Kalıcı kalıp döküm - Permanent mold casting - Wikipedia
Kalıcı kalıp döküm bir metal döküm yeniden kullanılabilir kullanan süreç kalıplar ("kalıcı kalıplar"), genellikle metal. En yaygın işlem kalıbı doldurmak için yerçekimini kullanır, ancak gaz basıncı veya vakum ayrıca kullanılmaktadır. Tipik gravite döküm işleminin bir varyasyonu olarak adlandırılan sulu döküm, içi boş dökümler üretir. Yaygın döküm metalleri alüminyum, magnezyum, ve bakır alaşımlar. Diğer malzemeler arasında teneke, çinko, ve öncülük etmek alaşımlar ve Demir ve çelik de dökülür grafit kalıplar.[1][2]
Tipik ürünler aşağıdaki gibi bileşenlerdir dişliler, spline'lar, tekerlekler, dişli muhafazaları, boru bağlantı parçaları, yakıt enjeksiyon muhafazaları ve otomotiv motoru pistonlar.[1]
İşlem
Kalıcı kalıp dökümünün dört ana türü vardır: yerçekimi, sulu kar, düşük basınç ve vakum.
Yerçekimi süreci
Yerçekimi süreci, akışı kolaylaştırmak ve dökümdeki termal hasarı azaltmak için kalıbın 150–200 ° C'ye (300–400 ° F) önceden ısıtılmasıyla başlar. Kalıp boşluğu daha sonra bir dayanıklı malzeme veya bir kalıp yıkama, dökümün kalıba yapışmasını engelleyerek kalıp ömrünü uzatır. Herhangi bir kum veya metal çekirdek daha sonra kurulur ve kalıp kapatılır. Erimiş metal daha sonra kalıba dökülür. Katılaşmadan kısa bir süre sonra kalıp açılır ve şansı azaltmak için döküm çıkarılır. sıcak gözyaşları. İşlem daha sonra baştan başlatılır, ancak önceki dökümden gelen ısı yeterli olduğundan ve refrakter kaplamanın birkaç dökümde sürmesi gerektiğinden ön ısıtma gerekli değildir. Bu işlem genellikle büyük üretim çalıştırma iş parçaları üzerinde gerçekleştirildiğinden, kalıbı kaplamak, metali dökmek ve dökümü çıkarmak için otomatik ekipman kullanılır.[3][4][5]
Çatlakları ve gözenekliliği en aza indirmek için metal pratik en düşük sıcaklıkta dökülür.[4] Dökme sıcaklığı, döküm malzemesine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir; örneğin çinko alaşımları yaklaşık 370 ° C'de (698 ° F) dökülür, Gri demir ise yaklaşık 1,370 ° C'de (2,500 ° F) dökülür.[1]
Kalıp
Döküm işlemi için kalıplar iki yarıdan oluşur. Döküm kalıpları genellikle gri dökme demirden yapılır çünkü en iyisine sahiptir. termal yorgunluk direnç, ancak diğer malzemeler arasında çelik, bronz ve grafit bulunur. Bu metaller erozyona ve termal yorgunluğa karşı dirençleri nedeniyle seçilmektedir. Kalıp, büzülmeyi telafi etmek için katlanabilirlik sunmadığından genellikle çok karmaşık değildirler. Bunun yerine, kalıp katılaştığı anda açılır ve bu da sıcak yırtılmaları önler. Çekirdekler kullanılabilir ve genellikle kum veya metal.[4][5]
Yukarıda belirtildiği gibi, kalıp ilk döküm döngüsünden önce ısıtılır ve daha sonra döngülerde mümkün olduğu kadar muntazam bir sıcaklık sağlamak için sürekli olarak kullanılır. Bu, termal yorgunluğu azaltır, metal akışını kolaylaştırır ve döküm metalinin soğutma hızının kontrol edilmesine yardımcı olur.[5]
Havalandırma genellikle iki kalıp yarısı arasındaki hafif çatlaktan meydana gelir, ancak bu yeterli değilse çok küçük havalandırma delikleri kullanılır. Havanın kaçmasına izin verecek kadar küçüktür, ancak erimiş metali değil. Bir yükseltici büzülmeyi telafi etmek için de dahil edilmelidir. Bu genellikle verimi% 60'ın altında sınırlar.[5]
Pim şeklindeki mekanik ejektörler, kaplamaların kalıplardan kalıpları çıkarmak için yeterli olmadığı durumlarda kullanılır. Bu pimler kalıbın her tarafına yerleştirilir ve genellikle döküm üzerinde küçük yuvarlak izler bırakır.[kaynak belirtilmeli ]
Slush
Slush döküm oluşturmak için kalıcı kalıp dökümünün bir çeşididir içi boş döküm veya içi boş döküm. İşlem sırasında malzeme kalıba dökülür ve kalıpta bir malzeme kabuğu oluşana kadar soğumaya bırakılır. Kalan sıvı daha sonra boş bir kabuk bırakmak için boşaltılır. Ortaya çıkan döküm, iyi yüzey detayına sahiptir, ancak duvar kalınlığı değişebilir. İşlem genellikle döküm için kullanılır süs gibi ürünler şamdanlar, Lamba üsler ve heykel düşük erime noktalı malzemelerden.[2] Benzer bir teknik, içi boş çikolata figürleri yapmak için kullanılır. Paskalya ve Noel.[6]
Yöntem, William İngiltere 1893'te kurşun üretimi için oyuncak askerler. Katı dökümden daha az malzeme kullanır ve daha hafif ve daha ucuz bir ürünle sonuçlanır. İçi boş döküm figürlerinde genellikle fazla sıvının döküldüğü küçük bir delik bulunur.[kaynak belirtilmeli ]
Benzer şekilde, adı verilen bir işlem sulu kalıplama Otomotiv gösterge paneli üretiminde, PVC veya TPU gibi serbest akışlı (sıvı gibi davranan) bir toz plastik bileşiğin sıcak, içi boş bir kalıba döküldüğü ve viskoz bir kabuk oluşturduğu suni deri ile yumuşak panel iç mekanlarında kullanılır. . Fazla sulu çamur daha sonra boşaltılır, kalıp soğutulur ve kalıplanan ürün sıyrılır.[7]
Alçak basınç
Düşük basınçlı kalıcı kalıp (LPPM) döküm, erimiş metali kalıp boşluğuna itmek için genellikle 3 ila 15 psi (20 ila 100 kPa) arasında düşük basınçlı bir gaz kullanır. Basınç, sıvı havuzunun tepesine uygulanır ve bu, erimiş metali bir refrakter dökme tüpüne ve son olarak kalıbın dibine zorlar. Dökme borusu, kalıbın içine itilen malzeme son derece temiz olacak şekilde potanın tabanına uzanır. Büzülmeyi telafi etmek için uygulanan basınç erimiş metali içeri doğru zorladığından yükselticiye gerek yoktur. Verimler genellikle% 85'in üzerindedir çünkü yükseltici yoktur ve dökme borusundaki herhangi bir metal yeniden kullanım için potaya geri düşer.[2][8]
LPPM dökümünün büyük çoğunluğu alüminyum ve magnezyumdur, ancak bazıları bakır alaşımlarıdır. Avantajları, kalıbı doldururken en aza indiren sabit basınç nedeniyle çok az türbülans içerir. gaz gözenekliliği ve cüruf oluşumu. Mekanik özellikler, yerçekimi kalıcı kalıp dökümlerinden yaklaşık% 5 daha iyidir. Dezavantajı, çevrim sürelerinin yerçekimi kalıcı kalıp dökümlerinden daha uzun olmasıdır.[8]
Vakum
Vakumlu kalıcı kalıp dökümü, LPPM dökümünün tüm avantajlarını korur, ayrıca erimiş metaldeki çözünmüş gazlar en aza indirilir ve erimiş metal temizliği daha da iyidir. İşlem, ince duvarlı profilleri işleyebilir ve mükemmel bir yüzey. Mekanik özellikler genellikle yerçekimi kalıcı kalıp dökümlerinden% 10 ila 15 daha iyidir. İşlemin ağırlığı 0,2 ila 5 kg (0,44 ila 11,02 lb) ile sınırlıdır.[8]
Avantajlar ve dezavantajlar
Başlıca avantajları yeniden kullanılabilir kalıp, iyi yüzey kalitesi, iyi boyutsal doğruluk ve yüksek üretim oranlarıdır. Tipik toleranslar, ilk 25 mm için 0,4 mm (ilk inç için 0,015 inç) ve her ek santimetre için 0,02 mm'dir (inç başına 0,002 inç); boyut, ayrılma çizgisi 0,25 mm (0,0098 inç) daha ekleyin. Tipik yüzey kalitesi 2,5 - 7,5 μm (100–250 μin) arasındadır RMS. 2 ila 3 ° lik bir taslak gereklidir. Duvar kalınlıkları 3 ila 50 mm (0,12 ila 1,97 inç) ile sınırlıdır. Tipik parça boyutları 100 g ila 75 kg (birkaç ons ila 150 lb) arasındadır. Diğer avantajlar, uyarma kolaylığıdır. yönlü katılaşma kalıp duvar kalınlığını değiştirerek veya kalıbın kısımlarını ısıtarak veya soğutarak. Metal bir kalıp kullanılarak oluşturulan hızlı soğutma hızları, daha iyi bir tane kum dökümden daha yapı. Geri çekilebilir metal çekirdekler oluşturmak için kullanılabilir alt kesimler hızlı hareket kalıbını korurken.[2][3]
Üç ana dezavantaj vardır: yüksek alet maliyeti, düşük erime noktalı metallerle sınırlı ve kısa kalıp ömrü. Yüksek takım maliyetleri, bu işlemi küçük üretim çalışmaları için ekonomik değildir. İşlem çelik veya demir dökmek için kullanıldığında kalıp ömrü son derece kısadır. Daha düşük erime noktalı metaller için kalıp ömrü daha uzundur ancak termal yorgunluk ve erozyon genellikle ömrü 10.000 ila 120.000 döngü ile sınırlar. Kalıp ömrü dört faktöre bağlıdır: kalıp malzemesi, dökme sıcaklığı, kalıp sıcaklığı ve kalıp konfigürasyonu. Gri dökme demirden yapılan kalıpların üretimi daha ekonomik olabilir ancak kalıp ömürleri kısadır. Öte yandan, H13 takım çeliğinden yapılan kalıplar, birkaç kat daha uzun bir kalıp ömrüne sahip olabilir. Döküm sıcaklığı döküm metaline bağlıdır, ancak döküm sıcaklığı ne kadar yüksekse kalıp ömrü o kadar kısadır. Yüksek bir dökme sıcaklığı da büzülme sorunlarına neden olabilir ve daha uzun döngü süreleri yaratabilir. Kalıp sıcaklığı çok düşükse yanlış kullanım üretilir, ancak kalıp sıcaklığı çok yüksekse döngü süresi uzar ve kalıp erozyonu artar. Kalıpta veya dökümde kesit kalınlığındaki büyük farklılıklar kalıp ömrünü de azaltabilir.[5]
Referanslar
- ^ a b c Todd, Allen ve Alting 1994, s. 258–262.
- ^ a b c d Degarmo, Black & Kohser 2003, s. 327.
- ^ a b Degarmo, Black & Kohser 2003, s. 325.
- ^ a b c Kalpakjian ve Schmid 2006, s. 303–304.
- ^ a b c d e Degarmo, Black & Kohser 2003, s. 326.
- ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2010-01-15 tarihinde. Alındı 2009-11-04.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
- ^ "Slush Kalıplama". Bilimsel ve Teknik Terimler Sözlüğü. McGraw-Hill. 2003.
- ^ a b c Degarmo, Black & Kohser 2003, s. 328.
Kaynakça
- Degarmo, E. Paul; Black, J. T .; Kohser, Ronald A. (2003), İmalatta Malzemeler ve Süreçler (9. baskı), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
- Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven (2006), İmalat Mühendisliği ve Teknolojisi (5. baskı), Pearson, ISBN 0-13-148965-8.
- Todd, Robert H .; Allen, Dell K .; Alting, Leo (1994), Üretim Süreçleri Başvuru Kılavuzu, Endüstriyel Basın A.Ş., ISBN 0-8311-3049-0.