Odlewanie metali: Kompletny przewodnik po procesach, materiałach i produkcji

Jeśli zamawiasz niestandardowe części metalowe w dużych ilościach, prawdopodobnie zadałeś sobie to samo pytanie, które w końcu zadaje sobie każdy kierownik ds. zakupów: **jak wybrać odpowiednią metodę odlewania i odpowiedni stop, nie ponosząc kosztów dwóch prototypów i zmiany oprzyrządowania?** Ten **przewodnik po odlewaniu metali** pomoże Ci…

Odlewanie metali to grupa procesów produkcyjnych, w których stopiony metal wlewa się do formy wielokrotnego użytku lub jednorazowej, pozostawia do zestalenia, a następnie poddaje obróbce wykończeniowej zgodnie z wymaganiami technicznymi. Zgodnie z Amerykańskie Stowarzyszenie Odlewników (AFS), przemysł odlewniczy dostarcza około 90% wszystkich wyrobów przemysłowych oraz wszystkie wyroby metalowe w którymś etapie produkcji wykorzystują elementy odlewane. Dla nabywców odlewanie stanowi najbardziej ekonomiczny sposób wytwarzania skomplikowanych elementów o kształcie zbliżonym do końcowego z stopów, których obróbka skrawaniem jest trudna lub niemożliwa do wykonania w opłacalny sposób — brązu, żeliwa, żeliwa sferoidalnego, stopów cynku oraz stali nierdzewnej wysokostopowej.

> Wnioski dla kupującego: Jeśli element posiada wewnętrzne wnęki, skomplikowaną geometrię 3D lub musi być wykonany ze stopu trudnego w obróbce, odlewanie prawie zawsze okazuje się bardziej opłacalne pod względem kosztu jednostkowego przy zamówieniach powyżej 200 sztuk.

Nie ma jednej “najlepszej” metody odlewania metali. Poniższe cztery grupy obejmują w przybliżeniu 95% przemysłowych odlewów dla sektora B2B. Skorzystaj z tego przewodnik po odlewaniu metali tabela, która pomoże Ci dopasować element do odpowiedniego procesu przed przekazaniem zlecenia odlewni.

Aby zapoznać się z porównaniem metodologii oraz zestawieniem kosztów na sztukę, zapraszamy do lektury naszego artykułu poświęconego klastrom, dostępnego pod adresem Odlewanie w formach piaskowych a odlewanie metodą woskową: które wybrać? (wkrótce ukaże się).

Wybór materiału ma wpływ na koszt, masę, odporność na korozję oraz końcową obróbkę. Poniżej przedstawiono tę samą matrycę stopów, z której korzystamy podczas naszych własnych analiz DFM.

> Wnioski dla kupującego: Jeśli dwa stopy nadają się do zastosowania, wybierz ten, który jest już uwzględniony w harmonogramie produkcji Twojej odlewni. Zmiana rodziny stopów w trakcie realizacji projektu wiąże się z dodatkowymi kosztami przygotowania i wydłużeniem czasu realizacji.

Aby zapoznać się z kompleksowymi wytycznymi dotyczącymi doboru stopów, przeczytaj nasz artykuł z serii poświęcony temu tematowi pod adresem Jak wybrać odpowiedni stop odlewniczy (wkrótce ukaże się).

Korzystaj z tego schematu decyzyjnego tak samo, jak robi to nasz zespół inżynierów podczas przeglądu pod kątem projektowania pod kątem produkcji (DFM).

1. Czy roczna wielkość produkcji przekracza 5 000 sztuk, a waga części nie przekracza 5 kg?
→ Odlewanie ciśnieniowe[/die-casting-services/) (Al, Zn, Mg)
2. Czy część wymaga skomplikowanej geometrii wewnętrznej, gwintów lub tolerancji ≥ CT6?
→ [Odlewanie precyzyjne (stal, stal nierdzewna, miedź, aluminium)
3. Czy element jest duży (>300 mm), ciężki lub wykonany z żelaza/stali i ma mniejsze wymagania dotyczące tolerancji?
→ Odlewanie w formach piaskowych (z zielonego piasku lub pokryte żywicą)
4. Czy ta część jest cylindryczna, wydrążona, czy też jest to tuleja/wkładka?
→ Odlewanie odśrodkowe

Jeśli wciąż nie możesz się zdecydować, czy wykonać odlew, czy obrobić mechanicznie półfabrykat o kształcie zbliżonym do końcowego, nasz Obróbka CNC a odlewanie W analizie porównawczej przedstawiono punkt przecięcia kosztów jednostkowych przy typowych wielkościach partii (wkrótce zostanie opublikowana).

Tolerancje i jakość wykończenia powierzchni to obszary, w których pojawia się najwięcej błędów w zapytaniach ofertowych. Dwie normy, do których powinien odwoływać się każdy nabywca w sektorze B2B, to:

– ISO 8062 (tolerancje wymiarowe odlewów) — określa klasy od CT4 do CT13. Większość odlewów precyzyjnych mieści się w klasach CT4–CT6, a odlewy piaskowe — w klasach CT8–CT11. Zmniejszenie tolerancji z klasy CT8 do CT6 zazwyczaj wiąże się ze wzrostem kosztów 30–80%.
– ISO 1302 / ASME Y14.36M (tekstura powierzchni) — wartości Ra od 0,8 µm (odlew ciśnieniowy) do 12,5 µm (odlew piaskowy w stanie surowym). Większość powierzchni odlewów przeznaczonych do zastosowań funkcjonalnych wymaga dodatkowej obróbki Obróbka CNC operacja mająca na celu osiągnięcie wartości Ra ≤ 0,8 µm.

Jeśli na powierzchniach funkcjonalnych danego elementu wymagana jest wartość Ra ≤ 0,4 µm, należy uwzględnić obróbka powierzchni (polerowanie, szlifowanie lub twarde anodowanie) jako dodatkowe etapy po odlewaniu i obróbce skrawaniem.

Pięć wad, które stanowią większość odrzutów odlewów w sektorze B2B, to porowatość, wgłębienia skurczowe, zimne spoiny, wtrącenia piasku oraz pęknięcia powierzchniowe. Każda z nich ma znaną przyczynę źródłową oraz znane sposoby zapobiegania.

– Porowatość (gazowa) — spowodowane przez uwięzione powietrze lub parę w formie. Można temu zapobiec poprzez odpowiednie odpowietrzanie, odgazowywanie (w przypadku aluminium) oraz kontrolowanie temperatury wlewania.
– Wgłębienia skurczowe — spowodowane nieprawidłowym wykonaniem rury wznoszącej. Można temu zapobiec, projektując rurę wznoszącą w oparciu o symulacje (w przypadku kluczowych elementów korzystamy z programu MAGMA).
– Zimne zamknięcia — spowodowane niską temperaturą wylewania lub powolnym wylewaniem. Można temu zapobiec poprzez kontrolę temperatury i odpowiednie zaprojektowanie kanału wlewowego.
– Wtrącenia piasku — spowodowane erozją formy. Należy temu zapobiegać poprzez zastosowanie odpowiedniego spoiwa piaskowego, zapewnienie odpowiedniej twardości formy oraz filtrację.
– Pęknięcia powierzchniowe — spowodowane nierównomiernym schładzaniem lub zbyt silnym ograniczeniem. Można temu zapobiec poprzez kontrolowane schładzanie i odpowiednie wyczucie momentu wyjęcia z formy.

Pełny przewodnik opisujący poszczególne usterki, zawierający zdjęcia i schematy blokowe przedstawiające przyczyny źródłowe, znajduje się w naszym Typowe wady odlewów i sposoby ich zapobiegania przewodnik (wkrótce ukaże się).

Przed podpisaniem zamówienia należy upewnić się, że odlewnia jest w stanie zapewnić poniższe elementy — i poprosić o próbkę rzeczywistego certyfikatu, a nie tylko o logo na stronie internetowej:

Firma Supro MFG posiada certyfikat ISO 9001:2015 i wydaje certyfikaty fabryczne zgodne z normą EN 10204 3.1 dla każdej dostawy wyrobów poddanych obróbce cieplnej lub przeznaczonych do pracy pod ciśnieniem. Zobacz przegląd naszych usług w celu uzyskania pełnej dokumentacji kontroli jakości, którą udostępniamy.

Najszybszym sposobem na uzyskanie przydatnej oferty jest przesłanie precyzyjnego zapytania ofertowego. W naszej firmie korzystamy z tej właśnie 7-punktowej listy kontrolnej w kontaktach z naszymi dostawcami — warto udostępnić ją każdemu nowemu dostawcy:

1. Model 3D (STEP / IGES) — to nie tylko rysunek
2. Rysunek 2D z GD&T — tolerancje krytyczne, punkty odniesienia, oznaczenia dotyczące chropowatości powierzchni
3. Specyfikacja materiałowa — gatunek i norma stopu (np. “ASTM A536 65-45-12”)
4. Roczny wolumen — oraz prognoza amortyzacji narzędzi
5. Wymagania jakościowe — certyfikaty, zakres badań nieniszczących (NDT), PPAP (w przypadku branży motoryzacyjnej)
6. Wykończenie powierzchni — w stanie odlewanym, obrobionym lub wykończonym
7. Cena docelowa i czas realizacji — w tym to, czy koszty narzędzi są traktowane jako jednorazowe, czy amortyzowane

Jeśli nie masz pewności, jak sporządzić zapytanie ofertowe dostosowane do potrzeb odlewni, nasz zespół inżynierów może bezpłatnie przeanalizować Twoją dokumentację. Prześlij nam swój model 3D i rysunek a my skontaktujemy się z Państwem z uwagami dotyczącymi DFM w ciągu jednego dnia roboczego.

Jaka jest różnica między odlewaniem a kuciem?
W procesie odlewania płynny metal wlewa się do formy; w procesie kucia stały półfabrykat jest formowany za pomocą pras lub młotów. Elementy kute są wytrzymalsze wzdłuż kierunku słojów; elementy odlewane mogą mieć bardziej skomplikowaną geometrię i być tańsze przy produkcji seryjnej. W przypadku większości zastosowań B2B, gdzie wymagana wytrzymałość nie przekracza 500 MPa, odlewanie ma przewagę pod względem swobody kształtowania geometrii i kosztów.

Która metoda odlewania jest najtańsza?
Odlewanie w formach piaskowych jest prawie zawsze najtańszą metodą w przeliczeniu na jedną sztukę w przypadku małych serii i dużych elementów. Odlewanie ciśnieniowe staje się opłacalne pod względem kosztu jednostkowego przy nakładach powyżej 5 000 sztuk, jednak koszty początkowe związane z oprzyrządowaniem ($5 000–$50 000) zwracają się dopiero przy większych nakładach.

Jakich tolerancji mogę się spodziewać w przypadku odlewania precyzyjnego?
Standardowe odlewy precyzyjne mają klasę CT5–CT7 (ISO 8062). W przypadku elementów wymagających większej precyzji można dostosować oprzyrządowanie do klasy CT4. Osiągnięcie klasy niższej niż CT4 zazwyczaj nie jest opłacalne — w takim przypadku należy przejść na elementy obrabiane z kęsów.

Czy można odlewać stal nierdzewną?
Tak. Stale nierdzewne typu 304, 316, 17-4PH, 2205 duplex oraz większość innych gatunków są rutynowo odlewane metodą odlewania precyzyjnego. Cały proces opisujemy w naszym Strona poświęcona usługom odlewania precyzyjnego.

Jaki jest typowy czas realizacji zamówienia na odlewy?
Czas realizacji próbek: 3–5 tygodni w przypadku odlewów precyzyjnych, 2–3 tygodnie w przypadku odlewów piaskowych, 4–6 tygodni w przypadku oprzyrządowania do odlewów ciśnieniowych. Produkcja seryjna wydłuża ten czas o 4–8 tygodni, w zależności od wielkości partii i obróbki końcowej.

Czy realizujecie wysyłki zagraniczne?
Tak. Firma Supro MFG realizuje wysyłki do Ameryki Północnej, Unii Europejskiej, Azji Południowo-Wschodniej i Australii wraz z pełną dokumentacją eksportową, certyfikatami termicznymi oraz na warunkach FOB, CIF i DDP. Poproś o wycenę w celu omówienia Państwa przesyłki.

Dobry przewodnik po odlewaniu metali nie kończy się na “wyborze procesu”. To właśnie prawdziwe decyzje zakupowe — dotyczące stopu, tolerancji, wykończenia, certyfikacji oraz struktury zapytania ofertowego — decydują o sukcesie lub porażce projektu. Skorzystaj z przedstawionego powyżej drzewa decyzyjnego, matrycy stopów i przewodnika po wadach jako wstępnego filtra, a następnie jak najwcześniej włącz do rozmów odlewnie, które znalazły się na Twojej krótkiej liście. Im wcześniej dostawca odlewów zostanie włączony do procesu projektowania pod kątem produkcji (DFM), tym niższe będą koszty oprzyrządowania i tym szybciej produkt trafi na rynek.

Firma Supro MFG prowadzi w Chinach pod jednym dachem produkcję odlewów piaskowych, odlewów metodą inwestycyjną oraz odlewów ciśnieniowych, dysponując własnymi Obróbka CNC, wytwarzanie form, obróbka cieplna, oraz obróbka powierzchni. Wspieramy klientów w motoryzacyjny, morski, rolniczy, zawór i pompa, oraz stop aluminium / miedzi aplikacje.

Prześlij nam swój model 3D, a w ciągu jednego dnia roboczego skontaktujemy się z Tobą, przekazując uwagi dotyczące projektowania pod kątem produkcji (DFM) oraz sugerowaną cenę.

—

Opublikowane przez zespół inżynierów Supro MFG · Sprawdzone pod kątem zgodności z normami ISO 8062, AFS, NADCA i EN 10204.

Potrzebujesz przeglądu DFM swojej części?

Prześlij nam swój model 3D i rysunek. W ciągu jednego dnia roboczego przedstawimy Ci uwagi dotyczące projektowania pod kątem produkcji (DFM) oraz cenę docelową.

Poproś o wycenę →