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No JS, geralmente temos essa demanda: fazer um corpo de bomba de 50 kg com uma estrutura complexa. Se todo o bloco de metal for cortado e processado, o desperdício de material e custo é tremendo.Fundição de areia, uma tecnologia centenária que pode ser considerada como o ancestral do elenco, usa a areia mais comum como um molde para "moldar" diretamente o metal fundido em suas partes complexas desejadas.

O processo é muito simples:

• Primeiro, fazemos um modelo de sua parte em metal ou madeira. Coloque -o em uma caixa de areia especial, encha -a com areia preparada e embale.
• Em seguida, remova o modelo com cuidado e a cavidade da peça na forma exata é deixada na areia.
• Em seguida, despeje o metal derretido fervente nele, deixe esfriar e fique sólido, bata na areia, e a parte está fora.

Veja bem, o dinheiro e a dica de economia de material neste caso é que o molde de areia é descartável e pode criar formas complexas.

Esse processo em nosso workshop é usado todos os dias. É mais adequado para fazer peças grandes em tamanho, de forma complexa e não querem desperdiçar muito material, como grandes cartuchos de bombas,corpos de válvula, cilindros de motor, etc. Embora a experiência seja necessária na seleção, modelagem e vazamento de areia, é precisamente essa flexibilidade, economia e confiabilidade que permitiram que o elenco de areia mantenha um lugar nas indústrias de automóveis e máquinas com segurança.

Resumo da resposta central:

Característica	Fundição de areia	Elenco de investimento	Elenco de dado de alta pressão
Materiais de mofo	Areia (geralmente descartável).	Concha de cerâmica (descartável).	Moldes de aço (reutilizáveis).
Precisão dimensional	Em geral	Alto	Muito alto.
Suavidade da superfície	Áspero (exigindo processamento secundário).	Suave	Muito suave.
Custo de produção	Baixo (especialmente em termos de custo de molde).	Alto	O custo dos moldes é extremamente alto, mas o custo por peça é baixo.
Cenários aplicáveis	Componentes de cavidade internos grandes, paredes grandes, espessas e complexas.	Peças pequenas, complexas e de alta precisão.	Grande quantidade, paredes finas e peças de alta suavização.

Este artigo responderá às suas perguntas:

• Este guia o levará através das etapas completas do elenco de areia em detalhes.
• Analise o processo de fundição de areia verde principal e liste seus produtos típicos de fundição de areia.
• E use casos reais para explicar por que ainda é um processo chave insubstituível na fabricação industrial atual.

Por que confiar neste guia? A realidade do engenheiro de fundição JS da linha de frente

Como engenheiro de elenco da JS Company, o cliente enviou um pedido parafundição de areia de liga de alumínio. Devemos primeiro perguntar: onde essa parte será usada no final? Que quantidade de força ele suportará? Porque isso determina diretamente qual liga de alumínio usamos! Por exemplo, a liga A356 com fluidez particularmente boa é adequada para peças de paredes finas com formas complexas. Se a peça for submetida a alta força e precisar ser mais forte, você precisará mudar para outra nota mais difícil. Esta não é uma escolha aleatória.

Vamos falar sobre a areia molhada que usamos. Controlamos estritamente o teor de umidade com uma precisão de 0,1%. Sabemos que, se houver muita água na areia, quando a água quente de alumínio é derramada nela, o excesso de água se transforma instantaneamente em gás, resultando em bolhas e orifícios de areia no elenco, e todo o processamento será arruinado! Esta é a experiência obtida com as lições sangrentas.

O mesmo vale para escolher moldes para os clientes. Devemos usar madeira ou metal? Esta não é apenas uma questão de custo. Isso se baseia na previsão precisa das necessidades de longo prazo dos clientes.

Experiência é o melhor professor:

• Certa vez, ajudamos um fabricante de bomba de água a processar um grande corpo de válvula hidráulica, que era difícil de processar devido ao tamanho impreciso do canal de fluxo.
• Estudamos cuidadosamente o problema e finalmente sugerimos que eles substituíram a areia molhada original por umResina Areia endurecida por agentes químicos. A precisão dimensional do complexo canal de fluxo de cavidade interna foi significativamente melhorada. Dessa forma, o subsídio de corte do processamento subsequente foi reduzido em 60%, economizando tempo e custo.

"Como o líder da indústria de elenco, John Campbell, geralmente enfatiza: 90% da qualidade do elenco é determinada pelo estágio de preparação de moldes".

Este guia é o resultado de como nosso grupo de engenheiros de JS combina de perto esse tipo de profundo conhecimento científico material com a prática de processo de primeira linha. Não é uma teoria dos livros didáticos, mas uma cristalização da prática e da teoria no forno.

Princípio central: a arte de usar "espaço negativo"

Imagine pressionar uma pegada na praia, depois derramar água na pegada e a água se solidifica para formar uma forma de "pé".A essência do elenco de areia é semelhantePara isso, exceto que usamos areia de areia especial e metal fundido. Simply put, it is to use a solid "pattern" to create its "cavity" (negative space) in the sand, and then pour molten metal into this cavity. Depois que esfria, é a parte do metal que você deseja.

Este processo depende de três elementos básicos:

(1) Padrão:

Este é o ponto de partida do nosso trabalho, que é equivalente a um "substituto" para sua parte final. É um modelo físico feito de acordo com o desenho da peça, geralmente feito de madeira, plástico ou metal.

Ponto -chave: O padrão não é uma réplica 1: 1 da peça! Vamos aumentar o tamanho com antecedência ao projetar e precisamos calcular e reservar esse encolhimento com antecedência. Torne o padrão maior para que o tamanho da peça após o resfriamento esteja certo.

Além disso, a superfície do molde deve ser projetada com um ângulo de rascunho; caso contrário, o molde não poderá sair da areia suavemente depois de compactar o molde de areia.

(2) molde de areia:

Este é o nosso campo de batalha principal! Enterrado na areia de fundição especialEspecialmente preparado por nosso JS. Quando o molde é cuidadosamente retirado, a cavidade que precisamos é deixada no molde de areia.

Para facilitar a operação e garantir a qualidade das peças fundidas, o molde de areia geralmente é dividido em duas metades e colocado em uma caixa de areia dedicada:

• Caixa inferior (arrasto): colocado na metade inferior da caixa de areia, geralmente contém o contorno principal da peça.
• Caixa superior (Cope): colocada na metade superior da caixa de areia, cobrindo a parte superior da caixa inferior, formando uma cavidade completa e contendo um canal para derramar metal.

Depois de tirar o molde, as caixas de areia superior e inferior são combinadas e a cavidade no meio é o "molde oco" que queremos.

(3) fundição:

• Este é o nosso produto -alvo final. Despeje a alta temperatura derretidaMetal fundido no "molde oco"Da abertura no topo do molde de areia. O metal fundido preenche e flui na cavidade do molde e, eventualmente, esfria e endurece.
• Finalmente, desmonte a caixa de areia, retire as peças de metal formadas inicialmente e depois passa pela limpeza (removendo risers de derramamento, rebarbas flash, areia de superfície, etc.), inspeção e outros processos para obter o elenco.

O charme da fundição de areia está em que usa os materiais de areia mais básicos para replicar espaços complexos através de padrões, permitindo que o metal fluido se solidifique na forma necessária. Este método tem liberdade e economia de design extremamente altas e é particularmente adequado para a produção de peças únicas,pequenos lotes ou grandes peças complexas.

"Se você tem uma parte que deseja fazer o lançamento de areia, basta nos dar JS! Conhecemos melhor os truques, então vamos ajudá -lo a lançar seu próximo componente -chave".

Passo a passo: o processo completo de fundição de areia

Hoje, falarei com você com as palavras mais realistas sobre como uma parte do metal é transformada de um pedaço de madeira. Nesse processo, cada passo esconde nossa experiência e sabedoria.

Etapa 1: fabricação de padrões

Depois de obter o desenho da peça, o primeiro passo éfazer um modelo físico, que é o padrão. Os materiais são mais comumente madeira, plástico ou metal.

There are two key points here:

• Primeiro, o tamanho do padrão deve incluir a margem de encolhimento depois que o metal esfria e solidifica (por exemplo, a taxa de encolhimento da liga de alumínio é de cerca de 1,3%).
• Segundo, o padrão não pode ser feito para cima e para baixo e deve ser projetado com uma inclinação (geralmente 1-3 graus) para garantir que possa ser removido suavemente da areia compactada posteriormente.

Etapa 2: Fazendo o núcleo de areia

Se sua parte estiver vazia por dentro, como um tubo de água ou uma cavidade da válvula, o próprio padrão não pode formar esses "espaços negativos". Você precisará fazer um "núcleo de areia" agora.Usamos areia especial especial, adicione adesivos especiais para torná -lo difícil e coloque -o no meio do molde de areia.Quando nós lançamos, ele forma odentroforma da peça.

Etapa 3: Faça a caixa inferior

Tomamos uma caixa de areia inferior (chamada de "caixa inferior"). Primeiro, coloque a metade inferior do padrão constantemente na placa inferior da caixa de areia inferior.

Em seguida, use a areia de fundição especial preparada por JS (areia verde é a mais comum, que é uma areia úmida misturada com água e caulim) para encher cuidadosamente a caixa inferior e compactá -la uniformemente e completamente usando ferramentas ou dispositivos. Esta etapa é a base. Se a areia não for compactada, a cavidade por trás vai entrar em colapso facilmente.

Etapa 4: vire e construa a caixa superior

Gire a caixa inferior construída e o padrão como um todo, para que o fundo esteja voltado para cima. Remova a placa inferior para expor a superfície de despedida do padrão. Espalhe uma camada uniforme de areia de despedida sobre a superfície de despedida para impedir que a areia das caixas superior e inferior grude.

Em seguida, coloque a metade superior do padrão e prenda a caixa de areia superior. Neste momento, faremos o canal (portão) para a água de metal fluir e o local onde a água metálica finalmente surge (riser). Isso é chamadoo sistema de vazamento, e isso é muito crítico!

Etapa 5: Remoção de molde, redução do núcleo e fechamento de caixas

• Depois que a areia é compactada, você pode separar cuidadosamente as caixas de areia superior e inferior. Abrir. Remova suavemente o padrão da areia.
• Agora, uma cavidade que é precisamente uma impressão da peça é deixada no molde de areia.
• Se a peça exigir um núcleo de areia, coloque -o com precisão na posição reservada na caixa de areia inferior agora.
• Por fim, feche a caixa superior com precisão e suavemente na caixa inferior, prenda -a ou pressione -a com um objeto pesado para impedir que ele seja empurrado aberto pela água de metal durante o derramamento. Uma cavidade completa está pronta!

Etapa 6: derramando

Aí vem o destaque! Coloque o metal (por exemplo, areia de alumínio) que é quente quente no forno e transformado em água em um molde. Na fundição, a liga de alumínio geralmente é de 700-750 ° C) e é rapidamente derramada no molde de areia fechado através da porta até que a água de metal seja vista transbordando do riser. A temperatura e a velocidade desta etapa devem ser bem controladas. Muito rápido causará facilmente lavagem de areia, e muito lento pode causar defeitos frios.

Etapa 7: refrigeração e remoção de areia

Deixe a fundição esfriar de maneira natural e completamente solidificada no molde de areia. O período de resfriamento depende do tamanho, espessura da parede e natureza do metal na fundição. Após a solidificação, abra o dispositivo de travamento, destrua a caixa de areia e remova a maior parte da areia do elenco por vibração, batida, etc. caindo (Este processo é chamado de areia caindo). A fundição obtida após a queda de areia ainda tem o portão, o sistema de riser e a areia aderida. Reciclavamos a maior parte da areia de moldagem e areia do núcleo para reduzir custos.

Etapa 8: pós-processo do elenco

O elenco ainda está em uma condição bruta logo após sair da areia. Precisamos usar ferramentas de corte para remover o excesso de peças como o portão e o riser e usar ferramentas de moagem para limpar as rebarbas flash. Às vezes é necessário realizar jateamento de areia ou jateamento de tiro completamenteRemova a areia de aderência à superfíciee escala de óxido para obter uma superfície lisa. Finalmente, você recebe o elenco final que atende às suas necessidades.

"Veja bem, o processo de fundição de areia é seqüencial, modelo para molde de areia para derramar e esfriar, o que é um pouco semelhante um do outro. A experiência e o controle de uma etapa afetam diretamente a qualidade do produto acabado. No JS, estamos mais familiarizados com todos os problemas e truques nesse processo.

Análise de caso de combate real: fabricação de caixas de câmbio econômicas para máquinas pesadas

Como engenheiro encarregado deste projeto no JS, analisarei para você como nósTecnologia de fundição de areia usadaPara resolver com êxito o problema de fabricação de grandes caixas de câmbio para um fabricante de máquinas agrícolas.

Customer pain point: The high cost of welding and assembly

O cliente é um conhecido fabricante de máquinas agrícolas. A grande caixa de velocidades de um de seus principais tratores foi originalmente soldada junto com várias placas de aço grossas. Neste momento, eles enfrentaram desafios graves:

• Pressão de custo enorme: o processo original usou várias placas de aço grossas para soldar e formar, confiando em um grande número de soldadores altamente qualificados e horas de trabalho longas, resultando em altos custos unitários.
• Riscos de desempenho proeminentes: a solda se torna um ponto fraco de falha de fadiga, e o risco de rachadura é alto sob condições contínuas de carga pesada, ameaçando a vida e a confiabilidade do produto.
• A capacidade de produção encontra gargalos:Soldagem complexae os processos subsequentes de montagem limitam o ciclo de produção, dificultando atender às necessidades de crescimento do mercado.

Solução de JS: o elenco de areia alcança moldagem de uma peça

Analisamos cuidadosamente as necessidades centrais dos clientes e as conchas complexas e de alta resistência de uma maneira econômica e eficiente. Nós promovemos fortementeA solução de fundição de areia de ferro dúctil:

Por que escolher ferro dúctil?

Este material é incrível! A força está quase alcançando o aço, e a chave é que ela é particularmente absorvente de choque. É naturalmente adequado para resistência ao impacto e fadiga, e éMuito mais confiável do que as peças soldadas.

Design integrado:

Nós derrubamos completamente o design original de soldagem de retalhos. Usando nossa experiência em fundição de areia e tecnologia combinada de núcleo de areia, lançamos uma concha completa, costelas internas, orifícios do assento e circuitos de óleo embutidos ao mesmo tempo. O problema de soldagem e montagem é eliminado.

Eficiência de custos ganha-ganha:

Nossos moldes de fundição de areia são de baixo custo.Além disso, o processo de produção é mais fácil de usar o equipamento automatizado e a eficiência é aprimorada ainda mais, portanto o custo da unidade cai naturalmente.

Processo de fabricação	Custo de mofo/ferramenta	Custo de produção de peça única (peças grandes)	Velocidade de produção
Soldagem de placa de aço	Médio	Alto	Lento
Fundição de areia	Baixo	Baixo	Rápido (especialmente a granel).

Fonte: American Foundry Society AFS.

Resultados significativos: melhora abrangente em força, custo e confiabilidade

Quando o primeiro lote de caixas fundidas foi entregue aos clientes, os engenheiros analisaram a estrutura perfeita e o material denso, e sua primeira impressão foi de que eles não eram mais soldados juntos.

A implementação do plano alcançou resultados notáveis: eliminando soldas, otimizando a espessura da parede e melhorando significativamente a rigidez e a força gerais.

Benefícios econômicos excelentes:

• O custo de uma única peça caiu 45%: a economia de material e trabalho e melhoria de eficiência funcionam juntos.
• A eficiência da produção triplicou:Processo de fundição de areia(especialmente a areia de resina auto-endurecedor) é muito mais rápida que a soldagem complexa.

Leap de confiabilidade:

• A vida útil da fadiga aumentou> 50%: nenhuma concentração de tensão de solda + excelente resistência à fadiga do ferro dúctil.
• O custo das vendas do cliente custa muito reduzido: o problema do rachaduras de caixa foi completamente resolvido.

Insights da indústria e evidências autorizadas

Este caso confirma a natureza insubstituível do elenco de areia em cenários específicos.

"Como David C. Schmidt, ex-presidente da American Foundry Society (AFS), enfatizou: o valor central do elenco é transformar o potencial material em partes funcionais estruturalmente completas com a melhor relação custo-benefício, especialmente quando lidar com geometrias grandes e complexas".

O elenco de areia incorpora perfeitamente este conceito aqui:

Indicadores -chave	Plano de soldagem original	Solução de fundição de areia js (ferro dúctil)
Custo unitário	Referência (100%).	Reduzir em 45%.
Ciclo de produção	Referência (100%).	Encurte 67% (eficiência x3).
Vida	Referência (100%).	Aumentar> 50%.
Aplicabilidade	Lotes pequenos e médios.	Preferido para lotes grandes/únicos/pequenos.
Liberdade de design	Restrito pelo processo de soldagem.	Extremamente alto (lúmen/forma complexo).

Fonte: Relatório da indústria da American Foundry Society.

Para peças estruturais grandes, complexas e sensíveis a custos que não requerem precisão no nível de mícrons (como os requisitos de algunspeças de alumínio fundindo areia), o elenco de areia mostrou forte vitalidade com sua clássica liberdade e economia de design.

"Na JS, nos concentramos em entender profundamente as necessidades dos clientes e fornecer aos clientes as melhores soluções de fundição de areia com nosso profundo conhecimento material e experiência do processo. Se você tiver necessidades de componentes-chave grandes, complexos ou sensíveis a custos semelhantes, estamos muito felizes em discutir em profundidade".

Perguntas frequentes - Responda a mais perguntas sobre elenco de areia

1. Quais são as vantagens e desvantagens do elenco de areia?

Vantagens:

A maior vantagem é que o molde é relativamente barato e o tempo de preparação é curto. Ele tem poucas restrições ao tamanho e peso da fundição e pode fazer peças tão pequenas quanto dezenas de gramas ou tão grandes quanto dezenas de toneladas. E quase qualquer material metálico pode ser lançado com ele, especialmente bom em fazer peças com estruturas internas muito complexas.

Desvantagens:

A precisão e o acabamento da superfície da fundição serão piores e geralmente precisa ser processada posteriormente. Além disso, a eficiência da produção não é muito alta e é um pouco difícil automatizar totalmente a produção com máquinas. Além disso, não é adequado para peças com paredes particularmente finas.

2. Quais produtos geralmente são produzidos pelo elenco de areia?

A fundição de areia tem uma ampla gama de aplicações. Como o bloco do motor e a cabeça do cilindro no carro, os tubos de água e as válvulas usadas na engenharia municipal e o corpo da bomba, base de ferramentas de máquinas grandes, caixa da caixa de engrenagens e outras peças com tamanho grande, estrutura relativamente complexa e certa resistência necessária no campo industrial, muitas delas são produzidas pelo elenco de areia, especialmente quando a forma é relativamente complexa, é bastante adequada.

3. Casting de areia vs fundição de investimento (método de cera perdida): Qual é a diferença?

Como engenheiro da JS Company, deixe -me falar sobre a diferença central entre elenco de investimento e elenco de areia:

Fundição de areia:

Usamos um "padrão" que pode ser usado repetidamente para pressionar a cavidade na areia. A vantagem é que o molde é barato e rápido de fazer. Mas a desvantagem é que a precisão do tamanho e o acabamento da superfície das peças feitas serão um pouco piores.

Elenco de investimento (método de cera perdida):

Ele usa um molde de cera descartável, que é revestido com pasta de cerâmica para fazer uma cavidade e, em seguida, a cera é derretida. O molde obtido dessa maneira é muito preciso, portanto a fundição possui precisão extremamente alta e acabamento superficial. No entanto, o preço é de alto custo e processo complicado.

O elenco de areia busca econômico e versátil e pode processar grandes peças e cáries complexas. O elenco de investimentos busca superfícies e tamanhos extremamente finos, adequados para peças com requisitos particularmente altos.

Resumo

Embora o elenco de areia tenha uma longa história, ele ainda ocupa uma posição importante na indústria moderna, com sua flexibilidade única e vantagens de custo. Isso prova que com areia aparentemente comum eDesign de engenharia razoável, componentes principais fortes e confiáveis ​​ainda podem ser feitos.

Você já encontrou essas situações em seu projeto?

• Precisa criar um componente forte, em forma de complexo e controlar o custo.
• Ainda preocupado com o alto custo de usinagem ou a qualidade instável das peças soldadas.

Não hesite em falar conosco:Nossa equipe JS tem mais de dez anos de rica experiência em elenco! Examinaremos cuidadosamente suas necessidades e projetos, faremos uma avaliação e análise abrangentes e ajudaremos a determinar se a fundição de areia é a solução mais adequada para o seu projeto.

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