Ensisijaiset muodot (valu, sintraus & Co) - kaikki yksinkertaisesti selitettynä 1a (2023)

Arkkityypit - perusteet

"Primäärimuotoilun aikana luomme muodottomasta aineesta (neste, jauhe) kiinteän kappaleen, jolla on määrätty muoto."

Arkkityypille on ominaista se, että materiaalihiukkaset pysyvät yhdessä.

Erottelemme pääasiassa kolmen tyyppisiä arkkityyppejä

1. Arkkityypit valamalla
2. Arkkityypit sintraamalla
3. Generatiiviset arkkityyppiprosessit

Jokainen näistä versioista on lueteltu alla erikseen.

Arkkityypit valamalla

Ota muistiin!Valettaessa metalli tai muovi muunnetaan tavallisesti nestemäisestä/pyyhkeästä tilasta kiinteään valukappaleena.

Valun ominaisuudet

Valulla on seuraavat ominaisuudet:

• Useimmissa tapauksissa täytetään lomake, jossa on aonkalojoilla on. Erotetaan kadonneet muodot ja pysyvät muodot.Kadonneet muodotovat muotit, jotka on enimmäkseen valmistettu hiekasta ja joita ei voi käyttää uudelleen yhden käytön jälkeen.Pysyvät muodottoisaalta ne on valmistettu erikoisseoksesta ja niitä voidaan käyttää uudelleen käytön jälkeen.
• KuoleGussformonnegatiivinen kuva työkappaleen muodostaja saattaa vaatia jälkikäsittelyä.
• Rakentavasta näkökulmasta puhtaan muodon lisäksilisälaitteetMitenportittaisyöttölaite(kaasunpoisto) sekä riittäväseinämän paksuudetja mahdollisestijäähdytyselementitsisällytettäväksi suunnitteluun.
• Se käytettymateriaaliaon useimmissa tapauksissanestettätaimehevä.
• Jokaisen valuprosessin tavoite on erityinenlähes verkon muotoinen valusaada, mikä tarkoittaa, että jälkikäsittely on minimaalista ja maksimaalinen kannattavuus voidaan taata.
• Jotta voisi heittää monimutkaisiakin muotoja, jotkut tulevatYdin(onteloiden luomiseksi työkappaleeseen) ja yksilomakkeen jako(Luonnosten toteutuminen).
• Sitä kannattaa aina miettiä etukäteenkutistuminenharkita. Tämä kuinkutistuminenMateriaalien määrätty arvo on määritettävä, koska materiaalin jäähtyminen johtaa amateriaalin kutistuminentulla ja asti2 %voi olla.

Ota muistiin!Vaikka alkuperäisen muodon valamalla on täytettävä monia kriteerejä/vaatimuksia, se on edelleen erittäin suosittu prosessityyppi, jolla voidaan säästää sekä materiaalia että energiaa.

valumuotit

Valu voidaan tehdä myös kannalta

• määrät,
• toleranssit,
• käytetyt materiaalit

ja

• muut erityiset valmistusvaatimukset

jakaa alaosaan.

Teemme luokituksen käytettyjen mallien ja muottien mukaan.

• Valu pysyvillä malleilla ja kadonneilla muodoilla
• Valu kadonneiden mallien ja kadonneiden muottien kanssa
• valu pysyviin muotteihin

Kadonneet muodot

Kadonneet muodottaikadonneita mallejatuhoutuvat yleensä kokonaan valu- ja muovausprosessin aikana. Lähtöaineena käytetään sideaineita sisältävää hiekkaa tai vaahtomuovia. – Tämäntyyppinen muotti soveltuu siksi ensisijaisesti yksittäiskappaleille tai pienille sarjoille.

• Sandguss: pysyvä malli ja menetetty muoto
• täysi muottivalu: kadonnut malli ja menetetty muoto

Pysyvät muodot

Pysyvät muodotmahdollistavat uudelleenkäytön ja ovat tarkempia kuin kadonneet lomakkeet, mutta ovat myös paljon kalliimpia. – Tämäntyyppinen muotti soveltuu siksi erityisen hyvin keskikokoisiin ja suuriin sarjoihin.

• Kokillenguss: pysyvä muoto

Valuprosessin valintakriteerit

Se, mikä valutyyppi lopulta valitaan, voidaan määrittää seuraavista kohdista:

• Suunniteltu määrä– Erottaja:Käsimuototaikoneen muotit,
• Vaaditut toleranssit– Erottaja:FeingusstaiSandguss,
• tarkkuus – Erottaja:karkeataikonturnahes Kaada,
• komponentin koko – Erottaja:pienitaisuuri valu,
• yksikköpaino – Erottaja:helppotairaskas Valu,
• Käytetty materiaali– Erottaja:Reinmetalltaimetalliseos

Ota muistiin!Parhaista yrityksistä huolimatta ei ole harvinaista, ettämyöhemmän lämpökäsittelyn tarve. Ratkaiseva tähän ovat mahdollisia, tapahtuviajännitteitävuoksiepätasainen jäähdytysnopeusvalusta tai karkeiden rakeiden tai hilavirheiden muodostumisesta.

Valuprosessien vertailu - yleiskatsaus

Lopuksi valuprosessien osalta teemme vertailun, kuten seuraavassa kuvassa.

Tässä erotetaanSandguss,Kokillengussjapainevalettuominaisuuksien suhteen, kuten

• muotin materiaali,
• taloudellisesti,
• sopivat materiaalit,
• Toteutettavat osat (yksikköpaino),
• Sallittu toleranssi (mitta),
• muotin lämpötila

ja

• Valupaineen tyyppi (painespesifikaatio).

Lisätietoja castingista

Alla on tärkeitä tietoja castingista.

koneistusvarat

Kuolekoneistuslisäon työkappaleen materiaalivaraus (lisäaineet), jotta saavutetaan työstössä todellisuudessa tarvittavat valmiit mitat, eli raaka- ja valmiiden mittojen välinen ero.

Toiminnallisten pintojen työstövarat riippuvat sekä valumateriaalista että valuprosessin määritellyistä toleransseista.

Valukuoren kovettuminen ei ole harvinaista, varsinkin valun ohuilla seinämäpaksuuksilla, minkä vuoksi tässä tarvitaan erityisen paljon vastavaikuttavia lisäaineita. Tämä prosessi on välttämätön myöhempien käsittelyvaiheiden, kuten koneistuksen, helpottamiseksi.

jälkikäsittelyä

Jos kyseessä ei ole valupaino (esim. kaivinkoneen, nosturien jne. vastapaino), jota ei ole jälkikäsitelty, tulee kiinnitysliuskat ja kiinnityspinnat huomioida suunnittelussa etukäteen muottia tehtäessä. Nämä helpottavat myöhempiä tuotantovaiheita.

materiaalin testaus

Valukappaleen laatua ei yleensä voida määrittää etukäteen, minkä vuoksi suoritetaan jälkikäteen materiaalikoe. Tässä erotetaan mekaanisesti tuhoavat, ehdollisesti tuhoavat ja ei-tuhoavat menetelmät.

• Tuhoavat testausmenetelmät: iskutesti, vetokoe
• Ehdollisesti tuhoavat testimenetelmät: Kovuustesti Brinell, Poldihammer mukaan
• Tuhoamattomat testausmenetelmät: lähetysmenetelmä, kaikupulssimenetelmä

Arkkityypit sintraamalla - perusteet

Valun jälkeen sintraus on toiseksi tärkein primäärimuotoilun vaihtoehto.

Toisin kuin valussa, ei käytetä nestemäisiä metalleja, vaan kuivaa metallijauhetta. Nämä metallijauheet muodostetaan puristeiksi (vihreiksi puristeiksi) erittäin korkeassa paineessa.

Puristettu materiaali muunnetaan sitten lopulliseen muotoonsa ja lujuuteensa uunissa, jossa on korkea lämmönsyöttö.

Sintraus - prosessin vaiheet

Sintraus on yksi tärkeimmistä muotoiluprosesseista, joka tapahtuu useissa vaiheissa.

Jokainen vaihe selitetään uudelleen alla.

Vaihe 1 – jauheen valmistus

Jauheen valmistukseen käytetään erilaisia ​​prosesseja

• Mekaaninen murskaus
• sumutusprosessi
• vähennysprosessi
• Elektrolyyttiset prosessit

Vaihe 2 - Jauheseos

Tämän tyyppisen menettelyn erityinen etu on alallajauhe sekoitus, tässä on mahdollista säätää tarkasti tarvittavien metallien pitoisuudet. Jauhetta käytetään myös puristusprosessissaLisäainelisätty esimerkiksi tiivistämisen helpottamiseksi.

Vaihe 3 - Puristusmuovaus

Tässä vaiheessa jauhe saa lopullisen muotonsa. KanssaPaineet jopa 6000 barjauhe muodostuu.

Vaihe 4 - Sintraus

Sintrausprosessi tapahtuu usein erilaisilla lämpötiloilla. Näin lämmönsyötön määrää ja kestoa uunissa säädellään ja se loppuu heti, kun työkappale on saavuttanut lopullisen lujuutensa. Nyt meillä on valmis osa.

Vaihe 5 – Jälkihoito (valinnainen)

Jos asiakkaan vaatimukset ovat erityisen korkeat, suositellaan jatkohoitoa. Tässä menettelyvaiheet, kuten

• kalibroida
• Kyllästää
• hiiletys (kovettumiseen)
• Tunkeutua

tai

• kotelon kovettuminen

ja

• kaksoispainallukset

käyttää.

Sintraus – Puristusprosessin variantit

Sintraamisen ongelmana on, että huolimatta tiivistetyn materiaalin muodostamisen korkeimmista paineista, onteloita ja huokosia on edelleen olemassa. Tämän estämiseksi käytetään usein yhtä seuraavista prosessivaiheista tavanomaisen puristuksen lisäksi.

Isostaattinen puristus:

Tässä erotetaan toisistaan

1. Kylmäisostaattinen puristuskumiholkilla
2. Isostaattinen kuumapuristuskorkeassa lämpötilassa ja ympäröivässä nesteessä

Työkappaleet, joille on tehty tämä käsittely:Leikkaus lävistystä varten,leikkuri

Sinterschmiden

Kun sintrattu osa on poistunut uunista, se tiivistetään välittömästi lisäksi taontamuottilla.

Työkappaleet, joille on tehty tämä käsittely:kiertokanki

Sintraus – huokosten laajentamisen prosessiversio

Sovelluksesta riippuen aMonien huokosten yhdistäminenjaonteloitaehdottomasti toivottavaa. Avullabulkkisintraus, eli tiivistämättömän ja pallomaisen sintrausjauheen sintraus on erilaistenSuodattaatailiekinsammuttimetmahdollista.

Sintraus – metallijauheruiskuvaluprosessiversio

Metallijauheruiskuvalulla on erityinen rooli sintrausprosessien joukossa prosessin suoritustavasta johtuen. Tässä metallijauheeseen lisätään termoplastia (muovijauhetta). Tämä jauhe toimii sideaineena. Välituote on granulaatti, joka sitten ensin kuumennetaan ruiskuvalukoneessa (ekstruuderissa) ja ruiskutetaan muottiin (aihio) pehmitetyssä tilassa.

Raaka kappale puristetaan sitten tyhjiökammiossa ja sideaine poistetaan hitaasti.

Viimeisessä vaiheessa raakapala sintrataan sitten uunissa, kuten muutkin prosessit.

Ota muistiin!Tällä viimeisellä prosessilla voidaan toteuttaa hienoimmat rakenteet ja erittäin ohuet seinät.

Laatuominaisuus ja rajoitukset sintrauksessa

Sintraus ensisijaisena muotoiluprosessina on tiettyjen vaatimusten alainen. Olemme listanneet niistä tärkeimmät alla:

• hiukkaskoko – Tällä on yläraja, sillä myös puristuspaine ja tarvittavat puristusvoimat kasvavat eksponentiaalisesti koon kasvaessa.
• sintrauslämpötila – Tämä on myös rajoitettu, koska lämpötila on aina korkeimmin sulavan materiaalin (seosaine) sulamispisteen alapuolella.
• hiukkasten paksuus – Tämä on rajallista, koska jauheen kitka kasvaa jyrkästi paksuuden kasvaessa.
• jälkikäsittelyä – Tämä on usein tarpeellista, koska sintrauksella ei voida tehdä alileikkauksia, syvennyksiä tai reikiä (poikittaissuuntaisia).
• valmistus lajike – Huokostilavuuden tai tiheyden asettaminen mahdollistaa monien erilaisten komponenttien valmistamisen eri ominaisuuksilla, avainsanasuodatin.
• erikoismateriaaleja – Suhteellisen alhainen lämpötila mahdollistaa myös kovien metallien valmistuksen ja keramiikan leikkaamisen
• taloustiede - Arkkityyppiteknologia mahdollistaa työkappaleiden, kuten liukulaakerien, taloudellisen valmistuksen suurissa määrissä.

Arkkityypit generatiivisten arkkityyppiprosessien kautta

1990-luvulta lähtien kahden aikaisemman arkkityyppitekniikan lisäksi on käytetty yhä enemmän myös additiivisia prosesseja. Näiden muovista tai metallista valmistettujen osien alkuperäinen käyttötarkoitus onNopea prototyyppi.

Täällä teet nopeita luonnoksiaprototyyppejäedestakaisin, mikä sitten myös mallinahavainnollistaviin tarkoituksiintaitestaustarkoituksiinkäyttää.

Tästä alkuperäisestä prototyypistä on ajan mittaan kehittynyt oma alkuperäinen muovaustekniikka, jota käytetään nykyään myös yksinkertaisten muoviosien valmistukseen pienissä ja keskisuurissa erissä. Käytetään yksinkertaisia ​​painotekniikoita ja -koneita.

Tämä on erityinen kehitysNopea valmistus. Tätä prosessia käytetään suoraan sarjaosien valmistukseen metallista tai muovista valmistettuina työkappaleina.

Vastakohta onVaraosat ja yksittäistuotantoTässäkin generatiiviset primaarimuodoprosessit saavuttavat erityisen hyviä tuloksia.

3D-tulostusprosessi

Haluttu komponentti kerrostetaan a3D tulostinrakennettu. Perus- tai rakennusohjeet generoidaan tietokoneelle3D CAD mallit.

KuoleCAD-ohjelmistohajottaa koko komponentin yksittäisiksiKerroksia kerrospaksuudella n. 0,05 mm. Ohjelmisto laskee tarkat materiaalivaatimukset ja kerroksen mitat.

Kun kaikki tiedot on luotu, ne välitetään 3D-tulostimelle, joka luo alustalla olevista tiedoista kerros kerrokselta.

Ota muistiin!Komponentin tarvittavat tukirakenteet luodaan ja poistetaan automaattisesti tuotannon päätyttyä.

Toinen tämän prosessin erityispiirre on se, että muotit (esim. pysyvät muotit) ja työkalut (puristimet) voidaan jättää kokonaan käyttämättä. Tämä säästää aikaa kehityksessä ja tuotannossa. Lisäksi havaitut virheet voidaan käsitellä nopeammin.

Myös palkkatyöntekijöiden vähäinen käyttö ja lähesloputon suunnitteluvapaus(ontelot, kennorakenteet) tekevät näistä prosesseista niin mielenkiintoisia yrityksille.

Muokkaus ja replikointi

Generatiivisten ensisijaisten muotojen prosessien etuna on, että komponentteja voidaan muokata PC:llä ja replikoida tulostimella ilman suuria viiveitä. Haittapuolena on kuitenkin se, että luomisprosessi on monimutkainen ja aikaa vievä.

Eriyttäminen ja yleiskuva menetelmistä

3-painamisen lisäksi myös muut eri tavalla toteutetut valmistusprosessit ovat osa generatiivisia alkumuotoprosesseja.

Tätä kutsutaan myös additiivisiksi valmistusprosesseiksi.

Erottelu

Ensisijainen kriteeri prosessien erottamisessa on materiaalin perustila.

• Materiaalin kaasumainen perustila– Tässä komponentti valmistetaan levittämällä kerrokset fysikaalisesti tai kemiallisesti lisäämällä lämpöä ja ilman sitä.
• Materiaalin nestemäinen perustila– Tässä komponentti valmistetaan levittämällä se kerroksittain, minkä jälkeen nestefaasi jähmettyy.
• Materiaalin kiinteä pohjatila– Tämä muunnelma sisältää useita valmistustekniikoita, jotka eroavat hyvin toisistaan. Komponentin yksittäiset kerrokset voidaan liimata, koota, puristaa tai sulattaa.

Prosessin yleiskatsaus

Nyt esittelemme sinulle neljä yleisintä prosessia generatiivisten valmistusprosessien alalla. Kaikkia muoviosien tuotantoprosesseja voidaan käyttää. Metalliosien valmistus on kuitenkin mahdollista vain neljännellä menetelmällä (lasersintraus).

listattavaksi

1. Stereolitografia
2. 3D-tulostus
3. Sulatetun kerroksen mallinnus
4. Lasersinterni

Stereolitografia

Lasersäteen avulla nestemäinen ja samalla valoherkkä muovi rakentuu kerroksittain kiinteäksi komponentiksi. Tätä tarkoitusta varten nestemäisen muovin alusta, jolla tuleva komponentti sijaitsee, lasketaan kerroksittain. Kaavin pyyhkii ylimääräisen materiaalin pois jokaisen uuden kerroksen jälkeen.

Ota muistiin!Tämän menetelmän etuna on korkea tarkkuus, mutta työ on verrattain korkea ja vastaavasti kallis.

3D-tulostus

Toisin kuin edellisessä prosessissa, lasersäteen sijaan sideainetta (suuri valikoima värejä) ruiskutetaan jauhemaiseen materiaaliin, mikä saa jälkimmäisen kovettua. Upotuskylvyn sijaan tässä käytetään jauhepetiä, mikä tekee tukirakenteiden käytöstä tarpeetonta. Kun kaikki kerrokset on luotu ja komponentti on valmis, se jähmettyy uudelleen liottamalla muovihartsiin.

Ota muistiin!Tämän prosessin etuna on alhaiset yksikkökustannukset ja laaja valikoima värejä. Alhainen hinta tarkoittaa kuitenkin myös alhaista tarkkuutta.

Sulatetun kerroksen mallinnus

Tämän tyyppisessä menettelyssä, joka on vielä hyvin nuori, käytetään eräänlaista muovista (termoplastista) valmistettua lankaa tai narua.

Lanka sulatetaan lämmitetyn suuttimen läpi ja levitetään sitten kerroksittain. Toinen muovi toimii tukirakenteena ja voidaan irrottaa uudelleen tuotannon päätyttyä.

Ota muistiin!Tämän menetelmän etuna on lisääntynyt tarkkuus suhteellisen hallittavin kustannuksin, minkä vuoksi tämä menetelmä löytää yhä enemmän tiensä kotitalouksiin (kodin 3D-tulostimet) modifioituna 3D-tulostimena.

Lasersinterni

Tämän tyyppisessä prosessissa metallihiukkaset tai jauhemaiset muovihiukkaset sulatetaan yhteen lasersäteen avulla ja muodostuu pysyvä sidos.

Prosessin optimaalisen käytön kannalta on suositeltavaa lämmittää jauhe etukäteen metallin ja muovin sulamispisteen alapuolelle ja antaa sintrausprosessin tapahtua inertissä kaasukehässä.

Ota muistiin!Sen edun, että erityisen vahvoja työkappaleita voidaan toteuttaa, kuitenkin kompensoivat kustannusnäkökohdat, kattava järjestelmäsuunnittelu ja tekniikka sekä pitkät jäähdytysajat.