свяжитесь с нашими специалистами по литью сегодня, чтобы узнать, как литье в оболочковые формы может обеспечить точное и экономически эффективное решение для ваших критически важных компонентов!