Литье в песок против литья в оболочечные формы (shell mold casting): выбор правильного процесса литья металла

Литье в песок — экономичный способ производства деталей из различных металлов. Литье в оболочечные формы может быть альтернативным процессом для рассмотрения при конкретных потребностях конструкции детали. Эта статья представляет процесс литья в оболочечные формы и сравнивает его с литьем в песок, чтобы читатели могли понять их соответствующие сильные и слабые стороны.

Основы литья в оболочечные формы

Все процессы литья нуждаются в модели для формы детали, и литье в оболочку не исключение. Как и в литье в песок, литье по выплавляемым моделям и других процессах, модель используется для создания полости, куда заливается жидкий металл.

При литье в оболочку металлическая модельная оснастка покрывают слоем песка. Этот песок содержит смолу, которая плавится при нагреве и остывает, образуя тонкую оболочку (обычно 6–10 мм толщиной) вокруг модели. Плавление достигают нагревом модели перед покрытием песком, затем нагревом оболочки для полного отверждения смолы.

Оболочку делают в двух половинах, чтобы её можно было снять с модели. После снятия каждой половины оболочки (иногда называемой «печеньем») две оболочки склеивают вместе, образуя полость в пространстве между ними. Собранная оболочка помещается в колбу, где поддерживается гранулятом — песком или дробью.

Оболочку заполняют жидким металлом, дают остыть. После затвердевания оболочку извлекают из колбы и разбивают, освобождая металлическую отливку. Ограничение: хотя добавить сердечники для полых областей не невозможно, это трудно.

Два типа песка

Литье в оболочечные формы использует другой песок, чем литье в зелёный песок, и это дает процессам их преимущества. В литье в песок «зелёный» песок (зелёный означает не высушенный, а не цвет) удерживается связующим из глины, обычно бентонита.

Кварцевый песок для литья в оболочку тоньше, чем для литья в песок. Американское литейное общество (AFS) использует «число тонкости» для характеристики среднего размера зерна: чем выше число, тем меньше зерна. Зелёный песок обычно 60–80 по этой шкале, песок для оболочечного литья — 100 или выше. Кроме того, вместо глинистого связующего песок покрывают тонким слоем фенольной смолы, которая плавится и формирует оболочку.

Последствия мелкозернистого песка

Мелкозернистый песок упаковывается плотнее зелёного, что снижает газопроницаемость. Литье в песок требует определенной проницаемости для выхода влаги в виде водяного пара. В литье в оболочку это не проблема, так как оболочка сушат и нагревают перед заливкой металла.

Главные преимущества более тонкого песка: он точнее воспроизводит тонкие поверхностные детали модели и обеспечивает более гладкую поверхность для металла.

Для еще лучшего воспроизведения деталей поверхности и более гладкой отделки литейный цех может использовать циркониевый песок. Его число тонкости может достигать 150. Он также имеет более низкий коэффициент теплового расширения, позволяя применять более тесные допуски.

Как литье в оболочку улучшает отливки

Превосходная чистота поверхности и воспроизведение мелких деталей — две главные силы этого процесса. Кроме того, литье в оболочку требует минимальных углов отформки для снятия модели с оболочки.

В то время как литье в песок обычно требует 2°–3° угла отформки, литье в оболочку обходится 1°, а на коротких вертикальных стенках возможно нулевое значение. Это позволяет применять меньшие припуски на механическую обработку, экономя время и деньги на финишных операциях.

Сравнение литья в песок и литья в оболочечные формы

Литье в песок:

• Работает для черных и цветных металлов
• Может производить детали весом от унций до сотен фунтов
• Не воспроизводит мелкие детали поверхности от модели
• Имеет низкую геометрическую точность
• Оставляет шероховатую поверхность
• Требует большие припуски на механическую обработку
• Экономичный процесс

В сравнении, литье в оболочку:

• Работает для черных и цветных металлов
• Ограничено деталями весом менее 30 фунтов (13,6 кг)
• Неподходит для деталей, требующих сердечников
• Воспроизводит мелкие детали поверхности
• Может держать тесные допуски
• Оставляет гладкую поверхность

Узнайте больше

В плане возможностей и затрат литье в оболочечные формы находится между литьем в песок и литьем по выплавляемым моделям. Оно сложнее литья в песок и может производить более сложные детали, но без изощренности и сложности воскового процесса.

Impro изготавливает алюминиевые авиационные детали литьем в оболочечные формы, когда это имеет смысл. Если вы хотите узнать, подходит ли процесс для ваших деталей, свяжитесь с нами. Наши специалисты по литью с радостью помогут.