Prezentare generală a proceselor de turnare sub presiune
Ce este castingul?
Turnarea este procesul prin care turnați un material lichid, de obicei metal, într-o matriță de formă similară piesei pe care doriți să o realizați. Lichidul se răcește și se întărește, luând forma matriței.
Există multe tipuri de turnare, cum ar fi turnarea în nisip, turnarea sub presiune și turnarea cu pereți prefabricați. Fiecare tip folosește o modalitate diferită de a modela și fixa materialul. Aceste metode pot funcționa cu metale precum aluminiu, fier, oțel și chiar unele materiale plastice.
Turnarea este importantă deoarece vă permite să realizați piese mici sau mari cu forme care ar fi greu de obținut folosind alte metode.
Aplicații ale turnării
Veți găsi piese turnate în mașini, clădiri, mașini și unelte. Motoarele mașinilor, țevile, statuile și utilajele grele au adesea piese realizate prin turnare.
Producătorii aleg turnarea atunci când au nevoie de piese rezistente și capabile să facă față unor sarcini dificile. De exemplu, blocurile motor și carcasele pompelor sunt adesea turnate deoarece trebuie să fie atât robuste, cât și să aibă forme detaliate.
Turnarea ajută și la realizarea de obiecte artistice, cum ar fi sculpturi metalice și modele personalizate pentru decorul casei. Procesul permite producția de volum mare, așa că este excelent pentru realizarea mai multor piese simultan.
Avantajele cheie ale turnării
Turnarea este apreciată pentru capacitatea sa de a realiza forme complexe și mari într-o singură etapă. Puteți modela materiale greu de prelucrat folosind alte metode. Aceasta înseamnă că obțineți piese care se potrivesc îndeaproape cu designul dumneavoastră.
Avantajele importante includ:
- Economii de costuri pentru serii mari de producție
- Prelucrare redusă deoarece obțineți forma finală din matriță
- Flexibilitatea materialelor, deoarece multe metale și chiar materiale plastice pot fi turnate
De asemenea, puteți realiza piese subțiri, detaliate și goale, care ar fi costisitoare sau imposibil de construit folosind alte tehnici. Turnarea este o soluție bună atunci când aveți nevoie de o piesă metalică personalizată sau detaliată, realizată eficient.
Metode de turnare în nisip
Turnarea în nisip utilizează diferite tipuri de nisip și lianți pentru a crea matrițe pentru formarea pieselor metalice. Alegerea metodei de turnare în nisip afectează finisajul suprafeței, rezistența și costul.
Turnare în nisip verde
Turnarea în nisip verde este cea mai comună metodă de turnare în nisip. Folosește un amestec de nisip silicios, argilă (adesea bentonită), apă și uneori alți aditivi. Termenul „verde” înseamnă că nisipul nu este uscat; rămâne oarecum umed.
Această metodă este populară deoarece este flexibilă, rapidă și accesibilă ca preț. O puteți utiliza atât pentru piese metalice mici, cât și mari. Majoritatea pieselor din fier, oțel și aluminiu sunt fabricate în acest fel.
Avantaje:
- Cost scăzut
- Nisip reutilizabil
- Simplu de modelat
Dezavantaje:
- Calitate inferioară a finisajului suprafeței
- Toleranțe mai puțin precise
Matrițele din nisip verde nu sunt foarte rezistente, așa că sunt cele mai bune pentru piese mai simple.
Turnare în nisip cu rășină
Turnarea în nisip cu rășină folosește nisip amestecat cu lianți chimici precum rășina. Acești lianți ajută particulele de nisip să se lipească între ele și să se întărească mai bine decât nisipul verde. Matrița este întărită, creând o formă puternică și rigidă.
Acest proces vă oferă un finisaj de suprafață mai bun și forme mai precise. Este adesea folosit pentru piese complexe sau nevoi de calitate superioară. Matrițele de nisip din rășină pot gestiona modele mai detaliate decât matrițele de nisip verde.
Avantaje:
- Precizie dimensională bună
- Finisaj de suprafață mai bun
- Poate realiza forme complexe
Dezavantaje:
- Cost mai mare decât nisipul verde
- Nisipul de mucegai nu este de obicei reutilizabil
Ar trebui să luați în considerare turnarea în nisip cu rășină atunci când calitatea și detaliile sunt mai importante decât costul.
Turnare în nisip uscat
Turnarea în nisip uscată este similară cu turnarea în nisip verde, dar matrița de nisip este uscată într-un cuptor înainte de turnarea metalului. Uscarea matriței îi crește rezistența și previne defecte precum bulele de gaz. Acest lucru o face mai potrivită pentru piese turnate mai mari sau mai grele.
Procesul durează mai mult din cauza etapei de uscare, dar matrița este mai rezistentă și mai rezistentă la fisuri. Turnarea uscată în nisip este de obicei aleasă pentru piese foarte mari, cum ar fi utilaje grele sau componente industriale mari.
Avantaje:
- Mucegaiuri mai puternice
- Bun pentru piese turnate mari
- Mai puține defecte de turnare
Dezavantaje:
- Timp de producție mai lung
- Mai scump decât nisipul verde
Această metodă este cea mai bună atunci când aveți nevoie de matrițe puternice și stabile pentru proiecte de mari dimensiuni.
Procese de turnare în matriță permanentă
Turnarea în matriță permanentă folosește matrițe metalice durabile în loc de matrițe de nisip de unică folosință. Aceste procese vă ajută să realizați mai multe piese cu aceeași formă, suprafețe netede și rezistență bună.
Turnare prin gravitate
În turnarea sub presiune prin gravitație, se toarnă metal topit într-o matriță metalică manual sau folosind un polonic. Gravitatea ajută metalul să umple toate spațiile din interiorul matriței. Acest proces nu utilizează presiune suplimentară sau vid.
Puteți utiliza această metodă pentru producerea unor cantități medii spre mari de piese metalice. Turnarea sub presiune prin gravitație este foarte comună pentru fabricarea produselor din aliaje de aluminiu, magneziu sau cupru. Veți obține piese rezistente cu un finisaj de suprafață mai bun decât turnarea în nisip.
Beneficii cheie:
- Precizie dimensională bună
- Forme reutilizabile
- Mai puține deșeuri în comparație cu turnarea în nisip
Produse comune:
- Piese auto
- Componente ale mașinii
- Fitinguri pentru țevi
Turnare sub presiune joasă
Turnarea sub presiune joasă folosește o cameră specială sub matriță, umplută cu metal topit. Metalul topit este împins în matriță folosind o presiune scăzută a aerului, de obicei sub 1 bar.
Această presiune suplimentară ajută la umplerea zonelor subțiri ale matriței mai bine decât turnarea prin gravitație. Procesul este mai lent, dar veți obține piese mai rezistente și mai detaliate. Acest proces funcționează deosebit de bine cu aliajele de aluminiu și magneziu.
Principalele avantaje:
- Control precis asupra umplerii
- Porozitate redusă
- Bun pentru piese cu pereți subțiri
Această metodă este adesea utilizată pentru roți, piese de motor și carcase în industria auto.
Turnare sub vid
În turnarea sub presiune în vid, o pompă de vid elimină aerul din cavitatea matriței. Acest lucru ajută la tragerea metalului topit în fiecare colț al matriței.
Obțineți piese cu foarte puțin gaz prins sau porozitate, ceea ce le face atât rezistente, cât și etanșe. Acest proces este excelent atunci când aveți nevoie de precizie ridicată pentru piese subțiri sau detaliate. Este o alegere de top în industrii precum aerospațială și electronică.
Puncte cheie:
- Suprafețe foarte netede
- Densitate mare, rate scăzute de defecte
- Excelent pentru aliaje ușoare și piese mici și medii
Turnarea sub presiune în vid este adesea utilizată pentru carcase electrice, angrenaje și componente de înaltă precizie.
Turnare cu investiții și spumă pierdută
Turnarea prin injecție mecanică și turnarea cu spumă pierdută folosesc ambele modele pentru a forma matrițe, dar utilizează materiale și etape diferite. Fiecare proces este util pentru realizarea de piese cu forme, dimensiuni sau detalii specifice.
Casting de investiții
Turnarea cu pereți prelucrători folosește un model de ceară sau plastic pentru a realiza o matriță. Mai întâi, modelul este acoperit cu o pastă ceramică specială, apoi acoperit cu nisip fin. Când învelișul ceramic se întărește, ceara se topește, lăsând un spațiu gol.
Turnați metal topit în acest spațiu pentru a crea piesa finală. Această metodă vă ajută să realizați forme complexe cu suprafețe netede și toleranțe strânse.
Utilizări cheie:
- Piese metalice mici sau detaliate
- Componente de înaltă precizie
- Bijuterii, instrumente medicale și piese aerospațiale
Avantaje:
- Bun pentru detalii fine
- Funcționează cu multe metale
Contra:
- Mai mulți pași și timp decât alte metode
- Costuri mari pentru piesele mari
Turnare cu spumă pierdută
Turnarea cu spumă pierdută este similară, dar modelul este din spumă de polistiren în loc de ceară. Se plasează modelul din spumă într-o cutie umplută cu nisip. Când se toarnă metal topit, spuma se evaporă, iar metalul umple exact spațiul lăsat de spumă.
Acest lucru facilitează crearea de forme greu de produs cu alte tipuri de turnare. Turnarea cu spumă pierdută funcționează bine pentru piese mari sau complicate fără a utiliza miezuri.
| Caracteristică | Casting de investiții | Turnare cu spumă pierdută |
|---|---|---|
| Model | Ceară/Plastic | Spumă |
| Eliminarea modelului | Topit | Vaporizat |
Obțineți mai puține îmbinări în matriță, deci petreceți mai puțin timp curățând piesele finite. Acest proces este util atunci când doriți să realizați prototipuri sau piese unice fără scule costisitoare.
Tehnici de turnare speciale și moderne
Unele metode de turnare folosesc tehnici speciale pentru a crea piese metalice rezistente, precise sau unice. Aceste procese ajută la fabricarea de obiecte precum țevi, angrenaje și bare metalice lungi.
Turnare centrifugă
Turnarea centrifugală este utilizată pentru a realiza obiecte rotunde, goale, cum ar fi țevi și inele. În acest proces, se toarnă metal lichid într-o matriță de filare. Filarea împinge metalul spre exterior, pe pereții matriței, eliminând bulele de aer și impuritățile.
Această metodă vă oferă piese dense, rezistente și uniforme, fără îmbinări. Suprafața interioară este de obicei mai netedă, în timp ce orice impurități se deplasează spre centru, unde pot fi îndepărtate. Funcționează bine pentru metale precum fierul și oțelul, precum și pentru bronz și aluminiu.
Produse tipice:
- Conducte de apă
- Bucșe
- Volante
Datorită rezultatelor sale fiabile, turnarea centrifugală este comună în fabricarea pieselor care trebuie să reziste la utilizare intensă sau presiuni.
Turnare în matriță de coajă
Turnarea în matriță de tip cochilie este un proces în care se folosește o cochilie subțire de nisip și rășină specială ca matriță. Se începe prin încălzirea unui model metalic și acoperirea acestuia cu un amestec de nisip și rășină. Căldura face ca cochilia să se întărească, creând un strat subțire și rezistent în matriță.
Odată ce cochilia se răcește, se desprinde de tipar și este asamblată cu o altă jumătate de cochilie. Apoi, turnați metalul topit pentru a crea piesa finală. Această metodă vă oferă finisaje netede și muchii ascuțite, ceea ce este benefic dacă doriți forme detaliate sau complicate.
Caracteristici cheie ale turnării în matriță de coajă:
- Finisaj bun al suprafeței
- Precizie și repetabilitate ridicate
- Funcționează pentru piese de dimensiuni mici și medii
Produsele comune includ corpuri de supape, carcase de angrenaje și chiulase.
Turnare continuă
Turnarea continuă este utilizată pentru a realiza forme lungi, cum ar fi tije, bare și foi. În acest proces, se toarnă metal topit într-o matriță deschisă la ambele capete. Pe măsură ce metalul se răcește, acesta se mișcă încet din matriță într-o piesă continuă.
Principalul avantaj este că puteți realiza produse de aproape orice lungime cu puține deșeuri. Acest proces este extrem de automatizat, așa că este adesea folosit în fabricile mari. Funcționează bine pentru metale precum oțelul, cuprul și aluminiul.
Beneficiile turnării continue:
- Calitate constantă
- Eficiență ridicată
- Costuri de producție mai mici
Această metodă se găsește adesea la fabricarea șinelor, grinzilor și a altor produse metalice structurale care trebuie să fie uniforme și rezistente.
Procese de turnare sub presiune
Turnarea sub presiune folosește presiune ridicată pentru a forța metalul topit în matrițe de oțel, numite și matrițe. Este un proces rapid și precis, ceea ce îl face popular pentru producerea de piese metalice cu suprafețe netede și dimensiuni mici.
Există două tipuri principale: cameră caldă și cameră rece. Fiecare metodă se potrivește anumitor metale și nevoi de producție.
Turnare sub presiune cu camera fierbinte
Turnarea sub presiune în cameră caldă este cea mai bună pentru metale cu puncte de topire scăzute, cum ar fi zincul, magneziul și unele aliaje de plumb. În acest proces, sistemul de injecție este întotdeauna în contact cu metalul topit. Metalul curge în matriță direct din camera mașinii.
Această metodă este rapidă, cu cicluri scurte care vă pot ajuta să produceți un număr mare de piese într-un timp mai scurt. Funcționarea automată reduce, de asemenea, necesarul de manoperă. Cu toate acestea, nu puteți utiliza turnarea în cameră caldă pentru aluminiu sau metale cu puncte de topire ridicate, deoarece acestea ar deteriora mașina.
Turnarea sub presiune în cameră caldă este o metodă obișnuită pentru fabricarea de piese de dimensiuni mici și medii. O vedeți adesea utilizată pentru componente auto, piese de jucării și articole hardware. Procesul oferă forme precise și suprafețe netede, necesitând puține lucrări suplimentare de finisare.
| Avantaje cheie | Principalele limitări |
|---|---|
| Viteză mare de producție | Nu este potrivit pentru aluminiu |
| Precizie ridicată | Limitat la metale cu punct de topire scăzut |
Turnare sub presiune cu cameră rece
Turnarea sub presiune în cameră rece este utilizată pentru metale care au puncte de topire mai ridicate, cum ar fi aluminiul, cuprul și alama. Aici, metalul este topit într-un cuptor separat, apoi turnat în sistemul de injecție. Metalul este împins în matriță cu ajutorul unui piston.
Această metodă ajută la protejarea pieselor mașinii de deteriorarea termică, ceea ce este important atunci când se lucrează cu metale fierbinți. Cu toate acestea, timpii de ciclu sunt puțin mai lungi în comparație cu turnarea în cameră fierbinte.
Turnarea sub presiune în cameră rece este o alegere bună pentru piese mai mari sau mai grele, cum ar fi blocurile motorului sau carcasele. Procesul vă oferă piese rezistente și detaliate, dar poate necesita mai multă întreținere pentru piesele mobile expuse metalului topit.