Støpe- og smiprosess

Kort beskrivelse:

Produkt detalj

Produktetiketter

Introduksjon av støpe- og smideler

Ved metallbearbeiding er støping en prosess der et flytende metall leveres inn i en form (vanligvis ved en smeltedigel) som inneholder et negativt inntrykk (dvs. et tredimensjonalt negativt bilde) av den tiltenkte formen.Metallet helles i formen gjennom en hul kanal som kalles en sprue.Metallet og formen avkjøles deretter, og metalldelen (støpegodset) trekkes ut.Støping brukes oftest for å lage komplekse former som ville være vanskelige eller uøkonomiske å lage med andre metoder.
Støpeprosesser har vært kjent i tusenvis av år, og har vært mye brukt til skulptur (spesielt i bronse), smykker i edle metaller og våpen og verktøy.Høyt konstruerte støpegods finnes i 90 prosent av varige varer, inkludert biler, lastebiler, romfart, tog, gruve- og anleggsutstyr, oljebrønner, apparater, rør, hydranter, vindturbiner, atomanlegg, medisinsk utstyr, forsvarsprodukter, leker og mer.

Tradisjonelle teknikker inkluderer tapt voksstøping (som kan deles videre inn i sentrifugalstøping, og vakuumassistanse direkte støping), gipsstøping og sandstøping.

Den moderne støpeprosessen er delt inn i to hovedkategorier: forbrukbar og ikke-forbrukbar støping.Det brytes ytterligere ned av formmaterialet, for eksempel sand eller metall, og hellemetoden, for eksempel gravitasjon, vakuum eller lavt trykk.

Smiing er en produksjonsprosess som involverer forming av metall ved bruk av lokaliserte trykkkrefter.Slagene leveres med en hammer (ofte en krafthammer) eller en dyse.Smiing klassifiseres ofte etter temperaturen det utføres ved: kaldsmiing (en type kaldbearbeiding), varmsmiing eller varmsmiing (en type varmbearbeiding).For de to sistnevnte blir metallet oppvarmet, vanligvis i en smie.Smidde deler kan variere i vekt fra mindre enn et kilo til hundrevis av metriske tonn. Smiing har blitt utført av smeder i årtusener;de tradisjonelle produktene var kjøkkenutstyr, maskinvare, håndverktøy, kantvåpen, cymbaler og smykker.Siden den industrielle revolusjonen er smidde deler mye brukt i mekanismer og maskiner der en komponent krever høy styrke;slik smiing krever vanligvis ytterligere bearbeiding (som maskinering) for å oppnå en nesten ferdig del.I dag er smiing en stor verdensomspennende industri

Utbrukbare støpe- og smideler

Utbrukbar formstøping er en generisk klassifisering som inkluderer sand-, plast-, skall-, gips- og investeringslister (tapt voksteknikk).Denne metoden for formstøping innebærer bruk av midlertidige, ikke-gjenbrukbare former.

Ulike prosesser for støping og smiing

Sandstøping
Sandstøping er en av de mest populære og enkleste støpetypene, og har vært brukt i århundrer.Sandstøping gir mulighet for mindre partier enn permanent formstøping og til en svært rimelig pris.Ikke bare gjør denne metoden det mulig for produsenter å lage produkter til en lav kostnad, men det er andre fordeler med sandstøping, for eksempel operasjoner i svært liten størrelse.Prosessen gir mulighet for støpegods som er små nok til å passe i håndflaten til de som bare er store nok for togsenger (en støping kan lage hele sengen for en jernbanevogn).Sandstøping lar også de fleste metaller støpes avhengig av hvilken type sand som brukes til formene.

Sandstøping krever en ledetid på dager, eller til og med uker noen ganger, for produksjon med høye produksjonshastigheter (1–20 stykker/time-form) og er uovertruffen for store deler.Grønn (fuktig) sand, som er svart i fargen, har nesten ingen delvektgrense, mens tørr sand har en praktisk delmassegrense på 2.300–2.700 kg (5.100–6.000 lb).Minimum delvekt varierer fra 0,075–0,1 kg (0,17–0,22 lb).Sanden bindes ved hjelp av leire, kjemiske bindemidler eller polymeriserte oljer (som motorolje).Sand kan resirkuleres mange ganger i de fleste operasjoner og krever lite vedlikehold.

Moldstøping
Moldstøping har blitt brukt til å produsere store symmetriske gjenstander som kanoner og kirkeklokker.Loam er en blanding av leire og sand med halm eller møkk.En modell av det produserte er dannet i et sprøtt materiale (chemise).Formen dannes rundt denne kjemien ved å dekke den med leirjord.Dette blir deretter bakt (brent) og chemise fjernet.Formen blir deretter stående oppreist i en grop foran ovnen for metallet som skal helles.Etterpå brytes formen av.Former kan dermed kun brukes én gang, slik at andre metoder foretrekkes til de fleste formål.

Gipsstøping
Gipsstøping ligner på sandstøping bortsett fra at gips brukes i stedet for sand som formmateriale.Vanligvis tar formen mindre enn en uke å forberede, hvoretter en produksjonshastighet på 1–10 enheter/time-form oppnås, med gjenstander så massive som 45 kg (99 lb) og så små som 30 g (1 oz) med meget god overflatefinish og tette toleranser.[5]Gipsstøping er et billig alternativ til andre støpeprosesser for komplekse deler på grunn av den lave kostnaden for gipsen og dens evne til å produsere nesten nettformede støpegods.Den største ulempen er at den kun kan brukes med ikke-jernholdige materialer med lavt smeltepunkt, som aluminium, kobber, magnesium og sink.

Skallstøping
Skallstøping ligner på sandstøping, men støpehulen er dannet av et herdet "skall" av sand i stedet for en kolbe fylt med sand.Sanden som brukes er finere enn sandstøpesand og blandes med en harpiks slik at den kan varmes opp av mønsteret og herdes til et skall rundt mønsteret.På grunn av harpiksen og finere sand gir det en mye finere overflatefinish.Prosessen er lett automatisert og mer presis enn sandstøping.Vanlige metaller som støpes inkluderer støpejern, aluminium, magnesium og kobberlegeringer.Denne prosessen er ideell for komplekse gjenstander som er små til mellomstore.

Investering støping
Investeringsstøping (kjent som tapt-voks-støping i kunsten) er en prosess som har blitt praktisert i tusenvis av år, med tapt-voks-prosessen som en av de eldste kjente metallformingsteknikkene.Fra 5000 år siden, da bivoks dannet mønsteret, til dagens høyteknologiske voks, ildfaste materialer og spesiallegeringer, sørger støpegodsene for at høykvalitetskomponenter produseres med de viktigste fordelene nøyaktighet, repeterbarhet, allsidighet og integritet.
Investeringsstøping får navnet sitt fra det faktum at mønsteret er investert, eller omgitt, med et ildfast materiale.Voksmønstrene krever ekstrem forsiktighet fordi de ikke er sterke nok til å motstå krefter som oppstår under formfremstillingen.En fordel med investeringsstøping er at voksen kan gjenbrukes.

Prosessen er egnet for repeterbar produksjon av nettformede komponenter fra en rekke forskjellige metaller og høyytelseslegeringer.Selv om den vanligvis brukes til små støpegods, har denne prosessen blitt brukt til å produsere komplette dørrammer til fly, med stålstøpegods på opptil 300 kg og aluminiumsstøpegods på opptil 30 kg.Sammenlignet med andre støpeprosesser som pressstøping eller sandstøping, kan det være en kostbar prosess.Imidlertid kan komponentene som kan produseres ved bruk av investeringsstøping inneholde intrikate konturer, og i de fleste tilfeller er komponentene støpt tilnærmet nettoform, så krever lite eller ingen omarbeiding når de er støpt.

Fordeler og ulemper med å smi deler

Smiing kan produsere et stykke som er sterkere enn en tilsvarende støpt eller maskinert del.Ettersom metallet formes under smiingsprosessen, deformeres dets indre korntekstur for å følge den generelle formen til delen.Som et resultat er teksturvariasjonen kontinuerlig gjennom hele delen, noe som gir opphav til et stykke med forbedrede styrkeegenskaper. I tillegg kan smiing oppnå en lavere totalkostnad enn støping eller fabrikasjon.Tatt i betraktning alle kostnadene som påløper i et produkts livssyklus fra anskaffelse til ledetid til omarbeiding, og tar i betraktning kostnadene for skrot, og nedetid og andre kvalitetshensyn, kan de langsiktige fordelene med smiing oppveie de kortsiktige kostnadsbesparelsene som støpegods eller fabrikasjoner kan tilby.

Noen metaller kan være smidde kalde, men jern og stål er nesten alltid varmsmidd.Varmsmiing forhindrer arbeidsherdingen som vil følge av kaldforming, noe som vil øke vanskeligheten med å utføre sekundære maskineringsoperasjoner på stykket.Selv om arbeidsherding kan være ønskelig under noen omstendigheter, er andre metoder for herding av stykket, slik som varmebehandling, generelt mer økonomiske og mer kontrollerbare.Legeringer som er mottagelig for nedbørsherding, som de fleste aluminiumslegeringer og titan, kan varmesmides, etterfulgt av herding.

Produksjonssmiing innebærer betydelige kapitalutgifter for maskiner, verktøy, anlegg og personell.Når det gjelder varmsmiing, kreves det en høytemperaturovn (noen ganger referert til som smia) for å varme blokker eller blokker.På grunn av størrelsen på de massive smihammerne og pressene og delene de kan produsere, samt farene som ligger i å arbeide med varmt metall, er det ofte nødvendig med en spesiell bygning for å huse operasjonen.Ved fallsmiingsoperasjoner må det tas forholdsregler for å absorbere støt og vibrasjoner som genereres av hammeren.De fleste smioperasjoner bruker metallformende dyser, som må være nøyaktig maskinert og forsiktig varmebehandlet for å forme arbeidsstykket riktig, samt for å tåle de enorme kreftene som er involvert.