Литье в песчаные формы — один из старейших и наиболее распространенных методов обработки металлов, но в настоящее время он претерпевает значительные изменения благодаря аддитивным технологиям и 3D-печати. Традиционно зависящий от деревянных или металлических моделей и сложной оснастки, современный метод литья претерпевает значительные изменения. литье в песчаные формы В настоящее время происходит переход к цифровым рабочим процессам, основанным на САПР и струйной 3D-печати. Это изменение повышает скорость, снижает затраты и обеспечивает свободу проектирования, которая ранее была недоступна.
1. Традиционное литье в песчаные формы против цифрового литья в песчаные формы
При традиционном литье в песчаные формы для формирования полости формы требуется физическая модель. Для создания этих моделей используются квалифицированные модельщики или станки с ЧПУ, после чего модели загружаются в песчаные формы для их изготовления . Этот процесс включает в себя:
Кропотливый
Трудоемкость
Дороговато для сложных или мелкосерийных деталей.
Ограниченная гибкость проектирования.
В отличие от этого, цифровое литье в песчаные формы заменяет или улучшает эти этапы с помощью 3D-печати, либо путем:
Печать рисунка напрямую, или
Печать самой песчаной формы или стержня с использованием технологии струйной печати связующим веществом.
Это исключает или уменьшает необходимость в оснастке и значительно сокращает производственные циклы.
2. Два основных подхода к 3D-печати в литье в песчаные формы.
2.1 3D-печатные модели для литья в песчаные формы
При таком подходе крупноформатные 3D-принтеры создают шаблон (позитивную модель), используемый в традиционном формовании.
Процедура:
CAD-проектирование детали
3D-печать рисунка
Пескоструйная обработка вокруг узора
Удаление шаблона
Литье металла
Этот метод модернизирует традиционное литье в песчаные формы, сохраняя при этом традиционные литейные процессы. Он значительно сокращает время выполнения заказа по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ или ручным изготовлением моделей.
Основные преимущества:
Ускоренное производство оснастки
Снижение затрат на прототипы и мелкосерийное производство.
Упрощенная итерация проектирования
Возможность изготовления сложной геометрии.
Однако сам процесс изготовления форм остается традиционным.
2.2 3D-печать с использованием связующего вещества и песка (прямая печать методом литья/формования стержня)
Это самый передовой метод, при котором сам песок послойно, с помощью связующего вещества, печатается на 3D-принтере в формы или стержни.
Процедура:
CAD-модель, разрезанная в цифровом виде.
Тонкие слои песка распределяются в рабочей камере.
Связующее вещество выборочно наносится методом печати для скрепления частиц песка.
Послойное изготовление форм или стержней
Непосредственное применение в литье металлов
Этот процесс полностью исключает необходимость в физических шаблонах.
Ключевые преимущества:
Никаких инструментов не требуется
Возможна чрезвычайно сложная внутренняя геометрия.
Быстрое прототипирование и гибкость производства
Производство напрямую из цифровых источников
Технология струйной печати с использованием связующего вещества и песка позволяет использовать такие материалы, как кремнеземный и керамический песок, и может применяться для литья алюминия , чугуна, стали и магния.
3. Основные преимущества литья в песчаные формы с использованием 3D-печати
3.1 Свобода дизайна
Для традиционного литья в песчаные формы требуется:
Углы уклона
Простые заключительные строки
Ограниченная внутренняя геометрия
С помощью 3D-печати инженеры могут создавать:
Сложные внутренние каналы
Подрезки и органические формы
Интегрированные основные узлы
Легкие оптимизированные конструкции
Это позволяет проектировать детали, ориентируясь на производительность, а не на технологичность производства.
3.2 Более быстрые производственные циклы
Цифровое литье в песчаные формы значительно сокращает сроки выполнения заказов:
Изготовление выкроек: дни вместо недель.
Изготовление пресс-форм: часы вместо ручной сборки.
Итерация: немедленное обновление САПР.
Внесение изменений в конструкцию больше не требует перестройки физического оборудования.
3.3 Снижение затрат
3D-печать исключает или уменьшает:
Стержневые ящики
Инструментальная оснастка
Время обработки на станке с ЧПУ
Ручной труд при сборке выкроек
Это особенно ценно для:
Мелкосерийное производство
Отливка прототипа
Детали, изготовленные на заказ или в единственном экземпляре.
3.4. Основная консолидация и сокращение объемов сборки
Традиционное литье в песчаные формы часто требует сборки нескольких стержней. При использовании струйной печати связующим веществом:
Несколько сердечников могут быть объединены в одну печатную конструкцию.
Ошибки сборки исключены.
Улучшается стабильность литья
Трудозатраты сокращаются
3.5 Улучшенная итерация и разработка продукта
Цифровые рабочие процессы позволяют проводить быстрое тестирование:
Несколько вариантов дизайна можно печатать параллельно.
Корректировки, внесенные в САПР, могут быть выполнены мгновенно.
Циклы обратной связи значительно сокращаются.
Это делает литье в песчаные формы более совместимым с современными циклами разработки продукции.
4. Применение литья в песчаные формы с использованием 3D-печати
Формы и шаблоны для 3D-печати из песка широко используются в:
Промышленное производство
Блоки двигателя
Корпуса клапанов
Компоненты турбины
Автомобильная промышленность:
Легкие структурные компоненты
Пользовательские прототипы
Инструменты для отделки салона и сидений
Аэрокосмическая индустрия
Комплексные корпуса
Облегченные оптимизированные детали
Высокопроизводительные прототипы
Промышленное обслуживание
Запасные части для устаревшего оборудования
Производство запасных частей по запросу
5. Материалы и технологии струйной песочной печати с использованием связующего вещества.
В системах струйной печати используются:
Кварцевый песок (наиболее распространенный)
Керамический песок (для повышения термостойкости)
Специализированные связующие вещества, такие как фурановые или фенольные смолы.
Эти связующие вещества наносятся выборочно для соединения слоев песка без нагрева, создавая прочные, но изнашиваемые формы для литья.
Ключевые технические соображения включают в себя:
контроль толщины слоя
Прочность связующего и термическая стабильность
Распределение частиц песка по размерам
Оптимизация качества поверхности
6. Влияние на отрасль и ее трансформация
Внедрение технологии литья в песчаные формы с использованием 3D-печати меняет облик литейных заводов по всему миру:
Снижение зависимости от квалифицированной рабочей силы
Более быстрое реагирование на запросы клиентов.
Переход от производства с использованием оснастки к цифровому производству
Повышение конкурентоспособности малых и средних литейных предприятий.
Теперь производители могут изготавливать сложные отливки без вложений в дорогостоящую инструментальную инфраструктуру, что позволяет создавать более гибкие и масштабируемые модели производства.
Заключение
3D-печать коренным образом меняет литье в песчаные формы, заменяя традиционную оснастку цифровым созданием моделей и струйной печатью песчаных форм с использованием связующего вещества. Независимо от того, используются ли напечатанные модели или полностью напечатанные формы, эта технология обеспечивает:
Более быстрое производство
Снижение затрат
Большая свобода дизайна
Улучшена скорость итераций
Снижена сложность сборки
По мере того как литейные производства продолжают цифровизироваться, литье в песчаные формы превращается из ремесленного процесса в высокогибкую, управляемую программным обеспечением производственную систему, открывающую новые возможности для инноваций в производстве металлических компонентов.
Донгрун Кастинг имеет 20000 квадратных метров производственных помещений и 200 производственного и испытательного оборудования. От предложения и проектирования оснастки до литья и окончательной обработки — мы можем работать с вами на каждом этапе. Мы обслуживаем широкий спектр отраслей: от корпораций из списка Fortune 500 до малых и средних OEM-производителей. Наша продукция включает в себя Автомобильная и грузовая промышленность, Электроэнергетика и связь, измерение Системы, Гидравлическая промышленность, Медицинский приборs, Освещение, Давление топлива и газа и Детали мебели.
Более подробная информация: www.dongruncasting.com