Recomandări cheie
| Puncte cheie | Casting de investiții | Turnare sub presiune |
|---|---|---|
| Proces | Utilizează un model de ceară acoperit cu ceramică; ceara s-a topit pentru a crea mucegai. | Metalul topit forțat sub presiune ridicată într-o matriță de oțel reutilizabilă. |
| Materiale | Metale cu punct de topire ridicat (oțel, oțel inoxidabil, titan, superaliaje). | Metale neferoase (aluminiu, zinc, magneziu, cupru). |
| Toleranțe | Moderat (±0,5 mm până la ±0,1 mm). | Strâns (±0,05 mm până la ±0,2 mm). |
| Finisaj de suprafață | Bun (Ra 1,6–6,3 μm); poate necesita finisare. | Excelent (Ra 0,8–3,2 μm); post-procesare minimă. |
| Cost | Cost pe unitate mai mare pentru loturi mici; costul sculei mai mic. | Cost inițial ridicat al matriței; cost pe unitate mai mic pentru volume mari. |
| Volumul de producție | Ideal pentru scăzut spre mediu volume (prototipuri, piese personalizate). | Cel mai bun pentru volum mare producţie în masă. |
| Complexitatea părții | Geometrii foarte complexe, detalii complexe și caracteristici interne. | Complexitate moderată; posibile pereți subțiri și detalii fine. |
| Aplicații | Aerospațial, bijuterii, implanturi medicale, art. | Piese auto, electronice de larg consum, electrocasnice, hardware. |
Ce este Investment Casting
Turnarea prin investiție este o metodă de formare de precizie a metalelor care creează piese complexe cu finisare excelentă a suprafeței și precizie dimensională.
Turnarea pentru investiții datează de mii de ani. Civilizațiile antice din China, Egipt și Mexic au folosit forme timpurii ale acestei tehnici pentru a crea obiecte și bijuterii complexe din bronz în jurul anului 4500 î.Hr.
Procesul a fost numit și „turnare cu ceară pierdută”, deoarece folosea modele de ceară care au fost topite.
În timpul Revoluției Industriale, stomatologii au adoptat metoda de a face coroane și incrustații.
În anii 1940, al Doilea Război Mondial a creat o cerere mare pentru piese de precizie, împingând turnarea de investiții în producția de masă.
Astăzi, modelarea pe computer și echipamentele automate au îmbunătățit dramatic procesul. Turnarea modernă poate produce piese cu toleranțe de până la ±0,5 mm.
Proces și tehnici
Turnarea cu investiții începe cu crearea unui model de ceară care este o replică exactă a piesei dorite.
Apoi, modelul este atașat la un „copac” cu alte modele de ceară. Acest ansamblu este scufundat în mod repetat în suspensie ceramică și acoperit cu material stuc pentru a forma o înveliș.
( „Arborele” se referă la o structură ramificată care ține mai multe modele de ceară împreună în timpul procesului de fabricare a matriței.)
Odată ce coaja se întărește, se pune la cuptor cu susul în jos. Ceara se topește și se scurge (de unde și termenul „ceară pierdută”), lăsând o matriță ceramică goală.
Forma este preîncălzită la temperaturi ridicate înainte ca metalul topit să fie turnat. După răcire, carcasa ceramică este ruptă pentru a dezvălui piesele turnate. Pașii finali includ tăierea pieselor din copac și efectuarea operațiunilor de finisare.
Materiale utilizate în turnarea sub presiune
Turnarea cu investiții lucrează cu o gamă largă de metale și aliaje. Materialele comune includ:
Aliaje feroase:
- Oțeluri carbon și slab aliate
- Oţel inoxidabil
- Oteluri pentru scule
Aliaje neferoase:
- Aluminiu
- Aliaje pe bază de cupru (bronz, alamă)
- Aliaje pe bază de nichel
- Titan
Materialele carcasei ceramice constau de obicei din silicați de silice, zircon și aluminiu. Aceste materiale pot rezista la temperaturi extrem de ridicate necesare pentru turnarea metalelor topite.
Prezentare generală a turnării sub presiune
Turnarea sub presiune este un proces popular de formare a metalelor care oferă viteze mari de producție și precizie dimensională excelentă. Este utilizat pe scară largă în industriile care necesită piese metalice complexe cu o calitate constantă.
Spre deosebire de turnarea cu investiții, turnarea sub presiune este proiectată pentru serii de producție de mare volum. Matrițele sunt fabricate din oțel de scule durabil, care poate rezista la mii de cicluri de turnare.
Mașinile de turnare sub presiune vin în două tipuri principale: cameră fierbinte și camera rece masini.
Mașini cu cameră fierbinte:
- Ideal pentru metale cu punct de topire scăzut, cum ar fi zincul și magneziul
- Metalul se topește direct în mașină
- Timpi de ciclu mai rapid
- Bun pentru piese mai mici
Mașini cu cameră rece:
- Mai bine pentru aluminiu, cupru și alte aliaje cu temperaturi mai ridicate
- Metalul este topit separat și adăugat la mașină
- Poate manipula piese mai mari
- Folosit mai des în aplicații industriale
Aliaje utilizate în mod obișnuit
Aliaje de aluminiu sunt cele mai populare datorită combinației excelente de proprietăți ușoare și rezistență.
Aliaje de zinc oferă o reproducere excelentă a detaliilor și capabilități de turnare pe pereți subțiri.
Aliaje de magneziu oferă cea mai ușoară opțiune de greutate, menținând în același timp o rezistență bună.
Aliaje de cupru precum alama și bronzul oferă o rezistență superioară, conductivitate electrică și rezistență la coroziune, dar sunt mai scumpe și mai greu de turnat.
Compararea investițiilor și turnării sub presiune.
Diferențele cheie
Cea mai mare diferență este în matrițe. Turnarea sub presiune folosește matrițe metalice reutilizabile, în timp ce turnarea cu investiții necesită o matriță nouă pentru fiecare piesă. Acest lucru face ca turnarea sub presiune să fie mai economică pentru producții mari, dar turnarea cu investiții mai bună pentru piese complexe sau detaliate.
Calitate și Precizie
Turnarea cu investiții vă oferă de obicei finisaje mai bune ale suprafeței și poate păstra toleranțe mai strânse. Cu această metodă, puteți obține detalii de până la 0,1 mm. Procesul permite geometrii mai complexe și caracteristici interne care ar putea fi imposibile cu turnarea sub presiune.
Turnarea sub presiune oferă o precizie dimensională bună, dar poate avea limitări cu anumite forme complexe.
Viteza și volumul producției
Turnarea cu investiții necesită mult mai mult timp. Fiecare parte necesită crearea unui nou model de ceară și a unei carcase ceramice, care adaugă zile la cronologia producției. Pentru loturi mici sub 100 de bucăți, acest lucru s-ar putea să nu conteze prea mult.
Dacă proiectul dvs. are nevoie de mai mult de 10.000 de piese, turnarea sub presiune devine mult mai rentabilă.
Avantaje și limitări
Avantaje și dezavantaje ale castingului de investiții
Avantaje:
- Excelent pentru modele complexe cu detalii complicate și pereți subțiri
- Precizie dimensională ridicată (0,005 inci pe inch)
- Finisaj de suprafață superior necesitând o post-procesare minimă
- Selecție largă de materiale inclusiv oțeluri, oțeluri inoxidabile și aliaje exotice
- Bun pentru producții mici cu costuri mai mici de scule
Limitări:
- Cost pe unitate mai mare comparativ cu turnarea sub presiune
- Rata de producție mai mică datorită mai multor etape de proces
- Limitări de dimensiune (de obicei piese mai mici)
- Proces cu forță de muncă intensivă necesită tehnicieni calificați
- Perioade de livrare mai lungi de la proiectare la piesa finită
Avantaje și dezavantaje ale turnării sub presiune
Avantaje:
- Rate de producție foarte rapide pentru producție în volum mare
- Cost redus pe unitate odată ce sculele sunt stabilite
- Consecvență dimensională bună pe serii mari de producție
- Excelent pentru piese cu pereți subțiri (subțire ca 0,5 mm)
- Finisaj neted al suprafeței cu o reproducere bună a detaliilor
Limitări:
- Costuri inițiale ridicate de scule care trebuie amortizat
- Limitat la metale neferoase precum aluminiul, zincul și magneziul
- Potențial pentru probleme de porozitate în secțiuni mai groase
- Nu este ideal pentru producții mici din cauza costurilor de instalare
- Mai puțin potrivit pentru piesele care necesită rezistență ridicată
Întrebări frecvente
Care sunt factorii cheie care afectează alegerea între turnarea cu investiții și turnarea cu nisip?
Turnarea cu investiții produce finisaje mai bune ale suprafeței și toleranțe mai strânse decât turnarea cu nisip. Dacă piesa dumneavoastră are nevoie de precizie sau de un aspect bun, turnarea de investiții are avantaj.
Turnarea cu nisip este de obicei mai puțin costisitoare pentru piesele foarte mari în care turnarea cu investiții ar fi nepractică. Limitările de dimensiune ale turnării cu investiții fac turnarea cu nisip mai bună pentru componentele mai mari.
Costurile cu sculele pentru turnarea cu nisip sunt mai mici decât cele ale investițiilor și ale turnării sub presiune, ceea ce face ca acesta să fie bun pentru prototipuri sau piese unice, unde costul este preocuparea principală.