Спецификация и заказ металлических отливок на заказ:руководство

9 важных соображений, которые обеспечат успех ваших проектов по литью металлов

Литье металлов — это процесс изготовления форм (отливок) путем заполнения пустот в формах жидким металлом. Изделия из литого металла обладают исключительной прочностью и долговечностью, что делает их полезными для тяжелых машин в отраслях, связанных с сельским хозяйством, автомобилестроением, железными дорогами, бытовой техникой, строительной архитектурой, кораблестроением, добычей нефти и газа, очисткой воды, лесным хозяйством и горнодобывающей промышленностью. несколько.

Квалификация литейного производства поставщика и заказ металлических отливок может занять много времени, но это не обязательно. Дорогостоящих ошибок можно избежать, если понимать процесс котировки и кастинга. Четкая и тщательная коммуникация с литейным цехом поставщика позволит получить хорошо продуманный и экономичный конечный продукт.

Запрос цены

Целью запроса коммерческого предложения на отливку является установление оптимального соотношения стоимости закупаемой отливки, качества и сроков поставки. Хотя может показаться заманчивым автоматически выбрать самую низкую из предложенных цен, это может привести к задержке доставки или более низкому качеству отливки — и то, и другое в долгосрочной перспективе может обойтись дороже.

Сообразительный клиент должен взвесить все положения полученного предложения, включая требования к инструментам, допуски и припуски на чистовую обработку, а также любые исключения, сделанные в отношении чертежей, спецификаций и требований к обработке. Другие факторы, такие как сокращение машинного времени, улучшение условий доставки, а также опыт литейного производства и надежность поставщика, особенно важны для определения фактической стоимости по сравнению со стоимостью отливки.

Существует как минимум девять важных соображений, которые необходимо учитывать при запросе цен на металлическое литье у литейного завода-поставщика:

1. Предварительный дизайн кастинга
2. Количество
3. Технические характеристики
4. Надежность
5. Тестирование и проверка
6. Вес
7. Шаблоны
8. Обработка
9. График производства и доставки

1. Предварительный дизайн кастинга

Литая металлическая деталь должна быть спроектирована так, чтобы в полной мере использовать преимущества процесса литья. Для эффективного и экономичного производства при проектировании отливок следует выбирать самые простые методы производства, которые приведут к желаемым физическим свойствам, требованиям к чистой форме и внешнему виду.

Чертежи с указанием точных размеров требуемой детали должны быть включены в любой запрос коммерческого предложения.

Существует несколько ключевых компонентов проектирования, где понимание литейных процессов и/или взаимодействие с литейными предприятиями-поставщиками поможет определить наиболее рентабельные конструкции с точки зрения литейного производства.

Минимальная толщина сечения

Каждая отливка имеет минимальную толщину, определяемую ее прочностью и жесткостью. Проекты тоньше, чем указано в спецификации, могут сделать проект непригодным для литья. Чтобы добиться успеха, конструкция отливки должна позволять жидкому металлу заполнять форму в более тонких участках.

Сжиженный (расплавленный) металл охлаждается исключительно быстро. Он может остыть слишком быстро, чтобы войти в тонкие секции, которые находятся далеко от ворот формы. Как правило, в конструкциях не должно быть областей тоньше 0,25 дюйма (6 мм) при использовании обычных процессов. Литье по выплавляемым моделям обеспечивает больший уровень свободы, а толщина стенок может снижаться до 0,030 дюйма (0,76 мм).

Черновик и ядро

Термин «уклон» относится к конусности на вертикальных гранях рисунка. Тяга необходима для извлечения модели из формы без нарушения стенок формы. Игнорирование ограничений этих углов приведет к разрыву формы при извлечении ее из отливки.

Несколько факторов будут влиять на то, какая тяга требуется для каждой отливки:производственный процесс, размер отливки и то, выполняется ли литье вручную или на машине, — все это изменит требуемую степень тяги. Для отливок машинного формования требуется меньшая осадка. Однако для отливок, произведенных в формах из сырого песка, потребуется большая осадка, чем обычно. Общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы осадка составляла 3/16 дюйма на фут (примерно 1,5 градуса).

Стержень представляет собой полое пространство, созданное в отливке куском формовочной смеси. Стержни необходимы, когда пространства или полости нельзя создать с помощью одного шаблона. Использование стержней может устранить необходимость в тяге, однако их использование следует ограничить, поскольку они увеличивают стоимость отливки.

На минимальный диаметр стержня, который можно поместить в отливку, влияют три фактора:

1. Толщина или глубина области, в которой будет размещена сердцевина,
2. Какая длина ядра и
3. Метод литья, который будет использовать литейный цех поставщика.

Линия разъема

Разделка в одной плоскости облегчает изготовление лекал, а также изготовление формы. Выкройки с прямыми линиями разъема (с линиями разъема в одной плоскости) можно изготовить проще и с меньшими затратами, чем с нерегулярными линиями разъема. Симметричные формы отливок легко указывают на линию разъема. Такая конструкция отливки упрощает формовку и отбор керна и должна использоваться везде, где это возможно. Их всегда следует изготавливать в виде «раздельных шаблонов» (отдельная кромка и волочение), которые требуют минимальной ручной работы в форме, улучшают качество отливки и снижают затраты.

Ядра

Стержень — это отдельная деталь (часто сделанная из формовочной смеси), помещаемая внутрь формы для создания отверстий и полостей, которые невозможно сделать с помощью одного шаблона. Чтобы снизить конечную стоимость отливки, в проекте должны быть предприняты все попытки исключить или уменьшить количество необходимых стержней.

Минимальный диаметр стержня, который можно успешно использовать в стальных отливках, зависит от трех факторов:

Толщина металлической секции, окружающей сердечник,
длина сердечника и
специальные меры предосторожности и процедуры, используемые литейным цехом поставщика.

Неблагоприятные термические условия, которым подвергается активная зона, усиливаются по мере увеличения толщины металла, окружающего активную зону, и уменьшения диаметра активной зоны. Это увеличивающееся количество тепла от тяжелой секции должно рассеиваться через сердечник. По мере увеличения жесткости теплового режима очистка отливок и удаление стержней становится намного сложнее и дороже.

Толщина металлической секции, окружающей сердечник, и длина сердечника влияют на изгибающие напряжения, создаваемые в сердечнике выталкивающими силами, и, следовательно, на способность литейного производства поставщика обеспечить требуемые допуски. Если размер сердечника достаточно велик, для укрепления сердечника часто можно использовать стержни. Естественно, что по мере увеличения толщины металла и длины сердечника увеличивается и количество арматуры, необходимой для сопротивления изгибающим напряжениям. Следовательно, минимальный диаметр сердцевины также должен быть увеличен для размещения дополнительного армирования.

Стоимость удаления стержней из литейных полостей может стать непомерно высокой, когда очищаемые участки недоступны. Конструкция отливки должна предусматривать достаточно большие отверстия, чтобы можно было извлечь сердечник.

Менее доступные участки в отливке затрудняют удаление стержней и влияют на экономическую целесообразность проектов. Отливки всегда должны проектироваться с достаточно большими отверстиями, чтобы можно было удалить стержни.

Отливки обычно поставляются с необработанными, отлитыми поверхностями, если не указано иное. Чтобы воспользоваться преимуществами процесса литья, литейный завод поставщика должен знать, какие поверхности в конечном итоге должны быть обработаны (см. «8. Механическая обработка» ниже для получения более подробной информации) и где расположены опорные точки. Допустимые допуски на размеры должны быть указаны при предоставлении чертежа. Допуски обычно согласовываются между литейным заводом-поставщиком и заказчиком.

Тесное сотрудничество между инженерами-конструкторами заказчика и литейным цехом поставщика необходимо для оптимизации конструкции отливки. Все проекты отливок должны быть проверены профессиональным литейщиком перед производством, чтобы определить осуществимость проекта отливки.

2. Количество

Необходимо четко указать количество отливок, которые должны быть произведены, или продолжительность пробега. Объем заказа существенно повлияет на цену, при этом более длительные тиражи соответствуют более низкой стоимости отливки.

Количество необходимых деталей не является второстепенным фактором; не только проектное потребление детали будет определять типы необходимых инструментов, но также определять возможности конкретных литейных цехов для удовлетворения потребностей в объеме производства.

Многие литейные заводы специализируются на производстве краткосрочных, мелкосерийных «подсобных» работ, в то время как другие сосредоточены на крупносерийном производстве. Заблаговременное определение ваших потребностей поможет убедиться, что вы взаимодействуете с правильными производственными предприятиями.

3. Технические характеристики

Спецификации отраслевого стандарта предоставляют заказчику литья инструменты, необходимые для установления критериев практически для любого применения литья. Эти спецификации не исключают особых требований, которые могут предъявляться техническим персоналом заказчика. Отклонения от стандартных спецификаций могут привести к недопониманию, увеличению затрат и дисквалификации потенциальных литейных предприятий-поставщиков. Если делается исключение из положения в основной части требования спецификации (в отличие от исключения из дополнительного требования спецификации), результирующее приведение не может соответствовать этим спецификациям.

Точный металлический сплав для отливки должен быть указан с использованием международно признанного стандарта, такого как ASTM. Отливки производятся из двух категорий металлов:черных (на основе железа) и цветных (не на основе железа).

Литая сталь является наиболее распространенным металлом для литья черных металлов, однако в зависимости от желаемых физических свойств могут использоваться другие металлы, включая нержавеющую сталь, ковкий чугун и ковкий чугун. Алюминий и медь являются наиболее распространенными цветными металлами, используемыми в литье.

Механические свойства можно проверить с помощью испытательных стержней, отлитых отдельно или прикрепленных к отливкам. Полученные механические свойства отражают качество металла, но не обязательно отражают свойства самих отливок, на которые влияют условия затвердевания и скорость охлаждения во время термообработки, на которые, в свою очередь, влияют толщина, размер и форма отливки. . Упрочняющая способность некоторых марок может ограничивать максимальный размер, при котором можно получить требуемые механические свойства.

Термическая обработка

Термическая обработка используется для стандартизации, гомогенизации и улучшения свойств определенных сплавов. Для многих сплавов термическая обработка является рутинным процессом, используемым для обеспечения достижения минимальных указанных физических свойств в конечных отливках. Устройства контроля температуры и даже передовое оборудование для регистрации температуры обычно используются в современных печах для термообработки, чтобы обеспечить постоянство и качество этапов термообработки.

В некоторых случаях специализированная термообработка (например, закалка пламенем, поверхностная закалка и т. д.) может быть указана в качестве дополнительного процесса, проводимого литейным цехом поставщика.

4. Надежность

Прочность металлических компонентов относится к уровню свободы от примесей и/или несплошностей, таких как включения песка, включения шлака, макропористость и усадка. Бездефектную отливку изготовить невозможно — только отливки с дефектами разной степени. Приемка или отклонение отливок определяется путем проверки деталей (в соответствии с международно признанными стандартами, такими как ASTM) на основе формальных технических требований клиентов; критерии приемки и отбраковки определяются соглашением между литейным заводом-поставщиком и заказчиком перед производством. Эти критерии влияют как на стоимость литья, так и на используемые производственные процессы.

5. Тестирование и проверка

После производства все отливки должны быть проверены на соответствие требованиям спецификаций. Отливки также проверяются на точность размеров, состояние отделки поверхности, физические свойства, внутреннюю прочность и наличие трещин. Во многих приложениях тестирование является обязательным; могут потребоваться дополнительные испытания, чтобы убедиться, что технические характеристики материала или другие общие требования соблюдены.

Критерии тестирования и приемки должны быть четко сообщены и согласованы до начала производства. Более строгие сроки тестирования увеличат общую стоимость. Чтобы оставаться рентабельным, условия тестирования и приемки должны основываться на точных требованиях каждого приложения.

Существует два типа испытаний, используемых для проверки отливок:разрушающее и неразрушающее испытание.

Разрушающие испытания

Разрушающий контроль требует отливки отдельной пробной отливки в дополнение к требуемой детали. Затем пробную отливку подвергают разрушению для визуального определения внутренней целостности (объема включений, усадки, наличия газа). Разрушающий контроль показывает только состояние тестируемой детали и не гарантирует, что другие непроверенные детали будут исправны, но он широко используется на практике. Если пробная отливка приемлема, производство может продолжаться при условии, что отливки, произведенные таким же образом, будут иметь одинаковый уровень надежности.

Неразрушающий контроль

На самой отливке используются методы неразрушающего контроля для проверки внутренней и внешней прочности без повреждения продукта. Методы включают визуальный осмотр, контроль размеров, контроль проникающих жидкостей (LPI), магнитопорошковый контроль (MPI), ультразвуковой контроль (UT) и рентгенографический контроль (рентген).

После завершения проверок проверенные и принятые отливки иногда используются как есть и отправляются клиентам, но чаще они подлежат дальнейшей обработке. Это может включать специальную термическую обработку, покраску, антикоррозийные масла, другую обработку поверхности (например, горячее цинкование) и механическую обработку.

6. Вес

Существенной составляющей стоимости любого литья является материал. Чем выше вес отливки, тем выше будет стоимость материала для этой отливки. Чем более подробные данные о весе рассматриваемых деталей могут быть предоставлены литейному цеху, тем более точными и надежными могут быть расчеты стоимости.

Литейные заводы заботятся не только о чистом (результирующем) весе отливки; их в основном беспокоит общий вес отливки. Вес брутто измеряется массой расплавленного металла, необходимого для заполнения литейной формы, состоящей из полученной отливки, и всего подаваемого материала (литники, стояки и т. д.), необходимого для обеспечения качественного результата отливки в процессе литья. На цену отливки в литейном цехе существенно влияет производительность отливки (эффективность процесса отливки и вес полученной отливки, разделенный на вес исходного металла, заливаемого в форму), которого они достигают.

7. Узоры

Шаблоны необходимы для изготовления форм, а изготовление моделей - это процесс и торговля для производства моделей. Поскольку выкройки — это формы для отливок, отливка не может быть лучше, чем выкройки, по которым она сделана. Там, где желательны жесткие допуски или гладкая поверхность отливки, особенно важно, чтобы модели были тщательно спроектированы, изготовлены и обработаны.

Конструкция модельного оборудования и связанные с этим затраты могут стать основным источником недопонимания между заказчиком и литейным цехом поставщика. Необходимость создания нового модельного оборудования, соответствующего производственному оборудованию литейного цеха, даже при наличии существующего/старого оборудования, потребность в полностью разъемном стержневом ящике вместо полустержневого ящика, необходимость производства металлических моделей вместо деревянных. , и/или потребность в смонтированном шаблоне, а не в использовании свободного шаблона, - это лишь некоторые из многих областей обсуждения, которые влияют на стоимость оборудования. Неизменно самая низкая стоимость литья и самое высокое качество литья достигаются за счет более сложного модельного оборудования, которое приводит к самой высокой стоимости модели.

8. Обработка

Процесс механического удаления лишнего ненужного материала называется механической обработкой и является жизненно важным процессом, когда требуется высокий уровень точности размеров. Таким образом, при необходимости следует выделять определенное количество дополнительного материала для припуска на механическую обработку, особенно когда отлитая деталь или изделие имеют жесткие допуски.

Допуск относится к точности размеров, достижимой для данного метода производства. Расширение формы, усадка при затвердевании и тепловое сжатие — все это влияет на допуск готовой детали в процессе литья в сырые песчаные формы. Следовательно, существуют пределы допусков в литой детали. Последующая обработка обычно используется, когда требуется более жесткий допуск.

Не все литейные заводы-поставщики предлагают механическую обработку на дому, но они несут ответственность за производство литого изделия, которое можно преобразовать путем механической обработки в соответствии с конкретными требованиями к детали. Для достижения этой цели необходимо поддерживать тесные отношения между инженерно-техническим персоналом заказчика и персоналом по закупкам и производителем отливок. При совместном подходе необходимо учитывать следующие моменты:

• Процесс литья, а также его преимущества и ограничения
• Припуск на механическую обработку (количество материала, оставшегося для чистовой обработки после черновой обработки), чтобы обеспечить чистоту всех обработанных поверхностей,
• Конструкция изделия в отношении применения зажимных и крепежных устройств, которые фиксируют деталь во время обработки,
• Выбор спецификации материала и термообработки, а также
• Количество деталей, которые необходимо произвести.

Каждая конструкция отливки при первом изготовлении должна быть проверена, чтобы определить, достижимы ли все требования к механической обработке. Одним из способов достижения этого является создание полного макета образца отливки и проверка наличия достаточного припуска на механическую обработку на всех поверхностях, требующих процедуры механической обработки.

Для более простых конструкций полная схема отливки может не понадобиться. Но в других случаях, когда размеры обработки более сложны, рекомендуется тщательно проверить отливку. Это можно сделать, разработав целевые точки и разметив линии для обозначения всех обработанных поверхностей, обеспечивая согласованность на всех этапах производства.

9. Графики производства и доставки

Информирование о требованиях к доставке и спросу имеет важное значение для поиска подходящего магазина, который удовлетворит как краткосрочные, так и долгосрочные потребности.

В дополнение ко всем вышеперечисленным соображениям, как клиентам, так и поставщикам необходимо знать о потребностях производственного графика. Например, если заказчику требуется поставка производственных деталей в течение шести недель, это значительно ограничит количество литейных заводов, желающих или способных даже рассчитать стоимость такой работы, не говоря уже о надежном запуске производства в такие сжатые сроки. И наоборот, если клиент ищет заинтересованных литейных заводов для изучения своих подробных долгосрочных потребностей (например, 600 штук в год детали «х», производимой партиями по 150 штук на заказ, с начальными производственными циклами, необходимыми не ранее через шесть месяцев), то они найдут гораздо больше заинтересованных сторон, способных удовлетворить их потребности.

Запрос котировок должен быть сделан задолго до требуемой даты поставки. Из-за сложности процесса литья металла время выполнения проекта может легко достигать 24 недель, что приводит к полному производству и доставке после заказа отливок. Это время может включать коммерческие соображения (финансовое управление), изготовление шаблонов и оснастки, выборку, проверки, изменения шаблонов, (полную) настройку производства, производство, постпроизводственные процессы и многое другое.

Заказ кастингов

Совместные усилия необходимы для успешного аутсорсинга проекта литья металла — литейный завод-поставщик должен участвовать с ранних стадий проектирования до производства и поставки продукции.

После того, как литейный завод поставщика рассмотрит запрос предложения, они будут работать вместе с клиентами, чтобы оценить все затраты и определить цели продукта. Хорошее планирование окупается как для литейного производства, так и для клиента, поскольку эксперты литейного производства оценивают проект перед производством и рекомендуют лучшие материалы и методы для достижения наиболее экономичного решения.

Предоставляя литейным предприятиям максимально точную и подробную информацию об их потребностях в отливках, клиенты могут рассчитывать на получение большого количества отзывов, вопросов и — после подтверждения деталей — цен от заинтересованных сторон. Правильная подготовка упрощает процесс заказа, экономя время и снижая вероятность ошибок продукта.