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Technologie und Schwierigkeiten beim Gießen von Schalenkörperanalysen

Die Eigenschaften der 4 Arten von Schalenherstellungsprozessen, die in der heimischen Präzisionsgussindustrie weit verbreitet sind, werden analysiert und verglichen. Beim Vergleich der Qualität von Präzisionsgussteilen ist die Wasserglasschale minderwertig, gefolgt von der Verbundschale, der Kieselsol-Wachsschale mit niedriger Temperatur und der Kieselsol-Wachsschale mit mittlerer Temperatur ist die beste. Aus dem Vergleich der Herstellungskosten der Hülle ist die Wasserglashülle am niedrigsten und die Siliciumdioxid-Sol-Wachshülle mit mittlerer Temperatur ist die höchste. Für diese vier Schalenherstellungsverfahren werden Verbesserungsmaßnahmen vorgeschlagen.

Derzeit werden die folgenden 4 Arten von Schalenherstellungsverfahren bei der Herstellung von inländischen Präzisionsgussteilen häufig verwendet:

  • A. Wasserglasschale
  • B. Verbundschale
  • C. Hülle vom Silicasol-Typ (Wachs mit niedriger Temperatur);
  • D. Schale vom Typ Silicasol (Wachs mittlerer Temperatur). Die ersten 3 Schemata verwenden alle Niedertemperaturwachs (Form).

1. Wasserglasschale

Dieses Verfahren hat eine Produktionsgeschichte von fast 50 Jahren in China und seine Anzahl von Herstellern macht immer noch mehr als 75% der chinesischen Präzisionsgusshersteller aus. Durch den unermüdlichen Einsatz von Kollegen aus der Feingussindustrie seit einem halben Jahrhundert hat die Anwendung und Erforschung der Wasserglasschalentechnologie ein sehr hohes Niveau erreicht.

Im Laufe der Jahre hat sich aufgrund der Verbesserung des feuerfesten Materials der Rückschichthülle und der Popularisierung und Anwendung neuer Härter die Festigkeit der Wasserglashülle verdoppelt. Die Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit und Ausbeute der Gussteile wurden stark verbessert, und sie nehmen immer noch einen großen Marktanteil ein und ersetzen ausländische Sandgussteile für den Export in Chargen.

Niedrige Kosten, kürzester Produktionszyklus, hervorragende Beschussleistung und hohe Luftdurchlässigkeit sind immer noch Vorteile, die keine andere Granatentechnologie erreichen kann. Allerdings ist die Qualität der Gussteile, einschließlich Oberflächenrauheit, Anzahl von Fehlern, Maßgenauigkeit, Ausbeute, Reparaturrate usw., schlechter als bei den anderen drei Verfahren (siehe Tabelle 1).

2. Verbundschale

Um die Unzulänglichkeiten der oben erwähnten Wasserglashüllen zu überwinden, verwenden viele Fabriken derzeit Zirkon- und Mullit-Silicasol-Hüllen für die erste und zweite Schicht. Die Rückseite verwendet noch die ursprüngliche Wasserglas-Shell-Technologie. Es ist eine verbesserte Lösung, die die hervorragende Oberflächenqualität der Silikagelhülle mit den Vorteilen der geringen Kosten und der kurzen Zykluszeit von Wasserglas kombiniert. Im Vergleich zur Wasserglasschale wurde die Oberflächenqualität der Gussteile stark verbessert, die Oberflächenrauheit reduziert, die Oberflächenfehler reduziert und die Reparaturrate reduziert. Es kann auf hochlegierten Stählen wie Edelstahl und hitzebeständigen Stählen angewendet werden. Der Produktionszyklus ist viel kürzer als der der Niedertemperatur-Wachs-Kieselsol-Hülle, die der Wasserglas-Hülle ähnelt (Tabelle 1).

3. Silica Sol (Niedrigtemperaturwachs) Schale

Dieses Verfahren entspricht den nationalen Bedingungen und weist eine größere Anpassungsfähigkeit und Überlegenheit (im Vergleich zu Wachs mittlerer Temperatur) beim Gießen von mehr als 1 kg auf, insbesondere bei großen und mittelgroßen Gussteilen von mehr als 5 kg.

Generell sind die Qualitätsanforderungen an mittlere und große Gussteile, insbesondere die Anforderungen an Oberflächenrauheit, Maßhaltigkeit, Form- und Lagetoleranzen, nicht zu hoch. Es ist nicht erforderlich, Wachs mit hohem Schmelzpunkt und mittlerer Temperatur zu verwenden. Wachs mit mittlerer Temperatur erfordert Hochdruck (größer als 6-7 MPa) oder eine Wachsspritzgussform mit flüssigem Wachs, die eine große Investition in die Ausrüstung erfordert. Wachsformen mit mittlerer Temperatur, dick und groß, sind leicht zu schrumpfen, zu verformen und teuer. Das Wachsformen bei niedriger Temperatur ist einfach und die Ausrüstung ist einfach, während die Oberflächenrauheit der Wachsform nicht viel anders ist.

Dieses Verfahren ist stabiler als die Verbundschale, insbesondere die Maßhaltigkeit der Gussteile. Da es kein Wasserglas hat, hat die Schale eine gute Hochtemperaturleistung und die Schale hat eine hohe Luftdurchlässigkeit und eine starke Kriechbeständigkeit nach dem Brennen bei 1000-1200 ℃ (Tabelle 4) Es kann für dünnwandige Teile und kleine und mittlere verwendet werden -große Teile mit komplexen Strukturen, sowie große Teile mit einem Gewicht von 50-100kg, wie Wasserpumpen, Laufräder, Umlenkschalen, Pumpenkörper, Kugel Ventil Körper, Ventil Platten usw. Bei dünnwandigen kleinen oder mittelgroßen Teilen oder großen Teilen kann mit Gabelschalen oder Hubschalen direkt vor dem Ofen gegossen und eine hohe Ausbeute erzielt werden.

4. Silica Sol (Wachs mittlerer Temperatur) Schale

Dies ist ein international universelles Herstellungsverfahren für Präzisionsgussteile. Es hat die höchste Gussqualität und die niedrigste Reparaturrate. Es eignet sich besonders für kleine und mittelständische Unternehmen mit hohen Anforderungen an die Oberflächenrauheit (Ra0.8-3.2) und hoher Maßhaltigkeit (CT3-CT5-Niveau). Stücke, extra kleine Stücke (2-1000g). Aufgrund von Ausrüstungs- und Kostenbeschränkungen wird es jedoch selten in mittleren und großen Stücken (5-100 kg) verwendet.

Entsprechend den Gefügemerkmalen und Bearbeitungsschwierigkeiten der Schalengussteile wird der Prozess analysiert, der Grob- und der Feinbezug richtig gewählt, das Bearbeitungsaufmaß sinnvoll verteilt, die Bearbeitungsprobleme der Ebene und der Innenbohrung gelöst, und die Teile werden schließlich qualifiziert.

Gussschalenteile haben komplexe Formen, viele zugehörige Abmessungen und eine hohe Präzision. Die Auswahl der Bearbeitungsstandards ist sehr wichtig. Der Betätigungsmechanismus eines bestimmten Produkttyps ist in einer trennbaren Schale installiert. Die trennbare Schale ist in Abbildung 1 dargestellt. Sie besteht aus den Schalen Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3. 

Die Schale Nr. 2 befindet sich in der mittleren Position, die die Rolle spielt, Ober- und Unterteil zu verbinden. Auf der Oberseite befindet sich die Schale Nr. 1 und auf der Unterseite die Schale Nr. 3, die mit einer Reihe wichtiger Teile ausgestattet ist, wie z WelleS. Es ist ersichtlich, dass das Gehäuse Nr. 2 das Referenzteil während der Montage ist und seine Bearbeitungsgenauigkeit die Montagegenauigkeit des Betätigungsmechanismus direkt beeinflusst.

Technologie und Schwierigkeiten beim Gießen von Schalenkörperanalysen

1. Technische Anforderungen an Teile

Die Rohlinge der Schalen Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3 sind Sandgussteile, das Material ist die Aluminiumlegierung ZL116 (T5) und die Gussgenauigkeitsklasse ist CT9 (HB 6103—2004).

Die Schale Nr. 2 ist in Abbildung 2 dargestellt. Um eine enge Passung mit den Gehäusen Nr. 1 und Nr. 3 zu gewährleisten, müssen beide Seiten A und B eine gute Maßgenauigkeit (±0.1 mm), geometrische Toleranz (Ebenheit von 0.05mm) und Oberflächengüte (Oberflächenrauheitswert Ra= 1.6μm). Gleichzeitig werden, um die Lagebeziehung nach der Montage zu gewährleisten, auch recht hohe Anforderungen an die Positionierungslöcher auf beiden Seiten von A und B gestellt. 

Die Maßgenauigkeit des Lochabstands beträgt ±0.05 mm, die Maßgenauigkeit des Lochdurchmessers beträgt H8 und der Oberflächenrauheitswert Ra = 1.6 μm. Bei nicht positionierenden Löchern, wie allgemeinen Befestigungslöchern und Gewindelöchern, hat die Maßgenauigkeit ebenfalls ±0.1 mm erreicht.

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Darüber hinaus ist die Bearbeitung der C-Bohrung sehr wichtig, um eine korrekte Position der Welle zu gewährleisten. Die Bearbeitungsgenauigkeit der Bohrung wirkt sich direkt auf die Einbaulage der Welle darin aus und ob sich die Welle flexibel drehen kann. 

Durch die obige Analyse, ausgehend von den Montageanforderungen und der Verwendung, umfasst die mechanische Bearbeitung dieses Teils hauptsächlich zwei Aspekte: Zum einen die Bearbeitung der A- und B-Oberflächen und der Positionierungslöcher und Befestigungslöcher auf ihnen; die andere ist die Bearbeitung von C-Löchern.

2. Auswahl feiner Benchmarks

Präziser Benchmark bezieht sich auf die Bearbeitung in den ersten Arbeitsgängen, um das Positionieren und Spannen für die nachfolgenden Arbeitsgänge vorzubereiten. In der anschließenden Bearbeitung dient es als Maßstab, um andere Teile zu bearbeiten. Die Auswahl der Seite A als Präzisionsbezug für diesen Teil beruht hauptsächlich auf folgenden Überlegungen. 1) 

Die A-Fläche und die beiden Positionierungslöcher darauf sind die Montagegrundfläche (Designreferenz), die den Prozess mit der Designreferenz übereinstimmen lässt, dem Prinzip der „Referenzüberlappung“ entspricht, die Größenkonvertierung reduzieren und die Ursache durch den Referenz-Mismatch-Fehler. 2) Bei der anschließenden Bearbeitung wird die A-Fläche mehrmals als Positionsreferenz verwendet, um andere Flächen zu bearbeiten, was dem Prinzip der „Standardgleichmäßigkeit“ entspricht, was die gegenseitige Positionsgenauigkeit zwischen den bearbeiteten Flächen sicherstellt und die Fehler, der durch die Referenzkonvertierung verursacht wird, und vereinfachen das Vorrichtungsdesign und die Produktionsarbeit. 3) Die Oberfläche A hat eine einfache Form, ist leicht zu klemmen, leicht zu bearbeiten und leicht zu erreichen mit einer hohen Oberflächengenauigkeit; Es hat eine große Auflagefläche, die eine gute Positionierung und Klemmung für die nachfolgende Bearbeitung ermöglicht.

Der Grund, warum Fläche B nicht als Präzisionsbezugspunkt verwendet werden kann, liegt darin, dass die Fläche geneigt ist (der Winkel zu Fläche A beträgt 26°) und es keinen geeigneten Bearbeitungsbezugspunkt gibt, so dass sie nicht leicht zu spannen ist.

3. Auswahl des groben Benchmarks

Der Grobbezug ist die Positionierfläche, die bei der Bearbeitung des Feinbezugs verwendet wird. Sie soll sicherstellen können, dass die Bearbeitungszugabe jeder Bearbeitungsfläche bei der anschließenden Bearbeitung gleichmäßig ist und die Welle und andere in die Schale eingebaute Teile und die Innenwand der Schale genügend Oberflächen aufweisen. Freiraum sowie feste und zuverlässige Positionierungs- und Klemmanforderungen. Die Positionsbeziehung zwischen den Flächen der Teile und den Löchern ist in Abbildung 3 dargestellt, und die strukturellen Abmessungen der Teile sind in Abbildung 4 dargestellt. 

Wählen Sie die D-Fläche (zwei Bogenscheitelpunkte) und die E-Fläche als grobe Referenz. Da die Mittellinie des R20-mm-Bogens theoretisch die Achse des C-Lochs ist, d Maß 20 in Z-Richtung in Bild 4 +0.4/-0.2mm. 

Außerdem beträgt der Abstand von der E-Fläche zur Achse 21.5 ± 0.2 mm (das Maß in X-Richtung in Abbildung 4). Um diese Größe direkt sicherzustellen, kann die E-Oberfläche nur als grobe Referenz verwendet werden. Die Y-Richtung erfordert Mittensymmetrie.

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Die Präzision der Referenzfeinbearbeitung wirkt sich direkt auf die nachfolgende Bearbeitung aus, die damit zusammenhängt, ob das gesamte Teil reibungslos bearbeitet werden kann. Dieser Schritt ist sehr kritisch und wichtig. Daher ist vor der Verarbeitung eine gründliche Überlegung erforderlich, um irreparable Verluste durch Fehler zu vermeiden, die nach dem Beginn der Verarbeitung gefunden werden. Nach Abschluss der Präzisions-Bezugsoberflächenbearbeitung sind die betroffenen Teile in Abbildung 5 dargestellt.

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Wenn Seite A zu stark bearbeitet wird, werden die Abmessungen von 3 und 4 kleiner, und es kann sogar zu Undichtigkeiten in 4 kommen; wenn Seite A nicht ausreichend bearbeitet wird, werden bei der nachfolgenden Bearbeitung die Maße von 1 und 2 abweichen. Klein, es wird die Designanforderungen nicht erfüllen. Wie kann man bei der tatsächlichen Bearbeitung die Größe der A-Seite bestimmen, da der Rohling viele Unsicherheitsfaktoren aufweist und die Größe instabil ist? Wie kann man die Größe von Seite A umfassender betrachten? 

Bevor Sie mit der Bearbeitung beginnen, vereinbaren Sie einen Monteur-Ritzprozess, um die Referenzlinie in Abbildung 4 zu zeichnen, und zeichnen Sie gleichzeitig die vier Linien 1, 2, 3 und 4 in Abbildung 5, um zu überprüfen, ob ihre Randverteilung angemessen ist. Und die Bearbeitungsgröße der A-Seite kann durch die tatsächliche Größe des Gussstücks angepasst werden, um gleichzeitig die Toleranzanforderungen von 1, 2, 3 und 4 zu erfüllen. Durch Klassifikation die Gemeinsamkeiten herausfinden und schließlich die Bearbeitungsgröße der A-Seite bestimmen und für die nachfolgende Bearbeitung vorbereiten. Der Maßstab in der Bearbeitung stimmt mit dem Maßstab für die Monteurbeschriftung überein, so dass der Monteur, solange er die Teile beschriften kann, auch qualifizierte Produkte verarbeiten kann und das Bearbeitungsaufmaß des Rohlings ausreichend ist. Die Bearbeitungseinrichtung ist ein CNC-Fräszentrum. 

Nachdem die A-Fläche bearbeitet wurde, werden auch die Löcher auf der A-Fläche zusammen hergestellt. Eine Klemmung kann die Rechtwinkligkeit jedes Lochs zur A-Fläche sicherstellen und auch sicherstellen, dass die Löcher untereinander liegen. Bereiten Sie gleichzeitig das Spannen und Positionieren für die anschließende Bearbeitung vor. In der anschließenden Bearbeitung wird die in diesem Schritt bearbeitete Bezugsebene und Bezugsbohrung mehrfach verwendet und die Positionierungsmethode ist „zwei Stifte auf einer Seite“, dies ist beispielsweise bei der Bearbeitung der Fläche B in Bild 2a der Fall . Bei der Lochbearbeitung müssen außer den beiden Positionierungslöchern mit einer Genauigkeit von H8, die zuerst gebohrt und dann gerieben werden müssen, nur die anderen Befestigungslöcher gebohrt werden, um die Anforderungen an Größe und Genauigkeit zu gewährleisten.

5. Lochbearbeitung

Nach Fertigstellung des Präzisionsbezugs, der Positionierungsbohrung und der Befestigungsbohrung kann die C-Bohrung bearbeitet werden. Da das C-Loch der Ort ist, an dem die Welle installiert wird, sind Position und Form des Lochs relativ hoch. Um die Integrität und Genauigkeit des Lochs zu gewährleisten, kann es nicht separat bearbeitet werden, sondern muss als Ganzes bearbeitet werden, nachdem die Schale Nr. 2 und die Schale Nr. 1 zusammengebaut wurden. Der zusammengebaute Zustand ist in Abbildung 8 dargestellt. Da beim Fertigstellen der Bohrung kein Platz zum Spannen und Positionieren auf der Schale Nr. 2 ist, wird der Positionsbezug auf die Schale Nr. 1 umgeschaltet. 

Wenn man die Oberflächen der Vorsprünge 1 und 2 als Basisfläche nimmt und durch die zwei Positionierungslöcher auf dem Vorsprung 1 positioniert, kann dieses Positionierungsverfahren mit „einseitigen zwei Stiften“ die Größenanforderungen zuverlässig und sicher garantieren. Die Bearbeitungsausrüstung ist eine Drehmaschine C6150A. Da es keine Spezialwerkzeuge gibt, ist die Montage Armaturen werden stattdessen verwendet. Die Montagelehre für die Lochbearbeitung ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Größe von Loch C beträgt φ22+0.045/0mm. Um die Genauigkeit der Bohrung selbst zu gewährleisten, sollte die Bearbeitung in Schrupp- und Schlichtbearbeitung und beim Schlichten auf die Konstruktionsgröße aufgebohrt werden. Um sicherzustellen, dass die Bohrungen an beiden Enden koaxial sind, muss die Bohrung in einer Aufspannung bearbeitet werden.

Die Positionierungsgröße der Bohrung wird durch die Montagevorrichtung gewährleistet. Durch den Testlauf kann die Anpassung der Vorrichtung die Positionierungsgröße des Lochs gut sicherstellen. Durch die Bearbeitung des Präzisionsnullpunkts gibt es bei der anschließenden Bearbeitung keine Positionier- und Spannprobleme und die Bearbeitung der restlichen Teile ist einfach zu lösen.

6. Abschließende Bemerkungen

Der Bearbeitungsschwerpunkt von No. 2 Shell ist der Präzisionsnullpunkt und die Spindelbohrung. Bei der Bearbeitung des Feinbezugs kann bei richtiger Wahl des Grobbezugs die Bearbeitungsqualität gewährleistet werden; bei der bearbeitung der spindelbohrung werden die maßhaltigkeit und positioniermaße hauptsächlich durch das werkzeug und die montagevorrichtung gewährleistet. Da der Grob- und Fein-Nullpunkt zu Beginn der Bearbeitung richtig gewählt werden, bietet dies einen hohen Komfort bei der späteren Bearbeitung, vereinfacht die Bearbeitungsprozess, reduziert die Spannzeiten, verbessert die Arbeitseffizienz und sichert die Bearbeitungsqualität. 

Nutzen Sie bei der Bearbeitung die vorhandenen hochpräzisen CNC-Werkzeugmaschinen des Unternehmens voll aus, um eine Konzentration der Prozesse zu erreichen, die relative Maßgenauigkeit und geometrischen Toleranzen jeder Oberfläche und Bohrung des Teils besser zu gewährleisten und die Anzahl der Installationen und die Unterstützung bei der Installation zu reduzieren das Werkstück. Zeit, Reduzierung der Anzahl und Arbeitsbelastung des Werkstücks zwischen den Werkzeugmaschinen, Verkürzung des Produktionszyklus. 

Durch die eigentliche Bearbeitung wird bewiesen, dass die Bearbeitungsmethode richtig, machbar und effektiv ist. Allerdings gibt es noch einige Probleme bei der Bearbeitung von feinen Benchmarks. Aufgrund der Instabilität des Gussrohlings weist die Oberflächenqualität des Gussstücks einige Mängel, Unebenheiten auf, insbesondere an einigen kritischen Oberflächen, die für die Positionierung verwendet werden sollen, dh der im Text erwähnte raue Bezugspunkt. Beispielsweise weist die zur Positionierung in Fig. 3 verwendete D-Fläche offensichtlich hervorstehende Punkte auf, was die Positionierung der Feinreferenzbearbeitung ungenau macht. Polieren Sie bei der eigentlichen Bearbeitung zuerst den Höhepunkt, um einen glatten Übergang der D-Oberfläche zu erzielen, und verwenden Sie die Methode zum Anritzen jedes Passstücks, um die Bearbeitungszugabe aufzuteilen und zu überprüfen, ob die Verteilung der Rohteilzugabe angemessen ist. 

Dieses Bearbeitungsverfahren ist für die Einzelstück-Kleinserienfertigung geeignet, jedoch nicht für die Massenfertigung. In der Massenproduktion müssen spezielle Vorrichtungen verwendet werden, um die Produktionseffizienz zu verbessern, was die Konsistenz der Gussrohlinge erfordert. Daher wird in der zukünftigen Produktion, wenn die Qualität der Gussteile besser ist, die Bearbeitung reibungsloser und die Produktionseffizienz höher sein. Wird eine noch größere Verbesserung bekommen. Außerdem wird bei der Bearbeitung des Spindellochs, wenn eine spezielle Drehbankvorrichtung vorhanden ist, auch die Bearbeitungseffizienz stark verbessert.

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