هنگامی که یک طرح به کانالهای خنککننده داخلی، لایههای زیرین پیچیده یا دیوارهای{0} بسیار نازک نیاز دارد، مهندسان اغلب با ساخت سنتی به دیوار برخورد میکنند. ماشینکاری CNC به دلیل محدودیتهای دسترسی به ابزار، هزینهای-ممکن میکند، و مجموعههای چند قسمتی نقاط خرابی ناخواسته را ایجاد میکنند.
اینجاست که ریختهگری دقیق (مخصوصاً ریختهگری سرمایهگذاری) متمایز میشود. ریختهگری دقیق به جای مبارزه با قوانین تولید تفریقآمیز، از دینامیک سیال برای ایجاد اجزای "نزدیک-شبکه-شکلی استفاده میکند که تولید آنها غیرممکن است.
چه چیزی "هندسه پیچیده" را در تولید مدرن تعریف می کند؟
در ریخته گری، به ویژگی هایی اشاره دارد که محدودیت های فیزیکی ابزارهای برش یا قالب های سفت و سخت را به چالش می کشد.
گذرهای داخلی: کانال های منحنی یا فضای داخلی توخالی که برای جریان سیال یا گاز استفاده می شود (که در پروانه ها و منیفولدهای پمپ رایج است).
Deep Undercuts: فرورفتگی هایی که یک ابزار CNC 3 محوره یا حتی 5 محوره به سادگی نمی تواند بدون راه اندازی چندگانه به آنها برسد.
سازههای نازک-دیوارهدار: دارای ضخامت 0.8 تا 1.5 میلیمتر که به یکپارچگی ساختاری بالایی نیاز دارد.
خطوط ارگانیک: اشکال آیرودینامیکی یا ارگونومیک موجود در پره های توربین یا ایمپلنت های پزشکی.
مشکل روشهای تفریق: ماشینکاری CNC یک فرآیند "خط-- دید" است. اگر ابزاری نتواند به آن برسد، نمی تواند آن را بسازد. در حالی که پرینت سه بعدی این مشکل را برای نمونههای اولیه حل میکند، اغلب نمیتواند ویژگیهای مواد یا حجم{5}}نیازهای هزینه تولید صنعتی را برآورده کند.
مزیت ریخته گری سرمایه گذاری: طراحی بدون محدودیت
ریختهگری دقیق، همچنین بهعنوان فرآیند موم از دست رفته شناخته میشود، از یک پوسته سرامیکی که اطراف یک الگوی مومی ساخته شده است، استفاده میکند. از آنجایی که قالب در اطراف قطعه ایجاد می شود و سپس شکسته می شود، محدودیت های "زاویه کشش" و "دسترسی به ابزار" در ریخته گری شن و ماسه و ماشین کاری را دور می زند.
مقایسه عملکرد: ریخته گری دقیق در مقابل گزینه های جایگزین
|
عامل |
ریخته گری دقیق |
ماشینکاری CNC |
ریخته گری شن و ماسه |
|
هندسه آزادی |
عالی (بالاترین) |
با مسیر ابزار محدود شده است |
متوسط (نیاز به پیش نویس دارد) |
|
ویژگی های داخلی |
پیچیده و صاف |
فوق العاده مشکل |
محدود (نیاز به هسته) |
|
پایان سطح (Ra) |
3.2 – 6.3 µm |
0.8 – 3.2 µm |
12.5 – 25 µm |
|
زباله های مواد |
حداقل (نزدیک-شبکه) |
بالا (تراشه / ضایعات) |
متوسط |
|
ابزار اولیه |
متوسط |
هیچ (حجم کم) |
کم |
3 دلیل اصلی برای انتخاب ریخته گری دقیق برای قطعات پیچیده
ادغام بخش (کاهش "مالیات مونتاژ")
یکی از بزرگترین هزینه های "پنهان" در ساخت، مونتاژ است. یک بدنه شیر پیچیده که قبلاً به سه قطعه ماشینکاری شده، پنج پیچ و دو واشر نیاز داشت، اغلب میتواند به عنوان یک جزء منفرد و یکپارچه ریختهگری شود.
نتیجه: نقاط شکست کمتر، وزن کاهش یافته و کار مونتاژ صفر.
تطبیق پذیری مواد برای آلیاژهای{0}با عملکرد بالا
برخلاف ریخته گری که عمدتاً به فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم و روی محدود می شود،ریخته گری دقیقبرتری دارد با:
فولادهای ضد زنگ (316L، 17-4PH): برای مقاومت در برابر خوردگی و استحکام.
سوپرآلیاژها (Inconel, Hastelloy): برای گرمای شدید در هوافضا.
فولادهای کربنی و آلیاژی: برای کاربردهای صنعتی ناهموار.
دقت ابعادی (استانداردهای CT4–CT6)
ما اغلب می بینیم که مشتریان متعجب می شوند که ریخته گری سرمایه گذاری می تواند به تحمل خطی ± 0.005 اینچ در هر اینچ دست یابد. در حالی که جایگزین CNC برای جابجایی بلبرینگ نمی شود، اغلب نیاز به ماشینکاری ثانویه را در 90٪ از سطوح یک قطعه از بین می برد.
طراحی برای قابلیت ساخت (DFM): نکاتی از کف ریخته گری
برای به حداکثر رساندن مزایای ریختهگری دقیق، طراحان باید این اصول DFM «سطح{0}}متخصص» را در نظر بگیرند:
ضخامت دیوار یکنواخت
از انتقال ناگهانی از بخش های ضخیم به نازک برای جلوگیری از نقص های "انقباض" خودداری کنید. اگر انتقال ضروری است، از شعاع سخاوتمندانه استفاده کنید.
01
فیله و شعاع
گوشه های تیز متمرکز کننده استرس هستند. حداقل شعاع 0.5mm - 1.0mm باعث بهبود جریان فلز و استحکام پوسته می شود.
02
عمق سوراخ
به عنوان یک قاعده کلی، عمق سوراخ ریخته گری نباید از 2 برابر قطر آن تجاوز کند. برای سوراخهای عمیقتر، حفاری ثانویه اغلب مقرون به صرفهتر است.
03
بررسی واقعیت تحمل
فقط تلورانس های محدود را در جایی که کارایی دارند مشخص کنید. تحمل بیش از حد-ویژگی های غیر مهم- باعث افزایش نرخ ضایعات و هزینه هر قطعه شما می شود.
04
تجزیه و تحلیل هزینه: چه زمانی سرمایه گذاری پرداخت می شود؟
در حالی که قالب تزریق موم اولیه نشان دهنده هزینه اولیه است (معمولاً 2000 تا 10000 دلار بسته به پیچیدگی)، هزینه کل مالکیت (TCO) به طور قابل توجهی در حجم های بین 100 تا 5000 قطعه کاهش می یابد.
حجم کم (<50 pcs): CNC or 3D printing is usually cheaper.
حجم متوسط تا زیاد: ریخته گری دقیق با کاهش ضایعات مواد (به ویژه در آلیاژهای گران قیمت مانند کبالت) و حذف کار ثانویه برنده می شود.
برنامههای{0}واقعی در جهان
چرا ما را انتخاب کنید
کار با Creative عالی است. سازماندهی شگفت انگیز، آسان برای برقراری ارتباط. پاسخگو با تکرارهای بعدی و کار زیبا.
هوافضا
نازل های سوخت با الگوهای اسپری داخلی پیچیده.
پزشکی
ایمپلنتهای ارتوپدی با اشکال ارگانیک سازگار با زیست-.
خودرو
محفظههای توربوشارژر و منیفولدهای اگزوز{0}}با عملکرد بالا.
انرژی
پره های توربین برای تولید برق که باید نیروهای گریز از مرکز بالا را تحمل کنند.
سوالات متداول
س: آیا ریختهگری دقیق میتواند به صفر-زوایه پیش نویس دست یابد؟
ج: بله. بر خلاف ریخته گری شن و ماسه یا دایکاست، قالب های ریخته گری سرمایه گذاری سرامیکی هستند و پس از ریختن شکسته می شوند، و اجازه می دهد ویژگی های کششی صفر-و زیر برش های عمیقی که "کشیدن" آنها از قالب دائمی غیرممکن است، وجود داشته باشد.
س: پرداخت سطح در مقایسه با چاپ سه بعدی چگونه است؟
پاسخ: بیشتر پرینتهای سه بعدی فلزی صنعتی (DMLS) دارای یک روکش شنی نسبتاً خشن هستند. ریختهگری دقیق سطح صافتری را به عنوان-سطح ریختهگری (Ra 3.2 میکرومتر) فراهم میکند، که اغلب برای سطوح غیر جفتشونده بدون پرداخت بیشتر قابل قبول است.
س: آیا می توان رشته های داخلی را ریخت؟
پاسخ: در حالی که از نظر فنی امکان پذیر است، به ندرت توصیه می شود. رزوه های ریخته گری معمولاً به دلیل انقباض فلز منجر به اتصال ضعیف می شود. ما معمولاً برای دقت، ریخته گری باس و ضربه زدن به نخ ها را از طریق CNC توصیه می کنیم.
س: زمان معمول برای ریخته گری دقیق در مقایسه با چاپ CNC یا سه بعدی چقدر است؟
پاسخ: ریختهگری دقیق نیاز به ساخت ابزار مومی دارد که بسته به پیچیدگی قطعه معمولاً 4 تا 8 هفته طول میکشد. این زمان تحویل اولیه بیشتر از CNC (روزها) یا چاپ سه بعدی (ساعت) برای اولین قطعه است. با این حال، پس از تکمیل ابزار، زمان تولید در هر دسته 2 تا 4 هفته است.
س: آیا می توان ریخته گری های دقیق را بعد از ریخته گری عملیات حرارتی یا جوش داد؟
ج: بله. بسیاری از ریختهگریهای دقیق برای افزایش خواص مکانیکی - بهویژه برای فولادهای زنگ نزن (17-4PH، 316L) و سوپرآلیاژها (Inconel) تحت عملیات حرارتی{1}}پس از ریختهگری (مانند بازپخت محلول، پیری) قرار میگیرند. جوش نیز برای تعمیر یا مونتاژ امکان پذیر است، اما باید زودتر با ریخته گری خود در میان بگذارید.