Каков процесс кастинга? –www.findtop.com

Что такое процесс кастинга

1. Определение процесса

Литье — это производственный процесс, при котором жидкий материал заливают в форму, содержащую полую полость заданной формы, дают ему затвердеть, а затем готовую деталь удаляют. Затвердевший материал, часто металл, принимает форму полости формы. Литье чаще всего используется для металлических деталей: расплавленный металл заливают в форму и дают ему остыть и затвердеть. Этот процесс позволяет экономично производить сложные, высокопроизводительные металлические компоненты с точностью, универсальностью и свойствами материала, которые часто не могут быть достигнуты другими методами изготовления. Таким образом, литье является невероятно важным процессом в промышленном производстве.

2. Принципы процесса

Принципы литья основаны на необходимости удерживать горячий расплавленный материал внутри формы при его переходе из жидкого состояния в твердое. Первым этапом является создание формы с полостью, стержнями и литниковой системой из высокотермостойких материалов, обычно формовочного песка, металла или эпоксидной смолы. Форма спроектирована так, чтобы быстро заполняться металлом, а затем передавать тепло, благодаря чему металл затвердевает из жидкого состояния в твердое с правильной зернистой структурой.

Далее выбранный металл плавится при высоких температурах в печи до расплавленного состояния. Обычными литыми металлами являются сплавы железа, алюминия, стали и магния. Жидкий металл заливают или впрыскивают в полость формы и дают остыть и затвердеть в форме. Форма выдерживает большие усилия и тепло во время затвердевания, поскольку металл слегка сжимается. После того, как металл и форма достигают комнатной температуры, окончательную отливку отделяют от формы. Вторичные операции отделки могут потребоваться для очистки и проверки отливки.

3. Оборудование и инструменты

Для литья требуется специально разработанное оборудование и инструменты для работы с горячим металлом и выдерживания формовочных усилий:

• Печи нагревают металлы до точки плавления, используя топливо, электрическое сопротивление или индукцию. Сосуд содержит расплавленный металл.
• Инструменты для лепки формируют песчаные формы из многоразовых лекал. Модели могут быть деревянными, металлическими или пластиковыми.
• Опоки для форм содержат и формируют формовочный песок вокруг половин модели.
• Инструменты для изготовления стержней изготавливают песчаные стержни, образующие внутренние пустоты формы.
• Машины для литья под давлением впрыскивают металл в постоянные металлические формы.
• При литье по выплавляемым моделям используются восковые модели, встроенные в керамические покрытия из суспензии.
• Литерные/подъемные элементы подают расплавленный металл в полость формы.
• Инструменты для очистки, такие как дробеструйная очистка, шлифовальные машины и резаки, удаляют отливки.
• Инструменты контроля проверяют размеры и качество формы/отливки.

1. Области применения

Литье позволяет производить компоненты практически во всех отраслях промышленности благодаря своей универсальности, эффективности и способности создавать сложные формы. Некоторые основные области применения включают в себя:

• Автомобильная промышленность. Блоки двигателей, головки цилиндров, колеса и картеры трансмиссии являются примерами крупногабаритных литых автозапчастей.
• Аэрокосмическая промышленность: литые лопатки турбин, коробки передач, компоненты реактивных двигателей и детали планера.
• Защита: основное военное оборудование, такое как артиллерия, броня, гильзы для боеприпасов и т. д., зависит от литья.
• Инфраструктура: литые крышки люков, трубы, клапаны, насосы и железнодорожный состав.
• Сельское хозяйство: отливки компонентов трактора, таких как корпуса и шкивы.
• Товары народного потребления: Литье ювелирных изделий, музыкальные инструменты, мебельная фурнитура.
• Медицина: зубные коронки, ортопедические имплантаты и хирургические инструменты.

Литье позволяет производить компоненты практически в любой отрасли промышленности в соответствии с точными инженерными требованиями из широкого спектра металлических материалов.

5. Преимущества и ограничения

• Преимущества:
• Сложные детали сетчатой ​​формы изготавливаются легко. Никакой механической обработки не требуется.
• Возможности массового производства для больших объемов при меньших затратах.
• Многие сплавы трудно изготовить, иначе их можно отлить.
• Более точный контроль микроструктуры, чем у кованого металла.
• Сложные, высокоточные детали, отлитые целиком.
• Объединяет детали/функции в один компонент.
• Ограничения:
• Высокие стартовые затраты на инструменты и оборудование.
• Конструктивные ограничения, позволяющие удалять плесень.
• Ограничения по размеру основаны на мощности оборудования.
• Часто более низкая прочность, чем у кованого металла.
• Требуется послеоперационная очистка и осмотр.
• Распространенные дефекты, такие как пористость и включения.

5. Параметры процесса

Многочисленные взаимозависимые параметры влияют на качество отливки, производительность и экономику. К ним относятся:

• Материал и конструкция формы – влияют на текучесть металла, теплопередачу и качество поверхности.
• Состав сплава – определяет свойства, температуру плавления и текучесть.
• Обработка расплава – дегазаторы уменьшают газовые дефекты; инокулянты очищают зерно.
• Температура заливки – более высокие температуры улучшают текучесть, но увеличивают усадку. Требуется правильный перегрев.
• Температура пресс-формы: предварительный нагрев пресс-формы снижает термический шок и дефекты.
• Время и скорость наполнения – более быстрое заполнение улучшает заброс.
• Скорость охлаждения – более быстрое охлаждение дает более мелкие зерна, но существует риск возникновения горячих разрывов и деформации.
• Конструкция литников – должна способствовать полному заполнению формы, избегая при этом турбулентности.
• Поднимающиеся выступающие выступы подают жидкий металл в отливки по мере их усадки, чтобы предотвратить образование пустот.

Значительное тестирование используется для моделирования, прогнозирования и корректировки этих параметров для достижения оптимального качества.

7. Контроль качества

Литые изделия имеют множество потенциальных дефектов, что требует строгого контроля качества:

• Визуальный осмотр размеров, качества поверхности и очевидных дефектов.
• Цветная дефектоскопия выявляет трещины, разрушающие поверхность.
• Рентгеновское и компьютерное сканирование обнаруживают внутренние пустоты и пористость.
• Ультразвуковой контроль выявляет подповерхностные дефекты с помощью звуковых волн.
• Механические испытания определяют твердость, растяжение и ударные свойства.
• Металлография показывает микроструктуру, размер зерен и фазы.
• Химический анализ подтверждает правильный состав сплава.
• Испытания на герметичность и давление гарантируют надежность отливок.

Статистический контроль процесса отслеживает ключевые показатели процесса. Отливки подвергаются выборочным разрушающим испытаниям, чтобы сопоставить результаты неразрушающего контроля с общим качеством.

8. Развитие и тенденции

Литье — один из старейших известных процессов металлообработки, возникший более 6000 лет назад. Бронза и железо отливали инструменты, оружие и статуи передовой цивилизации на протяжении всей древней истории до средневековья. Современные процессы литья были усовершенствованы в 1800-1900-х годах, что позволило обеспечить массовое производство.

Последние тенденции сосредоточены на:

• Разработка высокопрочного и легкого сплава позволяет литым деталям заменять механически обработанные детали. Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и имплантаты стимулируют эти исследования.
• Сложные методы моделирования текучести пресс-формы и термического анализа точно прогнозируют результаты отливки.
• Ужесточен контроль качества в отношении проблем целостности отливок, таких как пористость. Были разработаны такие стандарты, как ASTM E505.
• Более широкое использование автоматических формовочных линий и роботов для более быстрого, дешевого и стабильного производства.
• Процессы непрерывного литья для повышения производительности на сталелитейных, медных и алюминиевых заводах.
• Методы литья по выплавляемым моделям были приняты для изготовления мелких деталей, таких как лопатки турбин. Быстрое прототипирование при литье.
• Вторичная обработка, такая как термообработка, HIP-обработка и механическая обработка, была принята для повышения точности и свойств.

1. Сферы деятельности

• Автопроизводители, такие как Ford и GM, используют литые блоки двигателей из алюминиевого сплава, поскольку отливки имеют сложную геометрию водяной рубашки и цельнолитые детали, которые трудно поддаются механической обработке. Другие компоненты двигателя, такие как головки, поршни и нагнетатели, также выигрывают от стратегического литья.
• Литые кобальт-хромовые сплавы позволяют экономично производить имплантаты для замены суставов с биосовместимыми свойствами, высокой прочностью и прямой геометрией суставов. Эти литые компоненты имплантатов гораздо лучше интегрируются с человеческой костью, чем изготовленные альтернативы.
• Из стальных отливок формируются массивные рамы ветроэнергетических установок, редукторы, генераторы, гондолы и другие конструкции, где литые детали обеспечивают необходимую жесткость, гашение вибраций и непревзойденные свойства сопротивления нагрузкам.
• Методом прецизионного литья по выплавляемым моделям производятся турбинные лопатки для реактивных двигателей из никелевого суперсплава с равноосным зерном и монокристаллические лопатки с высоким сопротивлением ползучести. В результате этого процесса литья достигаются сложные формы аэродинамического профиля и необходимые схемы охлаждения.

1. Заключение

Литье обеспечивает огромную гибкость материалов, свободу проектирования, точность и возможности экономии средств по сравнению с другими методами изготовления металлических деталей. Как процесс получения чистой формы, требующий минимальной механической обработки, литье обеспечивает высокую производительность и интегральные характеристики, которые невозможно реализовать другими способами. Поскольку большая часть современного инженерного мира полагается на литые металлические компоненты, литье останется важным промышленным процессом наряду с улучшением материалов, качества и автоматизации.