Как разработать конструкцию для литья по выплавляемым моделям?

Точное литье начинается с глубокого понимания процесса. Хорошие дизайнеры вмешиваются на ранних этапах, чтобы предотвратить ошибки. Многие команды испытывают трудности с соблюдением точности размеров. Они также ожидают гладких поверхностей и одинакового материала каждый раз. Иногда плохая связь между литейным производством и заказчиком приводит к затягиванию сроков. Некоторые клиенты беспокоятся из-за отсутствия доверия к процессу точного литья. Начинающие литейщики могут не предусмотреть расходы на пресс-формы. Компания KEMING предоставляет консультации и всестороннюю помощь своим клиентам.

Основные выводы

Поймите литьё по выплавляемым моделям Процесс позволяет избежать ошибок и производить высококачественные детали.
Выберите подходящую толщину стенки, чтобы обеспечить высокую прочность детали и гладкую поверхность.
Добавьте галтели и фаски, чтобы снизить напряжение и продлить срок службы деталей.
Используйте правильный угол наклона для легкой распалубки и более эстетичного внешнего вида.
Выберите подходящие материалы и допуски, чтобы обеспечить хорошие характеристики детали и сэкономить расходы.

Руководство по проектированию литья по выплавляемым моделям

Толщина стенок

Толщина стенки имеет решающее значение при литье по выплавляемым моделям. Проектировщикам необходимо выбрать подходящую толщину стенок, чтобы получить высококачественные детали. Тонкие стенки могут уменьшить вес детали, но слишком тонкие стенки могут вызвать проблемы. Толстые стенки помогают сохранить плоскостность и прямолинейность детали. Минимальная толщина стенки зависит от состава сплава. В таблице ниже приведены оптимальные значения:

Тип сплава	Минимальная толщина стенок (дюймы)	Минимальная толщина стенок (миллиметры)
Низкоуглеродистая сталь	0.070	1.8
Высокоуглеродистая сталь	0.060	1.5
Низколегированная сталь	0.060	1.5
Нержавеющая сталь - серия 300	0.040	1.0
Нержавеющая сталь - серия 400	0.060	1.5
Кобальтовые сплавы	0.030	0.75

Проектировщики не должны использовать толщину стенок менее 0,030 дюйма (0,75 мм). Конкретного верхнего предела толщины стенки не существует; она зависит от размера отливки и может достигать 600 мм. Компания KEMING рекомендует для обеспечения плоскостности и прямолинейности толщина стенок должна составлять не менее 3/16 дюйма. Для более крупных деталей могут потребоваться более толстые стенки.

Совет: Поддержание одинаковой толщины стенок помогает обеспечить подачу металла и избежать проблем.

Филе и фаска

Филе и фаска помогают уменьшить концентрацию напряжений и проблемы с литьем. Острые углы склонны к образованию трещин и пористости. Конструкторы должны добавлять фаски на детали, несущие вес. В таблице ниже приведены оптимальные радиусы галтелей:

Расположение	Минимальный радиус	Когда увеличивать
Внутренние углы	≥ 0,75 мм или 0,5 × толщина стенки + 0,25 мм	Для толстых стен или несущих частей
Внешние углы	≥ 1,0 мм	При последующей обработке или полировке
Примыкание ребер к стене	1,0-1,5 мм + комбинированная смесь	Всегда используйте составные филенки, чтобы избежать холодного затвора

Примечание: Компания Coming использует специализированные компьютерные инструменты для создания оптимальных радиусов и галтелей для каждого проекта.

Углы наклона

Углы вытяжки помогают легко извлекать модель из формы. Без углов вытяжки детали могут слипаться и оставлять следы. В таблице ниже показано влияние различных углов осадки:

Тип угла наклона	Проблемы, связанные с недостаточным количеством черновиков	Преимущества правильного черенкования
Угол наклона 0°	Деталь застревает в полости пресс-формы	Чистое освобождение от формы
	Чрезмерное трение при выталкивании	Снижение трения и выталкивающей силы
	Следы волочения и поверхностные царапины	Превосходное качество обработки поверхности
	Риск застревания и повреждения плесени	Увеличение срока службы пресс-формы и снижение затрат

Отверстия и прорези

При литье по выплавляемым моделям размер и глубина отверстий и пазов должны соответствовать спецификациям. Слишком маленькие отверстия снижают прочность детали, а слишком глубокие могут привести к поломке. В таблице ниже приведены оптимальные диапазоны размеров:

Диаметр отверстия (φ мм)	Длина или диаметр отверстия (L/D)
φ2～φ3	L / D ≤ 1
φ4～φ7	L / D ≤ 2
≥φ8	L / D ≤ 2,5
φ2～φ3	L / D ≤ 2
φ4～φ7	L / D ≤ 4
≥φ8	L / D ≤ 5

Размеры и вес деталей

Точное литье могут изготавливать детали различных размеров и веса. В таблице ниже перечислены детали самых больших размеров, выпускаемые различными компаниями:

Источник	Максимальный размер детали	Максимальный вес детали
Томпсон Инвестиционное литье	18 дюймов	25 фунтов
C&S Casting	300 мм	50 кг
Американская литейная компания	Куб 16 дюймов	25-30 фунтов
Различные объекты в США	Н/Д	20-120 фунтов

Большие детали требуют больше материала и больших форм, что приводит к увеличению затрат и усложнению производства. Тонкостенные или глубокие формы также увеличивают затраты. Компания Commin может изготавливать детали различных размеров для решения широкого спектра задач.

Совет: Дизайнеры должны учитывать размер, вес и форму, чтобы сэкономить средства и облегчить отливку деталей.

Текстура поверхности

Текстура поверхности влияет на производительность детали и требуемый уровень отделки. Литье по выплавляемым моделям дает более гладкую поверхность, чем литье в песчаные формы. В приведенной ниже таблице сравниваются виды отделки поверхности:

Метод литья	Шероховатость поверхности (Ra)
Инвестиционное литье	Ra 0,8 мкм - Ra 3,2 мкм
Литье в песок	Ra 6 мкм - Ra 12 мкм
Литье под давлением	Ra 1,6 мкм - Ra 3,2 мкм

Роль инвестиционных моделей литья

Модели для литья по выплавляемым моделям определяют форму конечной детали. Дизайнеры могут использовать деревянные формы или 3D-печатные модели. В таблице ниже приведено их сравнение:

Характеристика	Традиционные деревянные узоры	3D-печатные узоры
Стоимость оснастки	$6,500+	$0
Точка безубыточности	50-167 штук	Н/Д
Точность	±1,5 мм	±0,3 мм
Время доставки	3-4 недели	2-3 дня
Гибкость конструкции	Ограниченный	Неограниченное количество
Обработка после литья	Часто требуется	Часто устраняется

3D-печать обеспечивает более высокую скорость и точность, позволяя дизайнерам создавать любые фигуры. Хотя большинство людей по-прежнему используют деревянные модели, 3D-печатные модели становятся все более популярными. За последние пять лет все больше компаний стали использовать 3D-печатные модели для создания прототипов и мелкосерийных заказов. KEMING предлагает клиентам услуги, использующие оба метода.

Чтобы создать высококачественные детали для литья по выплавляемым моделям, дизайнерам следует следовать этим советам. Команда KEMING гарантирует, что каждый проект будет соответствовать самым высоким стандартам качества и точности.

Процесс литья по выплавляемым моделям

Подготовка модели CAD

Сначала конструктор создает 3D-модель на компьютере. Эта модель имеет решающее значение для изготовления высококачественных деталей. Модель CAD должна отображать все формы и особенности. Хорошо выполненная модель обеспечивает более высокую точность литья. KEMING проверяет каждую модель, чтобы убедиться, что ее легко изготовить. Такая проверка помогает выявить проблемы на ранней стадии, что позволяет усовершенствовать процесс. Тщательное внимание на этом этапе помогает повысить точность деталей и избежать ошибок.

Изготовление восковых моделей

После того как модель CAD завершена, можно изготовить восковую модель. Материалы, используемые для изготовления восковой модели, влияют как на стоимость, так и на качество. Высококачественная восковая модель позволяет получить более точные и гладкие детали. Низкое качество материала может привести к ошибкам и увеличению объема работы. Углы вытяжки помогают удалить восковую модель, не повредив ее. Недостаточные углы вытяжки могут привести к тому, что восковая модель треснет или оставит следы. Компания KEMING использует сочетание традиционных и современных методов для создания восковых моделей сложных форм, добиваясь превосходных результатов.

Этапы процесса литья

Процесс литья по выплавляемым моделям включает в себя несколько этапов:

Создание восковой модели на основе 3D-модели.
Нанесите расплавленную керамику на восковую модель, чтобы создать форму.
Удалите восковую модель, оставив полый корпус.
Залейте горячий металл в раковину, чтобы сформировать деталь.
Разбейте оболочку, чтобы завершить создание детали.

Каждый этап имеет решающее значение и вносит свой вклад в формирование детали. Commin может регулировать технологический процесс в соответствии с различными размерами и формами. Время, необходимое для каждого этапа, варьируется:

Сцена	Продолжительность
Проектирование оснастки	4-6 недель
Образцы отливок	2-4 недели
Производство	6-8 недель

Контроль качества и тестирование

Контроль качества имеет решающее значение для точного литья. Для выявления проблем компания Commin использует такие методы испытаний, как рентгеновское излучение, акустические волны и магнитная сила. Эти испытания не повреждают детали. Авиационные и автомобильные детали требуют таких испытаний для обеспечения безопасности и хороших эксплуатационных характеристик. Большинство деталей проходят первичную проверку, а показатели выхода продукции превышают 95% для заказов с чрезвычайно высокими требованиями к точности. Строгие проверки Commin гарантируют, что каждая деталь соответствует стандартам качества и может выдержать множество сложных условий эксплуатации.

Примечание: Когда дизайнеры и литейщики работают вместе, технологический процесс более упорядочен, а согласованность деталей выше.

Соображения, касающиеся точного литья

Выбор материала

Выбор металла влияет на производительность и стоимость детали. Инженеры выбирают металлы в зависимости от назначения детали и условий эксплуатации. В точном литье могут использоваться различные металлы. Некоторые распространенные варианты включают:

MM247: Этот суперсплав на основе никеля используется для производства лопаток турбин и самолетов.
R77, R80, R125: Эти никелевые сплавы обеспечивают жаропрочность и устойчивость к ржавчине.
U500: Этот высокопрочный никелевый сплав используется для изготовления лопаток газовых турбин.
Чугун: ковкий чугун и серый чугун обладают хорошей прочностью и жаростойкостью.
Медные сплавы: Используются для изготовления трубопроводов, электрических компонентов и морских пропеллеров.
Суперсплавы: Кобальт и никель используются в судостроении, химической промышленности и энергетике.
Углеродистая сталь: Требуется тщательный выбор соответствующего сплава.
Алюминий: подходит для одновременного изготовления нескольких деталей.
Сплавы из нержавеющей стали: Используются в областях, требующих защиты от ржавчины.
Латунь: Выбрана за эстетичность и функциональность.

Правильный выбор металла обеспечивает достаточную прочность деталей, а также уменьшает необходимость механической обработки после литья. Например, нержавеющая сталь 316 может выдерживать температуру до 900°C.

Допуски и точность

Допуски показывают, насколько близко деталь соответствует своим проектным значениям. Точное литье позволяет получать очень точные детали. Большинство деталей имеют допуски от CT5 до CT7. В таблице ниже приведены распространенные допуски:

Диапазон размеров (дюймы)	Допуск (дюймы)	Приблизительный допуск (мм)
До 1″	±0.010″	±0,25 мм
До 2″	±0.013″	±0,38 мм
До 3″	±0.016″	±0,51 мм
До 4″	±0.019″	±0,64 мм
До 5″	±0.022″	±0,76 мм
До 6″	±0.025″	±0,81 мм
До 7″	±0.028″	±0,89 мм
До 8″	±0.031″	±0,96 мм
До 9″	±0.034″	±1,05 мм
До 10″	±0.037″	±1,19 мм
Более 10″	±0,005″ на дюйм	Н/Д

Более высокие допуски означают меньший объем резки и меньшее количество отходов. Плохие допуски приводят к увеличению количества бракованных деталей.

Сложная геометрия

Литье по выплавляемым моделям позволяет создавать формы, которые трудно получить другими методами. Дизайнеры могут использовать тонкие стенки, глубокие отверстия и мелкие детали. Это очень полезно во многих областях, таких как авиа- и судостроение. Более сложные формы могут быть более дорогими, но они позволяют создавать специализированные детали. Команда KEMING помогает клиентам найти оптимальный баланс между формой и сложностью изготовления.

Факторы стоимости и количества

Количество и сложность изготавливаемых деталей влияют на цену. В таблице ниже показано, какой метод лучше использовать для разных объемов:

Объем производства	Лучший выбор	Причина
Низкий (< 5 000)	Инвестиционное литье	Низкая стоимость инструмента, более высокая цена детали
Высокий (> 10 000)	Литье под давлением	Высокая стоимость оснастки, низкая цена изделия

Производство большего количества деталей снижает стоимость одной детали. Чем сложнее форма, тем больше объем обработки и выше стоимость. Comming принимает заказы любого размера, предоставляя клиентам больше возможностей.

Совет: Правильный выбор металла, допусков и количества деталей помогает экономить средства и поддерживать высокое качество.

Дизайнеры добиваются успеха в инвестиционном литье с помощью простых шагов. Они выбирают высококачественные отливки и используют детально проработанные формы. Они выбирают лучшую форму для работы. Команда создает 3D-печатные формы для сложных форм. Они тщательно проверяют каждую деталь, чтобы убедиться, что она подходит для литья по выплавляемым моделям. Компания Comming помогает клиентам на каждом этапе. Эксперты помогают избежать ошибок и усовершенствовать процессы. Дизайнеры, которые следуют этим технологиям, получают высокопроизводительные и долговечные детали.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Что такое форма в литье по выплавляемым моделям?

Пресс-формы определяют форму конечной детали. Они используются для создания металлических форм. Формы могут быть изготовлены из воска, пластика или 3D-печатных моделей. Многие отрасли промышленности используют пресс-формы для создания прочных и детализированных деталей. Формы помогают контролировать размеры и поверхность готового изделия.

Как 3D-печатные формы улучшают производственный процесс?

3D-печатные формы делают производственные процессы более быстрыми и гибкими. Инженеры могут использовать их для быстрого тестирования конструкций. 3D-печатные формы снижают потребность в дорогостоящей оснастке. Решения для 3D-печати помогают предприятиям создавать сложные формы, которые невозможно получить с помощью традиционных пресс-форм.

Почему дизайнеры выбирают 3D-печатные формы для литья?

Дизайнеры выбирают 3D-печатные формы для литья, чтобы повысить точность и скорость. Такие формы облегчают мелкосерийное производство или изготовление прототипов. 3D-печатные формы для литья также позволяют вносить изменения в дизайн без дополнительных затрат. 3D-печатные решения предлагают больше возможностей для создания креативных форм.

Как формы влияют на качество литья?

Формы контролируют детали и качество поверхности отливок. Хорошие формы создают гладкие поверхности и точные формы. Плохие формы приводят к дефектам. Формы должны точно соответствовать конструкции. 3D-печатные формы и решения для 3D-печати помогают повысить качество за счет создания лучших форм.

Могут ли решения для 3D-печати помочь справиться с крупносерийными заказами?

Решения 3D-печати лучше всего подходят для мелкосерийного производства или изготовления деталей на заказ. Для крупносерийных заказов традиционные пресс-формы могут быть менее дорогими. 3D-печатные модели по-прежнему помогают при тестировании и внесении изменений в конструкцию. Решения для 3D-печати могут предоставить модели, которые ускорят запуск производства.