ریخته گری گریز از مرکز در مقابل ریخته گری شن و ماسه: کدام یک قوی تر است؟

ریخته‌گری گریز از مرکز در مقابل ریخته گری شن و ماسه مقایسه قدرت اغلب به چیزی ختم می شود که نمی توانید در برگه مشخصات ببینید: جایی که ناخالصی ها به آنجا ختم می شوند. من تیم های تدارکاتی را مشاهده کردم که یک آستین ریخته گری شن و ماسه را بر اساس هزینه ابزارآلات الگوی 2000 دلاری تایید کردند، اما 18 ماه بعد متوجه شدم که تخلخل در مقطع باعث شکست میدان در 200 ساعت شده است. 15000 دلار از دست رفتن تولید و گارانتی، پس انداز ابزارآلات را 5 برابر از بین برد. این واقعیت پشت شکاف استحکام کششی 10 تا 20 درصدی است که متالورژی ها به آن اشاره می کنند.

تفاوت واقعی فقط اندازه دانه نیست - فیزیک فرآیند است. ریخته‌گری گریز از مرکز، قالب را با سرعت 300-1500 دور در دقیقه می‌چرخاند و آخال‌ها را به سوراخ داخلی که ماشین‌کاری آنها را حذف می‌کند، مجبور می‌کند. ریخته گری شن و ماسه همان ناخالصی ها را در قسمت دیوار پخش می کند و در انتظار ترک خوردن تحت بار است. برای یک غلاف پمپ 50 کیلوگرمی، حجم سرسام‌آوری که در آن ریخته‌گری گریز از مرکز از ریخته‌گری شن و ماسه ارزان‌تر می‌شود، تقریباً 500 واحد است، با در نظر گرفتن نرخ ضایعات 1-5٪ برای تعمیر جوش و 3-5 میلی‌متر ضایعات اضافی ماشینکاری در هر صورت. اکثر خریداران هرگز این محاسبه هزینه کل زمین را انجام نمی دهند.

چرا ریخته گری گریز از مرکز ساختار دانه متراکم تری تولید می کند؟

ریخته‌گری گریز از مرکز دانه‌بندی ASTM 5-7 را تولید می‌کند که دو درجه ظریف‌تر از ریخته‌گری شنی است - که مستقیماً به افزایش 30 درصدی خستگی منجر می‌شود.

تفاوت از فیزیک شروع می شود. در ریخته گری گریز از مرکز، قالب با سرعت 300-1500 دور در دقیقه می چرخد. فلز مذاب توسط نیروی گریز از مرکز به سمت دیوار قالب پرتاب می شود - همان نیرویی که شما را در کارناوال سواری به دیوار می چسباند. این فشار فلز را مجبور می کند تا به سرعت از سطح بیرونی به داخل جامد شود.

چگونه چرخش ریزساختار ظریف‌تری ایجاد می‌کند

انجماد سریع در دیواره قالب باعث ایجاد هسته می شود - کریستال های بیشتری تشکیل می شوند، اما زمانی برای بزرگ شدن ندارند. نتیجه اندازه دانه ASTM 5-7 است. آن را با ریخته‌گری شن و ماسه مقایسه کنید، که در آن خنک‌سازی کندتر و کنترل نشده است: دانه‌ها به ASTM 3-5 می‌رسند، یعنی کریستال‌های کمتر و بزرگ‌تر با مرز دانه‌های ضعیف‌تر بین آنها.

مکانیسم دومی در کار است. با چرخش فلز، ناخالصی‌های سبک‌تر و حباب‌های گاز به سمت سوراخ داخلی حرکت می‌کنند. آنها در آنجا متمرکز می شوند زیرا نیروی گریز از مرکز مواد متراکم تری را به بیرون هل می دهد. آن لایه داخلی در پس پردازش ماشینکاری می شود. آنچه باقی می ماند یک منطقه بیرونی عاری از عیب و بدون تخلخل است که منتظر شروع ترک هستند.

اندازه دانه در مقابل زندگی خستگی

ساختار دانه ریزتر به معنای مرزهای بیشتر دانه در واحد حجم است. هر مرز به عنوان مانعی برای حرکت نابجایی تحت تنش چرخه ای عمل می کند - این دقیقاً نحوه انتشار ترک های خستگی است. موانع بیشتر = عمر خستگی طولانی تر. داده‌های تولید داخلی از Kbear Metal نشان‌دهنده افزایش قابل‌اندازه‌گیری 30 درصدی عمر خستگی برای حلقه‌ها و آستین‌های ساخته شده از طریق ریخته‌گری گریز از مرکز در مقایسه با ریخته‌گری شن و ماسه با ترکیب آلیاژی یکسان است.

این عدد زمانی اهمیت دارد که شما در حال تامین آستین پمپ، ژورنال بلبرینگ یا هر قطعه چرخشی هستید که خرابی به معنای زمان از کار افتادگی برنامه ریزی نشده و کار تعویض است. آستین شن و ماسه ای که در 200 ساعت به دلیل داخلی از کار می افتد تخلخل جمع شدگی هزینه تولید تنها 15000 دلار است - بدون احتساب خود قطعه یا تماس سرویس.

• اندازه دانه (ASTM): گریز از مرکز: 5-7 | ماسه: 3-5.
• میزان تخلخل: گریز از مرکز: <00.5% | شن و ماسه: 1-5٪.
• افزایش زندگی خستگی: سانتریفیوژ در مقایسه با شن و ماسه (حلقه/آستین) تا +30 درصد را تحویل می دهد.
• محل ناخالصی: گریز از مرکز: به دام افتاده در سوراخ (ماشینکاری شده) | شن و ماسه: از طریق مقطع توزیع می شود.

جایی که ریخته‌گری شن و ماسه همچنان برنده است - هزینه‌های اندازه، شکل و تنظیم

ریخته‌گری شن و ماسه بر اساس اندازه و هزینه راه‌اندازی برنده می‌شود، اما داستان هزینه کل بالای 500 واحد است.

مزیت هزینه الگوهای شنی

یک الگوی ریخته گری شن و ماسه بین 500 تا 10000 دلار هزینه دارد. یک قالب دائمی برای ریخته گری گریز از مرکز 10000 تا 100000 دلار است. این گسترش دلیل اصلی است که تیم های تدارکات به طور پیش فرض برای اجراهای کم حجم شن و ماسه انجام می دهند. ریخته گری شن و ماسه همچنین قطعات تا وزن 10000 کیلوگرم را انجام می دهد - ریخته گری گریز از مرکز حدود 10 تن برای مقاطع استوانه ای. برای محفظه ها یا براکت های بزرگ و پیچیده با هسته داخلی، ریخته گری شن و ماسه تنها گزینه است.

• هزینه ابزار آلات الگو: شن و ماسه: 500-10000 دلار | گریز از مرکز: 10000 تا 100000 دلار.
• حداکثر وزن قطعه: شن و ماسه: تا 10000 کیلوگرم | گریز از مرکز: ~ 10 تن (محدود شده توسط دینامیک چرخش قالب).
• پیچیدگی هندسی: شن و ماسه: دسته های داخلی، اشکال غیر استوانه ای | گریز از مرکز: فقط متقارن دورانی.

هزینه پنهان ماشینکاری و دوباره کاری

الگوی ارزان با اضافه کردن ماشینکاری گران به نظر می رسد. ریخته‌گری‌های ماسه‌ای برای رسیدن به بعد نهایی به 3 تا 5 میلی‌متر برداشت در هر سطح نیاز دارند. که باعث هدر رفتن زمان مواد و ماشین می شود. بدتر از آن، 1 تا 5 درصد از ماسه های ریخته گری دارای تخلخل هستند که نیاز به تعمیر جوش دارند. هر رد تخلخل باعث ایجاد دوباره کاری، بازرسی اضافی و خرابی های احتمالی در میدان می شود. یک غلاف پمپ شن و ماسه پس از 200 ساعت در یک کارخانه بچینگ بتن از کار افتاد و 15000 دلار هزینه تولید از دست رفت.

مهندسان ریخته‌گری Kbear Metal هر نقشه‌ای را قبل از تولید بررسی می‌کنند، محل قرارگیری رایزر و دروازه‌بندی را برای به حداقل رساندن تخلخل در ریخته‌گری شن و ماسه تجزیه و تحلیل می‌کنند. اما برای قطعات استوانه ای تحت تنش یا فشار بالا، تنها راه تضمین است <0تخلخل 0.5% برای تبدیل به ریخته گری گریز از مرکز است. نقطه سر به سر برای یک آستین معمولی 50 کیلوگرمی حدود 500 واحد است - پس از آن، کل هزینه ریخته گری گریز از مرکز (شامل صرفه جویی در ماشینکاری و کاهش ضایعات) بر ریخته گری شن و ماسه می گذرد.

• کمک هزینه ماشینکاری: ماسه: 3-5 میلی متر در هر سطح | گریز از مرکز: 1-2 میلی متر در هر صورت (منطقه بیرونی در حال حاضر بدون نقص).
• نرخ تخلخل: شن و ماسه: 1-5٪ نیاز به تعمیر جوش دارد | گریز از مرکز: <0.5 درصد
• حجم سرسام آور (آستین 50 کیلوگرم): سانتریفیوژ در حدود 500 واحد از شن و ماسه ارزان تر می شود که شامل دوباره کاری و ضایعات می شود.

مثال شکست میدانی: آستین ریخته گری شن و ماسه پس از 200 ساعت شکست خورد

یک پمپ شن و ماسه در 200 ساعت از کار افتاد و 15000 دلار هزینه تولید از دست رفت.

یک کارخانه بچینگ بتن در تگزاس یک پمپ شن و ماسه از یک تامین کننده ارزان قیمت نصب کرد. در 200 ساعت کار، آستین تحت فشار ترک خورد. داخلی تخلخل جمع شدگی - نامرئی بر روی سطح در طول بازرسی ورودی - شبکه ای از حفره ها را ایجاد کرده بود که به شکست خستگی تبدیل می شد. کارخانه دو شیفت تولید خود را از دست داد در حالی که خط بیکار بود. هزینه کل: 15000 دلار به تنهایی در زمان توقف، به اضافه قطعات جایگزین و کار.

چرا تخلخل باعث از بین رفتن قطعات استوانه ای تحت بار می شود؟

ریخته گری شن و ماسه به آرامی تحت نیروی گرانش سرد می شود. حباب های گاز و حفره های انقباض در داخل مقطع تشکیل می شوند که در نزدیکی مرکز دیواره های ضخیم متمرکز شده اند. در یک آستین استوانه ای تحت فشار یا چرخش، این حفره ها به عنوان افزایش دهنده استرس عمل می کنند. ترک از مرز خالی شروع می شود و از طریق دیوار پخش می شود. ریخته گری گریز از مرکز این مشکل را با چرخاندن قالب در 300-1500 RPM حل می کند. نیروی گریز از مرکز، فلز مذاب را به بیرون هل می‌دهد و گاز و آخال‌ها را در سوراخ داخلی به دام می‌اندازد، جایی که ماشین‌کاری آنها را حذف می‌کند.

نتیجه یک منطقه بیرونی بدون نقص با اندازه دانه‌های ASTM 5-7 است - دو درجه ظریف‌تر از ریخته‌گری‌های ماسه‌ای معمولی. این به معنی 10 تا 20 درصد بالاتر است استحکام کششی و تا 30٪ عمر خستگی بیشتر برای حلقه ها و آستین ها.

چگونه از این شکست در سفارش بعدی خود جلوگیری کنید

ابتدا، ریخته گری گریز از مرکز را برای هر قسمت استوانه ای که در معرض تنش یا فشار زیاد قرار دارد، مشخص کنید. آستین پمپ، ژورنال های بلبرینگ، فلنج های حلقه ای، سیلندرهای هیدرولیک. ریخته گری شن و ماسه نمی تواند تضمین کند <0تخلخل 0.5% در مقاطع متقارن محور. قوطی ریخته گری گریز از مرکز

دوم، اصرار کنید تست تخلخل قبل از حمل و نقل بررسی اشعه ایکس یا اولتراسونیک حفره های داخلی را که بررسی های بصری از دست می دهند، آشکار می کند. یک گزارش ساختار دانه در کنار گواهی مواد درخواست کنید تا بتوانید بررسی کنید اندازه دانه ASTM مطابق با الزامات طراحی شما است.

مجموعه محصولات ما را کاوش کنید.

خود را آپلود کنید طراحی قسمت و مشخصات بارگذاری ساختار دانه، خطر تخلخل و اقتصاد ریخته‌گری را بررسی می‌کنیم، سپس فرآیندی را توصیه می‌کنیم که از شکست قسمت شما در مزرعه جلوگیری می‌کند. با [email protected] تماس بگیرید.

محصولات ما را کاوش کنید →

نتیجه گیری

انتخاب بین ریخته گری گریز از مرکز و ریخته گری شن و ماسه به یک سوال ختم می شود: می خواهید ناخالصی ها به کجا ختم شود؟ ریخته‌گری گریز از مرکز آنها را به سوراخ می‌برد، جایی که ماشین‌کاری آنها را حذف می‌کند. ریخته گری شن و ماسه آنها را در سطح مقطع پراکنده می کند و منتظر تبدیل شدن به محل شروع ترک تحت بار هستند. همین تفاوت باعث ایجاد شکاف کششی 10 تا 20 درصدی و بهبود عمر خستگی 30 درصدی می شود.

• ریخته گری گریز از مرکز ارائه می کند <0تخلخل .5% در مقابل 1-5% برای ماسه.
• اندازه دانه ASTM 5-7 برای گریز از مرکز، دو درجه ریزتر از ماسه اجرا می شود.
• حجم سر به سر برای یک آستین 50 کیلوگرمی تقریباً 500 واحد است.

اگر از تجزیه و تحلیل فرآیند صرف نظر کنید و به طور پیش فرض ریخته گری شنی را انجام دهید زیرا الگوی هزینه کمتری دارد، شرط می بندید که تخلخل در قسمت شما ظاهر نمی شود. این شرط بندی در 1-5٪ مواقع شکست می خورد - و هر شکست باعث جوشکاری، دوباره کاری و یک تماس گارانتی میدانی می شود که پس انداز الگو را از بین می برد. هزینه انفعال یک آستین شن و ماسه است که در 200 ساعت از کار می افتد و هزینه تولید از دست رفته 15000 دلار است. نقشه قطعه و مشخصات بارگذاری خود را در Kbear Metal آپلود کنید. تیم مهندسی ساختار دانه، ریسک تخلخل و اقتصاد ریخته‌گری را بررسی می‌کند، سپس فرآیندی را توصیه می‌کند که از شکست قسمت شما در مزرعه جلوگیری می‌کند. با [email protected] تماس بگیرید.

سوالات متداول