Typer av gjutning förklaras: Att välja rätt process för maskingjutning av delar

Processbeslutet bakom varje maskingjutningsdel

Du har en godkänd ritning för ett växelhus, ett ventilhus eller ett pumphus och nästa steg är att bestämma hur det ska tillverkas. I många fall är gjutning den självklara vägen: det skapar komplexa inre passager och nästan nätformer som skulle vara dyrt att bearbeta från fast lager. Den verkliga frågan är vilken gjutningsprocess som ska specificeras. För maskingjutdelar kommer svaret vanligtvis ner på fyra variabler: material, kvantitet, dimensionell tolerans och krav på ytfinish.

Sandgjutning, investeringsgjutning och pressgjutning är de processer som de flesta leverantörer använder, med permanent form och lågtrycksgjutning som fyller gapet mellan sand och pressgjutning på kostnad och volym. Det finns ingen enskild "bästa" process. Rätt val balanserar verktygskostnad mot kostnad per styck och bearbetningskostnad mot gjutprecision.

Huvudtyper av gjutprocesser för maskindelar

Sandgjutning

Sandgjutning är den mest flexibla och mest använda gjutprocessen. Ett mönster pressas in i en sand-och-bindemedelsblandning för att skapa en form, sedan hälls smält metall i håligheten. Eftersom sandformar förstörs för att ta bort varje gjutgods är verktyget enkelt och billigt. Det är därför sandgjutning passar stora delar, korta produktionsserier och material som gjutjärn, stål, aluminium och kopparlegeringar.

Nackdelen är att dimensionsnoggrannheten är måttlig och den gjutna ytan är grov. Typiska toleranser löper runt /-0,5 mm per 25 mm, beroende på detaljstorlek, så kritiska ytor har normalt en bearbetningsmån. Som med sandgjutningsprocessen förklaras mer i detalj , det förblir standardvalet för hus, ramar, flänsar och andra strukturella komponenter. Om din ritning kräver en medelstor mekanisk del som kommer att CNC-behandlas, skräddarsydda maskindelar tillverkade genom sandgjutning kan vara en kostnadseffektiv utgångspunkt.

Anpassade maskindelar av Sand Casting Process Manufacturers, Factory - Ningbo Han Ningbo Hansheng Machinery Parts Co.,Ltd. är Kina anpassade maskindelar av Sand Casting Process-tillverkare och maskindelar från Sand Ca... Visa produkt →

Investeringsgjutning

Investeringsgjutning, ofta kallad förlorad vaxgjutning, bygger ett vaxmönster som beläggs med keramisk slurry för att bilda ett skal. Efter att vaxet har smält ut bränns skalet och fylls med smält metall. Resultatet är en slät yta, snävare toleranser och nästan obegränsad geometrisk frihet, inklusive tunna väggar och inre passager.

Avvägningen är en högre kostnad per detalj jämfört med sandgjutning, men den kostnaden kompenseras ofta av mindre bearbetning. Delar av rostfritt stål, legerat stål, aluminium och verktygsstål är alla vanliga kandidater. Pumpar, ventiltrim, motorkomponenter och rälsfäste är typiska slutanvändningar. För delar som kräver både precision och mekanisk styrka är bearbetning av investeringsgjutdelar en väg vi ofta ser i specialtillverkningsarbeten.

Formgjutning

Pressgjutning tvingar in smält metall i en härdad stålform vid högt tryck, vilket uppnår extremt konsekventa dimensioner och tunna väggar. Eftersom formen är helt återanvändbar blir pressgjutning ekonomiskt när produktionsvolymerna når tiotusentals delar per år. Aluminium, zink, magnesium och mässingslegeringar dominerar denna process.

De största nackdelarna är höga verktygskostnader och långa ledtider för tillverkning av formverktyg. Processen har också en begränsad maximal delstorlek och är mindre lämplig för legeringar med hög smältpunkt som stål. Hus, konsoler, motorändklockor och små transmissionsdelar är typiska. Mässingsgjutgods är vanliga i elektriska och hårdvaruapplikationer, medan pressgjutgods av aluminium är standard i fordonskomponenter.

Permanent formgjutning

Permanent formgjutning använder en återanvändbar metallform utan tryck, som förlitar sig på gravitationen för att fylla kaviteten. Den erbjuder bättre ytfinish och mekaniska egenskaper än sandgjutning, med en mycket lägre verktygskostnad än högtryckspressgjutning. Aluminium, magnesium och kopparlegeringar gjuts vanligtvis på detta sätt.

Denna process passar medelstora produktionsserier, vanligtvis från hundratals till tiotusentals delar, och producerar föremål som grenrör, kugghjulsämnen, fästen och cylinderhuvuden. Det är inte idealiskt för mycket komplexa inre geometrier eftersom kärnor är svåra att extrahera från en fast metallform.

Lågtrycksgjutning

Lågtrycksgjutning fungerar som permanent formgjutning men använder lågtrycksluft för att trycka upp smält metall i formen. Den kontrollerade fyllningen minskar turbulens och porositet, vilket ger tätare delar med bättre mekanisk styrka. Aluminiumhjul, cylinderhuvuden och strukturella bildelar är de mest kända applikationerna.

För maskiner som gjuter delar som måste hålla hydrauliskt eller pneumatiskt tryck är lågtrycksgjutning ofta värt den högre utrustningsinvesteringen. Cykeltiderna är dock längre än pressgjutning, vilket ökar kostnaden per del vid mycket höga volymer.

Centrifugalgjutning

Centrifugalgjutning häller smält metall i en roterande form, och centrifugalkraften trycker metallen utåt mot formväggen. Detta ger en tät, ren mikrostruktur med få inneslutningar eller gasdefekter. Det är den valda metoden för cylindriska delar som lager, bussningar, hylsor, rör och ringar gjorda av brons, gjutjärn eller stål.

Den är mindre flexibel för icke-cylindriska former, men för roterande maskinkomponenter är dess integritet och slitstyrka svår att slå.

Andra processer du kan stöta på

Utöver dessa sex kan du se tappat skumgjutning, skalgjutning, gipsgjutning och vakuumgjutning. Dessa väljs vanligtvis för nischapplikationer: gjutning av förlorat skum för komplexa motorblock, skalformning för måttliga volymer av små ståldelar och gips- eller vakuumgjutning för lågvolymprecisionsprototyper. De har alla en plats, men för de flesta industriella maskindelar täcker de sex processerna ovan majoriteten av besluten.

Att välja rätt gjutningsprocess: ett praktiskt ramverk

Börja ditt beslut med produktionskvantitet, sedan delstorlek, sedan nödvändiga toleranser, sedan material. Om du behöver engångs- eller lågvolymdelar i stor storlek är sandgjutning oftast det enda vettiga valet. Om du behöver tusentals små precisionsdelar med konsekventa egenskaper, vinner pressgjutning på ekonomin. Om din detalj har komplex geometri i rostfritt stål eller höglegerat material och du vill undvika bearbetning är investeringsgjutning den starkaste kandidaten. Permanent mögel och lågtrycksgjutning sitter i mitten.

Tabellen nedan sammanfattar de mest relevanta skillnaderna för maskingjutdelar.

När en tung applikation utsätter ett gjutgods för hög belastning, stötar eller slitage, bör du också kontrollera materialkvalitet och värmebehandlingsalternativ. Vår artikel om viktiga överväganden för gjutdelar för tunga maskiner går in på material och testdetaljer.

Maskiner som gjuter delar över branscher

Gjutning är inte en enskild industriteknik. Det är ryggraden i många mekaniska system, och rätt process varierar beroende på serviceförhållanden.

• Jordbruksmaskiner: kugghjul, trencher-tänder, öppna spelter-hylsor och länkdelar kommer ofta från sandgjutning, investeringsgjutning eller sluten formsmidning. Gjutning ger dessa delar de komplexa former som behövs för att fästa på ramar och drivlinor.
• Fordon och terrängfordon: smidda och gjutna delar av legerat stål förekommer i bromssystem, styrkomponenter och upphängningsfästen. Kraven på viktminskning pressar ingenjörer alltmer mot tunnväggiga aluminiumgjutgods.
• Gruv- och anläggningsutrustning: skoptänder, adaptrar och slitdelar är gjutna eller smidda i nötningsbeständigt legerat stål. De måste överleva svåra stötar och upprepad belastning.
• Järnvägs- och tågsystem: bromskomponenter, kopplingar och monteringsfästen är investeringsgjutna i legerat stål för förutsägbar styrka och utmattningslivslängd.
• Ventiler och vätskekontroll: ventilhus, huvar och trim är sand- eller investeringsgjutna i kolstål, rostfritt stål och legerat stål för att hantera högtrycks- och korrosiva medier. Till exempel, ventildelar i legerat stål Tillverkare av specialgjorda gjutventiler för legerat stål, fabrik - Ningbo Hansheng Ningbo Hansheng Machinery Parts Co.,Ltd. är Kina anpassade tillverkare av legeringsstålgjutventildelar och legeringsstålgjutventildelar... Visa produkt → tillverkas för att tåla högtrycksservice och är ofta färdigbearbetade med CNC-bearbetning.
• Allmänna maskiner: motorramar, pumphus, flänsar, axlar och anslutningskomponenter tillverkas över hela spektrumet av gjutprocesser.

Vad du ska leta efter hos en maskingjutningspartner

När processen väl är vald avgör leverantören om delen verkligen uppfyller ritningens krav. En bra gjutpartner bör kunna kontrollera tre saker: mönster- och formkvalitet, smältmetallurgi och bearbetning efter gjutning.

Mönster och matriser är utgångspunkten. Om verktyget är felaktigt, ärver varje gjutning felet. En leverantör som bygger verktyg internt, eller arbetar med en pålitlig verktygstillverkare, kan fånga geometriproblem innan massproduktion. Smält- och hällkontroll är lika viktigt eftersom det bestämmer porositet, inneslutningar och mekaniska egenskaper. Slutligen, eftersom de flesta gjutgods behöver åtminstone en del bearbetning, kan en partner med CNC-kapacitet leverera färdiga att montera delar och minimera dubbla hanteringskostnader.

Ningbo Hansheng Machinery Parts Co., Ltd., tillverkaren bakom varumärket nbyifei.com, har arbetat sedan 2003 med en 5 000 kvadratmeter stor anläggning som specialiserat sig på sandgjutning, investeringsgjutning, pressgjutning och smidda delar. Företagets kvalitetssystem är uppbyggt kring ISO 9001:2000, och det mesta av dess produktion går till OEM- och industrikunder i Nordamerika och Europa. För en ingenjör som utvärderar hur precisionsgjutningsfabriker säkerställer kvalitet , det här är de praktiska punkterna att verifiera: ägande av verktyg, intern bearbetning, inspektionsmetoder och exporterfarenhet.

Slutsats

Att välja rätt gjutprocess för maskindelar är en fråga om att matcha geometri, material, volym och önskad precision. Sandgjutning erbjuder flexibilitet och låga verktygskostnader; investeringsgjutning hanterar komplexa delar med snäva toleranser; pressgjutning ger konsistens vid höga volymer; permanent mögel och lågtrycksgjutning fyller medelvägen; och centrifugalgjutning utmärker sig för runda delar. En erfaren leverantör hjälper dig att väga dessa avvägningar och kan även tillhandahålla den bearbetning som förvandlar ett grovgjutgods till en färdig komponent. Genom att börja med en tydlig processjämförelse och verifiera leverantörens kvalitet och tillverkningsförmåga kan du undvika dyra försök och misstag och ta dig till produktionen med tillförsikt.