Präzisionsguss (Feinguss) ist ein hochpräzises Gussverfahren, dessen Kosten von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden. Die Kunden stehen bei der Herstellung von Teilen vor unterschiedlichen Entscheidungen. Die Wahl des Verfahrens hängt in der Regel von den Fertigungsmöglichkeiten, der Machbarkeit des Produkts und den Kosten ab. Bei der Bewertung der Kosten des Präzisionsgießens können die Kosten für die verschiedenen Kunden aufgrund ihrer spezifischen Fertigungsanforderungen (z. B. die Anzahl der benötigten Teile) variieren. Bei der Entscheidung für eine Fertigungstechnologie müssen jedoch mehrere wichtige Kostenfaktoren berücksichtigt werden.

Im Folgenden werden die wichtigsten Kostentreiber aus der Sicht der Materialien, der Konstruktion, des Prozesses und der Ausrüstung analysiert und Vorschläge für die Kostenoptimierung gemacht:

 

1. Auswahl des Materials

Das ausgewählte Metall ist ein Kostenfaktor beim Präzisionsguss. Grundwerkstoffe und Legierungen variieren in ihrer Qualität. Daher ist selbst bei Verwendung desselben Metalls eine Legierung mit höherem Reinheitsgrad teurer als eine Legierung mit geringerem Reinheitsgrad. Die Kunden müssen in der Regel mehr Metall kaufen als tatsächlich benötigt wird, um die Teile gießen. Weitere Kostenfaktoren sind Knappheit und Verfügbarkeit. Schwierig abzubauende und zu verarbeitende Metalle schränken das Angebot ein und erhöhen damit die Kosten.

Im Folgenden sind die spezifischen Materialkosten aufgeführt:

 

1.1 Materialien für Wachsmodelle

Typen und Preise:

Zu den häufig verwendeten Wachsmodellen gehören Wachs auf Paraffin-Steinsäure-Basis (niedrige Kosten), Wachsmodelle für mittlere Temperaturen (z. B. Polyethylenwachs, hohe Präzision, aber 2-3 Mal teurer) und Wachsmodelle für hohe Temperaturen (z. B. keramische Wachsmodelle, die für komplexe Strukturen verwendet werden, höchste Kosten).

Importierte Hochleistungswachsmodelle können 1,5 bis 2 Mal mehr kosten als einheimische Materialien.

Verlustrate: Die Reparatur von Wachsmodellen und das Wachsrecycling führen zu einem Materialverlust von 5%-15%, wobei die Verluste bei komplexen Präzisionsgussteilen höher sind.

 

1.2 Schalenmaterialien

Feuerfeste Materialien:

Oberflächenmaterialien (z. B. Zirkoniumsand und Korund) sind 3-5 mal teurer als Trägermaterialien (z. B. Quarzsand). Hochlegierter Stahl Gussteile erfordern spezielle Materialien wie Yttriumoxid, was die Kosten erheblich erhöht.

Bindemittel (z. B. Wasserglas, Kieselsol): Kieselsol hat eine hohe Festigkeit, ist aber 4-6 Mal teurer als Wasserglas und hat eine lange Trocknungszeit, was die Effizienz beeinträchtigt.

Materialverbrauch: Der Materialverbrauch für mehrschichtige Schalen (in der Regel 5-10 Schichten) steigt mit der Größe und Komplexität des Gussteils. Die Materialkosten für Schalen können bei großen Teilen 20%-30% der Gesamtkosten ausmachen.

 

1.3 Metallische Werkstoffe

Legierungsarten:

Rostfreier Stahl und Hochtemperaturlegierungen (z. B. Nickelbasislegierungen) sind 3-10 mal teurer als gewöhnlicher Kohlenstoffstahl, während Edelmetalle (z. B. Titanlegierungen und Kobalt-Chrom-Legierungen) noch teurer sind.

Schmelzverluste:

Die Schmelzausbeute beim Feinguss liegt bei etwa 70%-85%, mit erheblichen Verlusten bei seltenen Legierungen.

 

2. Entwurfskomplexität

Das Design der Teile ist ein entscheidender Faktor, der die Kosten des Feingusses beeinflusst. Einfache Teilekonstruktionen ohne interne Kanäle, Löcher oder andere Merkmale tragen zur Senkung der Kundenkosten bei. Wenn die Teilegeometrien jedoch komplexer sind und komplizierte Kernkonstruktionen erfordern, muss das Anschnittsystem sicherstellen, dass das geschmolzene Metall alle notwendigen Bereiche erreicht, um qualitativ hochwertige, fehlerfreie Produkte zu erhalten. Diese zusätzlichen Schritte können die Produktionskosten erhöhen.

Komplexe Komponenten und große Teile können auch zusätzliche Kerne erfordern. Diese zusätzlichen Kerne können bereits zerbrechliche Wände (wie Langlöcher oder Schlitze) verstärken. Aufgrund der zusätzlichen Kerne und des komplexen Designs kann der Trocknungsprozess länger dauern, was die Produktion verlangsamt. All diese Faktoren erhöhen die Projektkosten.

3. Anforderungen an den Produktionsprozess, die Wärmebehandlung, die Oberflächenveredelung und die Prüfung

 

3.1. Entwicklung der Form

Komplexität der Form:

Für die Produktion von Einzelstücken und Kleinserien sind handgeschnitzte Wachsmodelle erforderlich, die zwar kostengünstig, aber ineffizient sind. Für die Massenproduktion sind Metallformen (z. B. Aluminiumformen, Stahlformen) erforderlich, deren Entwicklungskosten zwischen Zehntausenden und Hunderttausenden von Yuan liegen und 30%-50% der Anfangskosten ausmachen.

Schimmelpilz-Lebensdauer:

Mit Formen aus Aluminiumlegierungen können etwa 500-1000 Stück hergestellt werden, während mit Stahlformen Zehntausende produziert werden können. Häufige Formwechsel erhöhen die gemeinsamen Kosten.

 

3.2 Komplexität der Prozesse

Wachsmodellbau:

Komplexe Gussteile (z. B. Flugzeugschaufeln und Turbinenlaufräder) erfordern Wachsmodelle mit mehreren Modulen. Die manuelle Montage ist zeitaufwändig und macht 15%-25% der Arbeitskosten aus.

Vorbereitung des Schalenmaterials:

Kieselsol-Schalenmaterialien erfordern mehrere Beschichtungen und Trocknungszyklen (jede Schicht benötigt 12-24 Stunden Trocknungszeit), wobei ein Zyklus 5-7 Tage dauert. Dieser Prozess ist energieintensiv (z. B. erfordert er eine Werkstatt mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit), und auch die Arbeitskosten sind hoch.

Entparaffinieren und Brennen:

Bei der Dampfentparaffinierung werden etwa 500-800 kJ pro Kilogramm Wachs verbraucht, während elektrische Brennöfen eine Leistung von Hunderten von Kilowatt erreichen können, wobei die Energiekosten etwa 10%-15% betragen.

 

3.3 Nachbearbeitung

Sandstrahlen und Oberflächenbehandlung:

Hochdruckwasserreinigung und Sandstrahlverfahren verlängern die Bearbeitungszeit; Präzisionsteile müssen chemisch oder elektrolytisch poliert werden, was hohe Material- und Ausrüstungskosten verursacht.

Inspektionskosten:

Die Kosten für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP), wie Eindringprüfung, Röntgenprüfung und Koordinatenmessgeräte (KMG), machen in der Regel 5%-10% der Gesamtkosten aus und sind in stark nachgefragten Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt noch höher.

Jeder Hersteller hat seine eigenen Herstellungsverfahren und Technologien, um seine Betriebs- und Serviceanforderungen zu erfüllen. Die Preise variieren je nach den Fähigkeiten des Herstellers. Möglicherweise bieten sie auch bestimmte Technologien an, die den Kunden helfen, kostengünstige Lösungen zu finden.

Rapid-Prototyping-Services, Wärme- und Oberflächenbehandlungen sowie verschiedene Prüfanforderungen erhöhen die Teilekosten. Diese optionalen Dienstleistungen können die Qualität der Teile verbessern und sicherstellen, dass die Teile die Anwendungsanforderungen erfüllen. Viele Kunden entscheiden sich für diese Oberflächenbehandlungsdienste, weil sie wissen, dass sich die Vorabinvestition langfristig auszahlt.

Ningbo Suijin Machinery Technology Co, Ltd. ist auf die Herstellung verschiedener Präzisionsgussteile und maschinell bearbeiteter Teile spezialisiert, darunter Kohlenstoffstahl, legierter Stahl und Edelstahl, und kann Verbundwerkstoffe nach Zeichnung bearbeiten.