Литье в песок, кокиль и литье по выплавляемым моделям:выбор правильного процесса для ваших металлических деталей

Благодаря своей адаптируемости, производительности и сравнительно низкой стоимости некоторые процессы литья широко используются в производстве во многих отраслях промышленности. Например, литье в песчаные формы, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям широко используются во всем мире для изготовления металлических деталей для потребительской, автомобильной, медицинской и аэрокосмической промышленности.

Хотя все три производственных процесса могут производить металлические детали хорошего качества, один из них подойдет для вашего применения больше, чем другой, поскольку каждый метод имеет свои преимущества и ограничения. Идеальный подход зависит от ваших требований, сложности конструкции, характеристик материалов и других важных элементов конструкции вашей детали.

Сравнение литья в песчаные формы

Литье металла

Что такое Металлическое литье? Проще говоря, процесс литья включает в себя плавление металла и заливку расплавленного материала в подготовленную форму для придания ему формы. Сегодня большинство технологий литья различаются по способам обращения с расплавленным металлом и его помещения в форму. В зависимости от конструкции детали в процессе литья могут производиться детали сетчатой ​​формы. Таким образом, для достижения конечной требуемой формы и посадки детали не требуется никаких дополнительных операций механической обработки.

Дизайнер продукта должен знать, как функционирует каждый процесс и чем он отличается друг от друга, чтобы решить, что лучше для компонента — литье в песчаные формы, литье под давлением или литье по выплавляемым моделям. Проектировщик может выбрать наиболее подходящий процесс для приложения, только зная его сложности, требования и результаты.

Итак, давайте быстро рассмотрим три процедуры кастинга.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением — это популярный процесс литья металла в постоянную форму, при котором расплавленный металл под давлением нагнетается в форму, затвердевая в металлическую отливку. Литье под давлением или литье под давлением обычно используется в автомобильных корпусах, компонентах бытовой техники и игрушках.

Литье под давлением

Полное руководство по литью под давлением

Что такое литье в песок

Литье в песчаные формы несколько отличается от литья под давлением. Сначала расплавленный металл вручную заливают в одноразовую песчаную форму, которая охлаждается и принимает трехмерную форму.

Полное руководство по литью в песок

Что такое литье по выплавляемым моделям

При литье по выплавляемым моделям расплавленный материал заливают в форму, изготовленную из огнеупорного материала. Как только металл затвердевает внутри формы, отливку удаляют, разбивая огнеупорную форму. Восковая модель используется для изготовления формы из огнеупорного материала.

штамп и кластер для литья по выплавляемым моделям

Полное руководство по литью по выплавляемым моделям

Каковы различия между литьем в песчаные формы, литьем под давлением и литьем по выплавляемым моделям?

В чем разница между литьем в песчаные формы, литьем под давлением и литьем по выплавляемым моделям?

Литье в песок, по выплавляемым моделям и литье под давлением являются отличным выбором для различных применений. Они эффективны, имеют сопоставимое качество и могут отливать аналогичный материал. В результате определить явного победителя при оценке различий между литьем в песчаные формы, литьем под давлением и литьем по выплавляемым моделям может быть непросто.

Однако существуют некоторые существенные различия при выборе между инвестиционным, кокильным и литьевым производственными процессами. Следовательно, знание о них может принести пользу дизайнеру продукта, поскольку помогает принять обоснованное решение.

Вот восемь наиболее существенных различий между процессами литья под давлением, литьем по выплавляемым моделям и литьем под давлением.

Литье в песчаные формы, сравнение литья под давлением и литья по выплавляемым моделям

Конструкция и материал формы

Основное различие между процессами литья в песок, по выплавляемым моделям и литьем под давлением заключается в материале, используемом для создания формы.

Формы для литья под давлением изготавливаются из постоянного металла, тогда как формы для литья в песчаные формы представляют собой одноразовый песок. Для литья по выплавляемым моделям требуется специальное огнеупорное покрытие вокруг восковой модели для изготовления формы.

Пример литья под давлением (источник:indiamart.com)

Из-за постоянной формы литье под давлением имеет более высокую производительность, чем литье в песчаные формы и литье по выплавляемым моделям, где производителю приходится каждый раз переделывать форму. Преимущество литья по выплавляемым моделям состоит в том, что в одной форме содержится больше деталей, поскольку несколько деталей отливаются из одного дерева.

Качество используемого песка существенно влияет на качество поверхности отливки. Напротив, металлическая форма для литья под давлением и форма из мелкодисперсного огнеупорного материала при литье по выплавляемым моделям дадут более гладкую поверхность, чем литье в песчаные формы.

Формы для литья в песчаные формы и по выплавляемым моделям каждый раз разрушаются, а форма для литья под давлением готова сразу после запуска литья. Это качество и фантастическая скорость обработки методов являются одними из наиболее важных аспектов. Вот почему литье под давлением обычно предпочтительнее при высокоскоростном производстве.

Из-за этого несоответствия литье в песчаные формы менее подходит для применений, требующих скорости. С другой стороны, этот процесс относительно экономически эффективен и универсален, что делает его идеальным для сплавов и необычных форм. Кроме того, у дизайнеров больше свободы, поскольку производственный процесс прост и позволяет легко обрабатывать широкий спектр сплавов.

Типы литья металлов Материал и производство пресс-форм Литье в песчаные формыРасходная форма
Материал формы:песок. 1–2 недели. Литье под давлением. Постоянная форма.
Материал формы – металл. 4 – 10 недель. Литье по выплавляемым моделям. Расходная форма.
Материал формы – огнеупорный материал От восковой модели до полной отливки 7 – 10 днейМатериал формы и сроки изготовления

Материал

Литье по выплавляемым моделям и литье в песчаные формы позволяет отливать любой материал. Однако литье под давлением обычно применяют для отливки деталей из цветных металлов с низкой температурой плавления. Следовательно, цинк, алюминий, магний и латунь широко используются при литье под давлением, тогда как алюминиевые сплавы, латунные сплавы, чугун и литая сталь являются популярными материалами для литья в песчаные формы.

Литье по выплавляемым моделям очень похоже на литье в песчаные формы, при котором можно отливать любой материал.

Типы литья металлов Отливка в песок Литье под давлением Инвестиционный кастинг Литейные металлыНеограниченноМеталлы с низкой температурой плавленияНеограниченноПесок, материалы для литья под давлением и по выплавляемым моделям

Свойства детали

Детали, отлитые под давлением, как правило, более долговечны, чем литье в песок и по выплавляемым моделям, из-за высокого давления, связанного с этим процессом. Кроме того, высокое давление также гарантирует отсутствие внутренних зазоров и отсутствие внутренних дефектов во всем изделии.

Литье под давлением охлаждается быстрее, чем литье в песчаные формы, что придает отлитым под давлением деталям более тонкую и однородную микроструктуру. Обычно эта микроструктура повышает механические свойства до 20%.

• Литье в песчаные формы – свойства материала сравнительно плохие.
• Литье под давлением – хорошие механические свойства и микроструктура благодаря высокому давлению.
• Литье по выплавляемым моделям. Механические свойства и микроструктура зависят от метода литья, но обычно находятся между литьем в песчаные формы и литьем под давлением.

Функции и свойства кастинга Отливка в песок Литье под давлением Инвестиционный кастинг Размер детали – Вес (кг) – Мин. 0,01 <0,010,001 Размер детали – Вес (кг) – Макс. Без ограничений 50100 Пористость (от 1 – от наилучшей до 5 – от наихудшей) 3 – 51 – 35 Сложность формы (от 1 – от наилучшей до 5 – наихудшей) 1 – 23 – 41 Свойства деталей для литья под давлением, песка и по выплавляемым моделям

Сложность деталей

Еще одним различием между результатами литья под штампом, по выплавляемым моделям и в песчаные формы является общая сложность деталей. Литье по выплавляемым моделям и литье в песчаные формы позволяет обрабатывать гораздо более сложные и обширные конструкции, чем литье под давлением. Литье под давлением обеспечивает гораздо большую точность размеров и скорость, но его способность создавать сложные формы ограничена.

Литье по выплавляемым моделям и литье под давлением также ограничены и подходят для деталей малого и среднего размера по сравнению с литьем в песчаные формы.

Функции и свойства кастинга Отливка в песок Литье под давлением Инвестиционный кастинг Размер детали – Вес (кг) – Мин.0,01<0,010.001Размер детали – Вес (кг) – Макс. Без ограничений50100Сложность формы (от 1 – лучшая до 5 – худшая)1 – 23 – 41 Сложность детали для литья под давлением, литья под давлением и по выплавляемым моделям

Толщина стенки

Литье в песчаные формы обычно приводит к получению более толстых стенок. Толстые стенки означают больше возможностей для исправления ошибок при механической обработке и другой последующей обработке, но при этом они тяжелее.

Процесс литья Толщина сечения Минимум Толщина сечения Максимум Литье в песчаные формы3,00 ммБез ограниченийЛитье под давлением0,50 мм12,00Литье по выплавляемым моделям1,00 мм75,00Толщина стенки литья в песчаные формы, литье под давлением и по выплавляемым моделям

С другой стороны, литье под давлением позволяет получить более тонкие стенки, сохраняя при этом большую точность размеров. В результате литье в песчаные формы непригодно для небольших объектов с жесткими допусками, а поддержание единообразия и достижение наилучших результатов становится чрезвычайно трудным. Литье по выплавляемым моделям также позволяет получить тонкие стенки и является хорошим выбором для сложных форм и функций.

Объем производства

Одним из преимуществ литья в песчаные формы является то, что для него требуется меньше инструментов. В результате этот процесс происходит сравнительно быстрее и может сразу же дать хорошие результаты. С другой стороны, литье под давлением лучше всего подходит для крупносерийного производства из-за более сложной и трудоемкой начальной оснастки.

Объем производства литья под давлением, под давлением и по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям позволяет производить больше деталей за партию, поскольку из одного дерева можно отливать несколько деталей, но время начальной настройки аналогично литью под давлением.

Функции и свойства кастинга Отливка в песок Литье под давлением Инвестиционный кастинг Типичная производительность (деталей/формо-час)1 – 202 – 2001 – 1000Минимальное количество1        10,00010Время производства литьем под давлением, литьем под давлением и по выплавляемым моделям

Однако помните, что литье под давлением — более быстрый процесс для больших объемов. Быстрое производство означает, что литье под давлением позволит вам изготовить тысячу изделий за меньшее время, чем альтернативный метод. Однако начальное время, необходимое для литья под давлением, делает другой процесс лучше, если вам нужно всего 100–150 или меньше изделий.

Толерантность и точность

Литье под давлением обеспечивает лучшую точность допусков из всех трех отливок. Они типичны для алюминия, поскольку точность и допуск процесса литья зависят от следующих факторов.

• Сложность дизайна
• Тип модельного и штампового оборудования.
• Металл и разрешение на использование.
• Шаблон и состояние штампа
• Методы работы литейного производства.

РазмерыЛитье под давлениемЛитье в песчаную формуЛитье по выплавляемым моделямДо 25 мм+/- 0,050 мм+/- 2,00 мм+/- 0,250 ммДо 50 мм+/- 0,075 мм+/- 2,00 мм+/- 0,350 ммДо 75 мм+/- .0,100 мм+/- 2,00 м+/- 0,400 ммДо 100 мм+/- 0,125 мм+/- 3,00 мм+/- 0,500 мм Песок, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям Допуск и точность

Таблицы и таблицы допусков и точности литья приведены в следующих стандартах.

• ISO 8062 – Допуски на размеры отливок и припуски на механическую обработку

Отделка поверхности

Еще одним важным фактором является качество поверхности конечного продукта. В процессе литья в песчаные формы получается грубая и шероховатая поверхность, которая может потребовать дальнейшей обработки или механической обработки после охлаждения. Однако литье под давлением имеет превосходную поверхность, которая редко требует дополнительной обработки.

Обработка поверхности песчаным, кокильным и инвестиционным литьем

Литье по выплавляемым моделям обычно обеспечивает превосходное качество поверхности благодаря мелкодисперсному суспензионному материалу.

Стоимость

Как и все производственные процессы, стоимость единицы продукции зависит от различных факторов, включая материал, рабочую силу и оборудование. Например, литье в песчаные формы требует больше труда, чем другие, литье под давлением требует дорогостоящих штампов и оборудования, а литье по выплавляемым моделям требует длительного времени производства.

Сравнение затрат на литье в песок, под давлением и по выплавляемым моделям

По сравнению с простотой песка изготовление металлической формы для процесса литья под давлением стоит дороже. Кроме того, изготовление металлических форм требует больше времени и опыта, что увеличивает общую стоимость процесса.

Процесс кастинга Стоимость штампа Стоимость оборудования Стоимость рабочей силы Оценка продукта (шт/ч) Литье в песчаные формыНизкаяНизкаяНизкая – Средняя<20Литье под давлениемВысокаяВысокаяНизкая – Средняя<200Литье по выплавляемым моделямОт средней до высокойОт низкой до среднейВысокая <1000Сравнение стоимости литья под давлением, литья под давлением и литья по выплавляемым моделям

Время разработки также варьируется в зависимости от процесса литья и увеличивает общую стоимость.

• Отливка в песок – время разработки 2–10 недель.
• Литье под давлением – 12–20 недель.
• Кастинг по инвестициям – 5–16 недель.

На изображении ниже показано, что стоимость зависит от количества и скорости производства.

Себестоимость производства литья под давлением, под давлением и по выплавляемым моделям (Источник:Chegg)

Преимущества и недостатки литья в песчаные формы, в кокиль и по выплавляемым моделям

Тип кастинга Преимущества Недостатки Литье в песчаные формыМожно отлить практически любой металл.
Нет ограничений на размер, форму и вес детали.
Низкая стоимость инструмента. Требуется отделочная обработка.
Грубая обработка поверхности
Широкий допуск Литье под давлениемПревосходная точность размеров
Превосходное качество поверхности
Низкая пористость
Высокая производительностьВысокая стоимость штампа
Ограниченный размер детали
Обычно ограничивается цветными металлами.
Длительное время выполнения заказа. Литье по выплавляемым моделям. Детали сложной формы.
Превосходное качество поверхности и точность
Можно отлить практически любой металл. Размер детали ограничен.
Дорогие выкройки и молд
Дорогая рабочая силаПреимущества и недостатки литья в песчаные формы, в кокиль и по выплавляемым моделям

Характеристики литья в песчаные формы, под давлением и по выплавляемым моделям

Функции и свойства кастинга Отливка в песок Литье под давлением Инвестиционный кастинг Размер детали – Вес (кг) – Мин. 0,01 <0,010,001 Размер детали – Вес (кг) – Макс. Без ограничений 50100 Типичная чистота поверхности (Raum) 5 – 2501-Фев 0,3 – 2 Пористость (от 1 – лучшая до 5 – худшая) 3 – 51 – 35 Сложность формы (от 1 – лучшая до 5 – худшая) 1 – 23 – 41 Размерность точность (от 1 – от лучшей до 5 – худшей)311Секция – Толщина стенки – Мин.30,51Секция – Толщина стенки – Макс.Без ограничений1275Типичный допуск на размер (мм)1,6 – 4,00+/- 0,001 – 0,005+/- 0,005 Типичная производительность (деталей/формо-час)1 – 202 – 2001 – 1000Минимальное количество1                             10,00010Характеристики литья в песчаные формы, под давлением и по выплавляемым моделям