Изготовление моделей в литейном цехе

Восковые или деревянные модели для литья металла

В литье металлов шаблоны - это объекты, используемые для создания одноразовых форм. Из одного шаблона можно сделать до тысячи форм.

Существуют различные типы моделей, но они делятся на два основных подтипа:многоразовые модели для литья в песок или гипс, которые делают оттиски во многих формах, или одноразовые модели для литья по выплавляемым моделям, которые разрушаются перед литьем в процессе изготовления формы. Для любого типа шаблона задача мастера состоит не только в том, чтобы воспроизвести желаемый объект, но и в том, чтобы помочь направить металл в форму с нужной скоростью и в нужное место. Охлаждение металла — это процесс кристаллизации, и то, как заполняется форма, может влиять на направление застывания, что может быть важно для прочности конечного объекта.

Каждому шаблону кастинга нужна поддержка

Система каналов для подачи металла ко всем частям отливки представляет собой вспомогательную инфраструктуру, которая при правильном проектировании уменьшит дефекты отливки. Эти элементы включают:

• Разливочная воронка представляет собой конический вход в форму. Он помогает контролировать течение металла, а также улавливать шлак во время заливки.
• Литник, иногда называемый «нижним литником», является основным каналом, ведущим в форму из разливочной воронки. Это река металла, которая наполняет отливку.
• Направляющие — это каналы, по которым жидкий металл перетекает из одной области формы в другую.
• Ворота или «входные ворота» — это места входа в сам кастинг. Большие ворота необходимы для быстрого охлаждения металлов, а меньшие – для медленного охлаждения.
• Райзеры – это резервуары большого объема с жидким металлом, которые являются частью литейной формы, но не частью отливки. Это могут быть «глухие стояки», которые полностью заглублены в форму для подачи сложных участков отливки, или открытые стояки, которые заполняются металлом, и могут помочь литейщику указать, что форма заполнена. Подступенки имеют больший объем металла, чем любая часть отливки, поэтому они дольше всего остаются горячими. Под действием силы тяжести стояки непрерывно подают жидкий металл в охлаждаемую отливку, чтобы предотвратить образование отверстий или усадку.

Схемы литья по выплавляемым моделям

Модели для литья по выплавляемым моделям часто представляют собой цельную деталь, которая очень похожа на конечный металлический продукт, хотя могут быть встроены бегунки для удаления после литья.

Эти узоры отлиты дважды. Шаблон реплики используется для создания формы из резины, металла или смолы. Из этой формы отливается выкройка из материала, который может плавиться или испаряться, обычно из воска. Эти литые модели покрыты смолой или керамическим заполнителем, изготовленным из песка и связующего вещества, которое затвердевает в оболочку.

После полного отверждения оболочковой формы отливку удаляют плавлением или выпариванием. Теперь пустую форму можно заполнить жидким металлом. Он отломится, как только отливка остынет.

Модели литья в песчаные формы

Существует несколько вариантов форм для литья в песчаные формы, но их объединяет то, что все они сделаны из твердого материала, который можно использовать для создания сотен форм при вдавливании в литейный песок. Древесина является основой большинства моделей литья в песчаные формы, обычно из твердой древесины, которая может выдерживать жару и влажность литейного производства. Их можно использовать для сотен отливок, но со временем они начинают деформироваться или раскалываться. Однако они относительно недороги в изготовлении и позволяют делать очень большие отливки.

Если деревянный узор сам по себе деформируется слишком быстро, его можно использовать вместо этого для изготовления формы для более прочного узора, который с меньшей вероятностью деформируется со временем. Армированные волокном смолы или модели из литого металла могут быть изготовлены из оригинальной модели дерева. Металлические узоры также могут быть изготовлены с помощью механической обработки. Эти процессы более дороги, а размер отливки может быть ограничен, поэтому они используются только в некоторых ситуациях.

Будь то дерево, смола или металл, модели для литья в песчаные формы не будут таять после создания формы. Создатели моделей должны знать, как их извлечь, не повредив созданную ими полую форму.

Шаблоны с плоской спинкой можно вдавить в волоку или нижнюю часть песчаной формы. Часто неформованная верхняя часть или верхняя половина формы зажимаются на волоку, обеспечивая «плоскую заднюю часть» отливки, помогающую при заливке и охлаждении; он будет содержать литник для направления металла.

Выкройки, не имеющие плоской изнанки, часто «расщепляются». Это позволяет каждой части рисунка вдавливаться в верхнюю и нижнюю части песчаной формы, а затем удаляться без повреждений, не повреждая форму. Различные части формы соединяются и плотно зажимаются, чтобы создать полую форму, из которой будет производиться отливка.

Свободные шаблоны больше всего похожи на объект, который они создадут, даже если они разделены:они фиксируют детали объекта, который они отливают, но они не содержат системы подачи металла для формы. В этом случае формовщик вручную вырезает стояки, ворота и литники в песке. Если шаблон включает эти каналы, он называется шаблоном со стробированием.

Части шаблона также могут быть соединены с любой стороной пластины, чтобы упростить одновременное нажатие на обе стороны формы. Это называется шаблоном спичечной пластины, и он очень удобен для заводов с высокой производительностью. Иногда автоматизированные фабрики монтируют каждую часть выкройки на свою собственную пластину, так что есть отдельные выкройки и пластины выкройки для перетаскивания.

Шаблоны для литья в песчаные формы также можно использовать для вырезания из песка, а не для придания ему формы. Развертка вращает лезвие с фигурным профилем вокруг оси, выдавливая форму. Полезно думать о шаблонах развертки как о токарном станке, формирующем негативное пространство:отлитые объекты, которые они создают, будут иметь симметрию относительно центральной оси.

Тщательное создание допусков

Паттерны — это не то же самое, что исходные модели дизайна. Они являются производственным прототипом, отражающим динамику производства металла.

Краснодеревщики и столяры часто в конечном итоге работают в литейном цехе, изготавливая деревянные узоры. Хотя они в первую очередь работают по дереву, им необходимо понимать поведение металлов. Хороший модельер знает, как скорректировать свою модель, чтобы компенсировать охлаждение металла и какие этапы окончательной обработки могут потребоваться для детали.

Допуск на усадку – это поправка, компенсирующая усадку металла при затвердевании и его усадку при охлаждении. Эти допуски варьируются в зависимости от типа металла и размера отливки. Типичные допуски для чугуна составляют от 1/10 до 5/32 дюйма/фут; для стали от 1/8 до 1,4 дюйма/фут; а для алюминия от 1/16 до 5/32 дюйма/фут. Эти допуски также включают в себя допуски на размер процесса, чтобы отливка была правильной по размерам.

Создатели восковых моделей должны дополнительно знать, что процесс литья воска также требует припуска на усадку. Воски для моделей, литников и машин имеют разную степень усадки при стандартных температурах заливки. Поэтому изготовитель восковых моделей должен создать форму, которая приспосабливается как к усадке воска, так и к металлу, тогда как изготовитель деревянных моделей для литья в песчаные формы должен беспокоиться только о металле.

Припуск на механическую обработку («припуск на механическую обработку») необходим, если отливка после вытряхивания будет дорабатываться. Припуск должен обеспечивать достаточно материала, чтобы механическая обработка не делала объект слишком маленьким. Иногда знание того, что будет машинная обработка, помогает дизайнеру деревянных моделей решить, где разместить подступенки:металл заготовки можно зажать во время обработки отливки.

Допуск на искажение — это искусная корректировка рисунка, когда используемый металл будет искажаться при охлаждении. Если известны углы смещения, шаблон можно компенсировать. Эта модификация называется «изгибом» и может привести к искажению исходного рисунка.

Допуск на тягу - это модификация, необходимая только для моделей для литья в песчаные формы, а не для моделей по выплавляемым моделям. Создатели моделей должны быть уверены, что их модели можно удалить с песка, не разрушая оставленную ими форму. Это делается путем сужения стенок формы, как обычно сужаются ведра для замков из песка. Острые углы и прямые края с большей вероятностью раскрошатся, когда выкройка будет удалена из формовочной массы.

Раскрашивание деревянного узора

Деревянные узоры часто раскрашивают. На временные узоры можно наносить только один слой краски, а на постоянные узоры обычно наносят три слоя краски. Шеллак или лак помогают шаблону выскользнуть из формы, поэтому они полезны даже в случае шаблона, предназначенного для использования только один раз. Современные краски с графитом делают этот процесс еще более плавным.

Краска также помогает защитить рисунок от жары и влажности, особенно когда он предназначен для хранения. Краска на выкройке должна быть без капель и трещин:любые неровности на поверхности выкройки будут зафиксированы при отливке. Капля краски в неположенном месте может привести к крошению формы.

Традиционно краска на выкройках для отливки имела цветовую кодировку, при этом цвета обозначали этапы отделки, которые потребуются для отливки. Хотя стандарты больше не применяются повсеместно, все еще есть литейные цеха, использующие эту базовую цветовую систему.

Красный — указывает, что на этой поверхности окончательной отливки обработка не требуется.
Желтый – указывает на то, что эта поверхность будет обрабатываться при окончательной отливке.
Черный – указывает на то, что поверхность нуждается в стержне и где может располагаться сердечник. .
Прозрачный лак или неокрашенный — обозначает линию разъема или соединение на отливке.

Сохранение и повторное использование шаблонов

Образец может прослужить долгую жизнь в литейном цеху, по нему изготавливают сотни или тысячи отливок. Часто эти шаблоны хранятся между производственными циклами, и необходимость и организация, необходимые для хранения «библиотеки» шаблонов, являются одной из забот литейного производства. Выкройки должны храниться в сухом месте с хорошей циркуляцией воздуха, но расходы на хранение и страхование означают, что если производственные партии небольшие и нечастые, может быть проще уничтожить выкройки и переделать их или отправить в оригинал. дизайнер. Модель, которая хранилась за пределами литейного цеха, возможно, не была должным образом обработана, и поэтому она может больше никогда не стать цельной отливкой. Исторически сложилось так, что уничтожение шаблонов было рискованным процессом, поскольку шаблон мог быть наиболее точным отражением дизайна.

Таким образом, проблема хранения шаблонов была балансом интересов. Размер и частота производственных циклов должны быть сопоставлены с постоянством детали с течением времени. Развитие быстрого прототипирования и компьютерного дизайна изменило эту динамику. Шаблоны разрабатываются и хранятся в цифровом виде, а прототипы могут быть напечатаны на 3D-принтере, что снижает риск их уничтожения. Таким образом, литейщик и его клиент решат, что более экономично:хранить шаблон в течение длительного времени или воссоздавать его при необходимости.

Неизвестное искусство

Создатели моделей — это техники и ремесленники, которые берут прототипы и тщательно адаптируют их к требованиям производства и свойствам металла. Обладая специальным опытом, они могут предложить корректировки, чтобы сделать дизайн более эффективным. Использование программ САПР и алгоритмов прогнозирования помогает современным производителям моделей определять возможные дефекты в металлическом литье, что помогает снизить процент брака, но производители моделей по-прежнему привносят в процесс человеческий глаз и твердую руку.

Будь то проект из песка или отливки по выплавляемым моделям, он начал свою жизнь как шаблон.

Предыдущий пост:Литье в песчаные формыПроцесс литья металловСледующее сообщение:Литейный песок