Когда конструкция требует внутренних каналов охлаждения, сложных подрезов или сверхтонких стенок, инженеры часто упираются в традиционное производство. Обработка на станках с ЧПУ становится-затратной из-за ограничений доступа к инструментам, а много-сборки создают нежелательные точки отказа.
В этом отношении прецизионное литье (в частности, литье по выплавляемым моделям) стоит особняком. Вместо того, чтобы бороться с законами субтрактивного производства, прецизионное литье использует динамику жидкости для создания компонентов «почти-конечной-формы», которые иначе невозможно произвести.
Что определяет «сложную геометрию» в современном производстве?
В литейном производстве это относится к функциям, которые бросают вызов физическим ограничениям режущих инструментов или жестких форм.
Внутренние каналы: изогнутые каналы или полые внутренние полости, используемые для потока жидкости или газа (обычно в рабочих колесах насосов и коллекторах).
Глубокие выемки: выемки, до которых 3- или даже 5-осевой инструмент с ЧПУ просто не может добраться без нескольких настроек.
Тонкостенные-конструкции: элементы толщиной от 0,8 до 1,5 мм, требующие высокой структурной целостности.
Органические контуры: аэродинамические или эргономичные формы, встречающиеся в лопатках турбин или медицинских имплантатах.
Проблема с субтрактивными методами. Обработка на станках с ЧПУ — это процесс "прямой--видимости". Если инструмент не может достичь цели, он не сможет этого сделать. Хотя 3D-печать решает эту проблему для прототипов, она часто не соответствует требованиям по свойствам материала или объему-стоимости промышленного производства.
Преимущество литья по выплавляемым моделям: дизайн без ограничений
Для прецизионного литья, также известного как процесс литья по выплавляемым-воскам, используется керамическая оболочка, построенная вокруг воскового образца. Поскольку форма создается вокруг детали, а затем отрывается, она позволяет обойти ограничения «угла уклона» и «доступа к инструменту», присущие литью в песчаные формы и механической обработке.
Сравнение производительности: точное литье и альтернативы
|
Фактор |
Точное литье |
обработка с ЧПУ |
Литье в песок |
|
Свобода геометрии |
Отлично (Высший) |
Ограничено траекторией инструмента |
Умеренный (требуется черновик) |
|
Внутренние особенности |
Сложный и гладкий |
Чрезвычайно сложно |
Ограничено (требуются ядра) |
|
Чистота поверхности (Ra) |
3.2 – 6.3 µm |
0.8 – 3.2 µm |
12.5 – 25 µm |
|
Материальные отходы |
Минимальный (около-чистой) |
Высокий (Сколы/лом) |
Умеренный |
|
Предварительная оснастка |
Умеренный |
Нет (малая громкость) |
Низкий |
3 основные причины выбрать прецизионное литье для сложных деталей
Консолидация частей (снижение «налога на сборку»)
Одна из самых больших «скрытых» затрат в производстве — сборка. Сложный корпус клапана, для которого раньше требовалось три обработанных детали, пять болтов и две прокладки, часто может быть отлит как единый монолитный компонент.
Результат: меньше точек отказа, уменьшенный вес и нулевые трудозатраты на сборку.
Универсальность материалов для-сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками
В отличие от литья под давлением, которое в основном ограничивается цветными-металлами, такими как алюминий и цинк,точное литьеотличается:
Нержавеющая сталь (316L, 17-4PH): обеспечивает устойчивость к коррозии и прочность.
Суперсплавы (Инконель, Хастеллой): для экстремально высоких температур в аэрокосмической отрасли.
Углеродистые и легированные стали: для тяжелых условий промышленного применения.
Точность размеров (стандарты CT4–CT6)
Мы часто видим, как клиенты удивляются тому, что линейные допуски при литье по выплавляемым моделям могут достигать ±0,005 дюйма на дюйм. Хотя он не заменит станок с ЧПУ для посадки подшипников, он часто устраняет необходимость вторичной обработки на 90% поверхностей детали.
Проектирование для технологичности (DFM): советы литейщика
Чтобы максимизировать преимущества точного литья, дизайнерам следует учитывать следующие принципы DFM "экспертного-уровня":
Равномерная толщина стенки
Избегайте резких переходов от толстых срезов к тонким, чтобы не допустить появления дефектов «усадки». Если необходимы переходы, используйте большие радиусы.
01
Скругления и радиусы
Sharp corners are stress concentrators. A minimum radius of 0.5mm - 1.0mm improves metal flow and shell strength.
02
Глубина отверстий
Как правило, глубина литого отверстия не должна превышать 2 его диаметра. Для более глубоких отверстий вторичное сверление зачастую более экономически-эффективно.
03
Толерантность: проверка реальности
Жесткие допуски указывайте только там, где они работоспособны. Чрезмерное-допускание не-критических функций увеличивает процент брака и стоимость-детали.
04
Хотя первоначальная матрица для впрыска воска требует первоначальных затрат (обычно 2 000–10 000 долларов США в зависимости от сложности), общая стоимость владения (TCO) значительно снижается при объемах производства от 100 до 5 000 штук.
Низкая громкость (<50 pcs): CNC or 3D printing is usually cheaper.
От среднего до большого объема. Прецизионное литье выигрывает за счет сокращения отходов материала (особенно в случае дорогих сплавов, таких как кобальт) и устранения вторичного труда.
Реальные-приложения
почему выбирают нас
«Работать с Creative – это здорово. потрясающе организованный, легкий в общении. отзывчивость к следующим итерациям и прекрасная работа.
Аэрокосмическая промышленность
Топливные форсунки со сложной внутренней формой распыла.
Медицинский
Ортопедические имплантаты био-совместимой органической формы.
Автомобильная промышленность
Корпуса турбокомпрессоров и высокопроизводительные-выпускные коллекторы.
Энергия
Лопатки турбин для выработки электроэнергии, которые должны выдерживать высокие центробежные силы.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос. Может ли прецизионное литье обеспечить нулевой-угл осадки?
А: Да. В отличие от литья в песок или литья под давлением, формы для литья по выплавляемым моделям изготавливаются из керамики и отрываются после заливки, что позволяет получить элементы с нулевой-тягой и глубокие подрезы, которые невозможно «вытащить» из постоянной формы.
Вопрос: Чем качество поверхности отличается от 3D-печати?
Ответ: Большинство промышленных 3D-отпечатков металла (DMLS) имеют относительно шероховатую «песчаную» поверхность. Прецизионное литье обеспечивает гораздо более гладкую, чем-литая поверхность (Ra 3,2 мкм), что часто приемлемо для не-сопрягающихся поверхностей без дальнейшей полировки.
Вопрос: Можно ли наливать внутреннюю резьбу?
О: Хотя это технически возможно, это редко рекомендуется. Литье резьбы обычно приводит к плохой посадке из-за усадки металла. Обычно мы рекомендуем отливать бобышку и нарезать резьбу на станке с ЧПУ для обеспечения точности.
Вопрос: Каково типичное время выполнения точного литья по сравнению с ЧПУ или 3D-печатью?
Ответ: Для прецизионного литья требуется изготовление восковой оснастки (матрицы), что обычно занимает 4–8 недель в зависимости от сложности детали. Это предварительное время выполнения заказа превышает время, необходимое для печати на станке с ЧПУ (дни) или 3D-печати (часы) для первой детали. Однако после того, как оснастка будет готова, время производства одной партии составит 2–4 недели.
Вопрос: Можно ли подвергать точные отливки термической обработке или сварке после литья?
А: Да. Многие прецизионные отливки подвергаются после-термической обработке (например, отжигу, старению) для улучшения механических свойств -, особенно для нержавеющих сталей (17-4PH, 316L) и суперсплавов (инконель). Сварка также возможна при ремонте или сборке, но ее следует заранее обсудить с литейным цехом.