Литье по выплавляемым моделям и центробежное литье
В современном производстве процесс литья является ключевым звеном для превращения жидкого металла в твердые детали с определенными формами и свойствами. Как два важных метода специального литья, литье по выплавляемым моделям и центробежное литье играют незаменимую роль в различных областях, обладая уникальными принципами, областью применения и характеристиками отливок. Глубокое понимание разницы между этими двумя процессами имеет решающее значение для оптимизации конструкции изделий, повышения эффективности производства, снижения затрат и обеспечения качества продукции.
Сравнение типов плесени
1 Мир литья по выплавляемым моделям
На сайте литьё по выплавляемым моделямВыбор и изготовление форм напрямую влияют на качество и эффективность производства восковых форм. Обычно существует два типа форм для изготовления восковых отливок: Для мелкосерийного производства или отливок чрезвычайно сложной формы часто используются вырезанные вручную восковые формы. В это время не требуется дорогостоящих форм, а умелым мастерам нужно лишь создавать изделия с превосходным мастерством, но этот метод неэффективен и требует чрезвычайно высокой квалификации работников. В массовом производстве используются металлические формы, такие как алюминиевые или стальные. Эти металлические формы обладают высокой точностью и хорошей износостойкостью, что позволяет обеспечить точность размеров и качество поверхности восковых форм. Однако стоимость разработки металлических форм высока. Стоимость производства одного комплекта форм может составлять от десятков тысяч до сотен тысяч юаней, а для изготовления требуется профессиональное технологическое оборудование и специалисты. Кроме того, важным фактором является срок службы пресс-формы. Срок службы пресс-форм из алюминиевого сплава обычно составляет около 500-1000 штук, в то время как стальные пресс-формы могут достигать десятков тысяч штук, но они все равно нуждаются в обслуживании и ремонте после длительного использования, чтобы обеспечить их точность и производительность.
2 Секрет центробежных литейных форм
Формы для центробежного литья должны обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы выдерживать огромную центробежную силу, возникающую при высокоскоростном вращении. Обычные материалы для форм включают чугун, сталь или жаропрочные сплавы. Для производства стандартных отливок вращающихся тел, таких как трубы и цилиндры, чаще всего используются металлические формы. Такая форма обладает хорошей теплопроводностью и может быстро охлаждать и затвердевать расплавленный металл, повышая тем самым эффективность производства и качество поверхности отливки. Однако процесс изготовления металлических форм сложный и дорогостоящий. Кроме того, в процессе литья из-за многократных ударов высокотемпературного расплавленного металла и действия центробежной силы форма сильно изнашивается и нуждается в регулярном обслуживании и замене. В некоторых особых случаях, например, при производстве крупных отливок или отливок сложной формы, песчаные формы также используются в сочетании с центробежными процессами. Преимущества песчаных форм заключаются в низкой стоимости и гибкости производства, но из-за их относительно низкой прочности и теплопроводности они могут влиять на точность размеров и качество поверхности отливок, а эффективность производства относительно низка.
Сравнение стоимости и эффективности
1 Инвестиционное литье: Соображения стоимости, лежащие в основе высокой точности
1.1 Стоимость пресс-формы
Стоимость пресс-формы литьё по выплавляемым моделям показывает значительные различия при разных масштабах производства. При единичном или мелкосерийном производстве стоимость пресс-формы относительно низкая благодаря использованию восковых форм, вырезанных вручную, или простых методов изготовления пресс-форм, но этот метод имеет крайне низкую эффективность производства и с трудом удовлетворяет потребности крупносерийного производства. При крупномасштабном производстве для обеспечения точности и эффективности производства восковых форм требуются металлические формы. Стоимость разработки металлических форм высока, и комплект сложных металлических форм может потребовать инвестиций в размере от десятков тысяч до сотен тысяч юаней, что оказывает сильное финансовое давление на компанию на начальном этапе. Однако по мере увеличения партии продукции стоимость пресс-формы может быть распределена на большее количество изделий, и стоимость пресс-формы на единицу продукции постепенно снижается.
1.2 Производственный цикл
Производственный цикл литьё по выплавляемым моделям является относительно длительным. Весь процесс включает изготовление восковой модели, подготовку оболочки, депарафинизацию, обжиг, заливку, очистку от песка и последующую обработку. Среди них процесс подготовки скорлупы относительно громоздкий, требующий нанесения нескольких слоев огнеупорных материалов и длительной сушки. Время сушки каждого слоя обычно составляет 12-24 часа, а весь цикл производства скорлупы может достигать 5-7 дней. Кроме того, процессы депарафинизации и обжига также требуют строгого контроля температуры и времени для обеспечения качества оболочки и точности литья. Длительный производственный цикл не только увеличивает производственные затраты, но и влияет на скорость оборота капитала компании и скорость реагирования на запросы рынка.
1.3 Использование материалов и трудозатраты
Литье по выплавляемым моделям хорошо с точки зрения использования материала. Поскольку при литье в песчаные формы нет потерь, а расплавленный металл может полностью заполнить оболочку в процессе заливки, коэффициент извлечения металла обычно достигает 85%-95%. Тем не менее, затраты на оплату труда составляют большую долю в инвестиционном литье, поскольку этот процесс требует высокой квалификации работников в ключевых процессах, таких как сборка восковой формы и нанесение покрытия на оболочку, а также требует квалифицированных технических работников для работы. Расходы на обучение и заработную плату этих работников относительно высоки, поэтому затраты на оплату труда составляют 30% - 40% от общей стоимости.
1.4 Комплексная стоимость
Для небольших или сложных деталей удельная стоимость литья по выплавляемым моделям относительно высока. Это объясняется совокупным влиянием таких факторов, как сложность процесса, стоимость формы и трудозатраты, в результате чего стоимость литья по выплавляемым моделям в 2-3 раза превышает стоимость литья в песчаные формы. Однако в случае массового производства и чрезвычайно высоких требований к точности и качеству продукции стоимость литья по выплавляемым моделям можно эффективно контролировать за счет оптимизации процесса, повышения эффективности производства и снижения количества брака, а поскольку это позволяет сократить последующие этапы обработки, общая стоимость изделия снижается в целом.
2 Центробежное литье: Экономическое преимущество эффективного производства
2.1 Стоимость пресс-формы
Единовременные инвестиционные затраты на изготовление металлических форм для центробежного литья относительно высоки, особенно для крупных форм, процесс изготовления которых сложен и требует использования высококачественных материалов и современного технологического оборудования, поэтому стоимость формы относительно высока. Однако, поскольку центробежное литье в основном используется для массового производства стандартизированных отливок вращающихся тел, распределение стоимости формы на единицу продукции быстро снижается с увеличением производственных партий. По сравнению с литьем по выплавляемым моделям, преимущество центробежного литья в стоимости формы постепенно проявляется в случае крупномасштабного производства.
2.2 Производственный цикл
Производственный цикл центробежного литья короткий, что является одним из его существенных преимуществ. В процессе центробежного литья вращение формы позволяет расплавленному металлу быстро заполнить форму и затвердеть, а весь процесс обычно занимает от нескольких минут до нескольких часов. Например, при производстве небольших трубных отливок эффективность центробежного литья может достигать десятков штук в час и даже больше, что значительно повышает производственную мощность и способность предприятия поставлять продукцию на рынок. Сокращение производственного цикла не только снижает производственные затраты, но и позволяет предприятиям быстрее реагировать на рыночный спрос и повышает конкурентоспособность предприятий.
2.3 Использование материалов и стоимость рабочей силы
Центробежное литье также имеет хорошие показатели по использованию материалов. Поскольку оно не требует сложной системы заливки и стояков, снижается расход расплавленного металла на эти части и обеспечивается высокая производительность процесса. В то же время степень автоматизации центробежного литья относительно высока. В производственном процессе, за исключением звена заливки, требующего ручного управления, остальные звенья, такие как вращение формы и распалубка отливки, могут быть выполнены с помощью автоматизированного оборудования. Это делает долю трудовых затрат в общей стоимости низкой, обычно только 10% - 20%, эффективно сокращая расходы компании на оплату труда.
2.4 Комплексная стоимость
Для стандартизированных отливок вращающихся корпусов стоимость единицы продукции при центробежном литье низкая. Это объясняется тем, что центробежное литье имеет преимущества в распределении затрат на формы, производственном цикле, использовании материалов и трудозатратах, что позволяет достичь эффективности и низкой себестоимости при массовом производстве этих изделий. Например, при производстве таких изделий, как чугунные трубы, стоимость центробежного литья составляет всего 60% - 70% от стоимости литья в песчаную форму. Однако для отливок с асимметричной или сложной формой стоимость центробежного литья значительно возрастает из-за необходимости использования специальной оснастки и разработки технологического процесса и может даже превышать стоимость других процессов литья.
3 Как выбрать процесс?
3.1 Предпочтение отдается литью по выплавляемым моделям:
Требования: сложные формы, высокая точность, труднообрабатываемые материалы (например, авиационные лопасти, медицинские имплантаты);
Ограничения: к дорогостоящим деталям большого объема следует относиться с осторожностью (если только стоимость не снижается с помощью таких технологий, как 3D-печать восковых моделей).
3.2 Предпочтительно центробежное литье:
Требования: вращательно-симметричная структура, высокие механические свойства, крупносерийное производство (например, трубы, гильзы цилиндров);
Ограничения: не подходит для асимметричных или сложных деталей с внутренней полостью, а первоначальные инвестиции в пресс-формы высоки.
