מהם המאפיינים של מספר תהליכי יציקה נפוצים, ואילו יציקות מתאימות להם?

מָבוֹא

יציקה היא הטכנולוגיה המוקדמת ביותר לעיבוד תרמי מתכת שבני אדם שולטים בה, עם היסטוריה של כ-6,000 שנה. סין נכנסה לתקופת הזוהר של יציקות הברונזה בין השנים 1700 לפנה"ס לערך, והאומנות שלה הגיעה לרמה גבוהה מאוד. החומר לתבנית יכול להיות חול, מתכת או אפילו קרמיקה. בהתאם לדרישות, השיטות בהן נעשה שימוש ישתנו. מהם המאפיינים של כל תהליך יציקה? איזה סוג של מוצרים מתאימים לו?

1. יציקת חול

חומר יציקה: חומרים שונים

איכות היציקה: עשרות גרמים עד עשרות טונות, מאות טונות

איכות משטח היציקה: ירודה

מבנה יציקה: פשוט

עלות ייצור: נמוכה

היקף היישום: שיטות היציקה הנפוצות ביותר. יציקה ידנית מתאימה לחתיכות בודדות, קבוצות קטנות ויציקות גדולות עם צורות מורכבות שקשה להשתמש בהן במכונת יציקה. מידול מכונה מתאים ליציקות בינוניות וקטנות המיוצרות בקבוצות.

מאפייני תהליך: מידול ידני: גמיש וקל, אך בעל יעילות ייצור נמוכה, עוצמת עבודה גבוהה ודיוק מימד ואיכות פני שטח נמוכים. דוגמנות מכונה: דיוק ממדי ואיכות פני השטח גבוהה, אך השקעה גבוהה.

תיאור קצר: יציקת חול היא תהליך היציקה הנפוץ ביותר כיום בתעשיית היציקה. זה מתאים לחומרים שונים. ניתן ליצוק סגסוגות ברזליות וסגסוגות לא ברזליות עם תבניות חול. הוא יכול לייצר יציקות הנעות בין עשרות גרמים לעשרות טונות ומעלה. החיסרון של יציקת חול הוא שהיא יכולה לייצר רק יציקות עם מבנים פשוטים יחסית. היתרון הגדול ביותר של יציקת חול הוא: עלות ייצור נמוכה. עם זאת, מבחינת גימור פני השטח, מטאלוגרפיה יציקה וצפיפות פנימית, הוא נמוך יחסית. מבחינת דוגמנות, זה יכול להיות בצורת יד או בצורת מכונה. יציקה ידנית מתאימה לחתיכות בודדות, קבוצות קטנות ויציקות גדולות עם צורות מורכבות שקשה להשתמש בהן במכונת יציקה. מידול מכונה יכול לשפר מאוד את דיוק פני השטח ואת דיוק הממדים, אך ההשקעה גדולה יחסית.

2. יציקת השקעות

חומר יציקה: פלדה יצוקה וסגסוגת לא ברזלית

איכות היציקה: מספר גרם עד מספר קילוגרמים

איכות משטח היציקה: טובה מאוד

מבנה יציקה: כל מורכבות

עלות ייצור: בייצור המוני, הוא זול יותר מייצור מעובד לחלוטין.

היקף היישום: קבוצות שונות של יציקות דיוק קטנות ומורכבות של פלדה יצוקה וסגסוגות בנקודת התכה גבוהה, מתאימות במיוחד ליציקת יצירות אמנות וחלקים מכניים מדויקים.

מאפייני תהליך: דיוק ממדי, משטח חלק, אך יעילות ייצור נמוכה.

תיאור קצר: תהליך יציקת ההשקעה החל מוקדם יותר. בארצנו נעשה שימוש בתהליך יציקת ההשקעה בייצור תכשיטים לאצילים בתקופת האביב והסתיו. יציקות השקעה הן בדרך כלל מורכבות יותר ואינן מתאימות ליציקות גדולות. התהליך מורכב וקשה לשליטה, והחומרים בהם נעשה שימוש ונצרכים יקרים יחסית. לכן, הוא מתאים לייצור של חלקים קטנים בעלי צורות מורכבות, דרישות דיוק גבוהות או עיבוד אחר קשה לביצוע, כגון להבי מנוע טורבינה.

3. יציקת קצף אבודה

חומר יציקה: חומרים שונים

מסת יציקה: מספר גרם עד מספר טונות

איכות משטח היציקה: טובה

מבנה היציקה: מורכב יותר

עלות ייצור: נמוכה יותר

היקף היישום: יציקות סגסוגת מורכבות ומגוונות יותר בקבוצות שונות.

מאפייני תהליך: דיוק הממדים של יציקות גבוה, חופש העיצוב של יציקות גדול והתהליך פשוט, אך לבעירה דפוסית יש השפעות סביבתיות מסוימות.

תיאור קצר: יציקת קצף אבודה היא לקשר ולשלב דגמי פרפין או קצף הדומים בגודל ובצורה ליציקות לאשכולות דגמים. לאחר הברשה עם צבע עקשן וייבוש, הם נטמנים בחול קוורץ יבש ומרטטים לצורה, ויוצקים בלחץ שלילי כדי להפוך את מקבץ הדגם. שיטת יציקה חדשה בה הדגם מתאדה, המתכת הנוזלית תופסת את מיקום הדגם, ומתמצקת ומתקררת ליצירת יציקה. יציקת קצף אבודה היא תהליך חדש כמעט ללא שוליים ויציקה מדויקת. תהליך זה אינו דורש נטילת עובש, ללא משטח פרידה וללא ליבת חול. לכן, ליציקה אין הבזק, קוצים ושיפוע טיוטה, ומפחית את מספר הפגמים בליבת העובש. שגיאות מימד הנגרמות על ידי שילוב.

לאחד עשרה שיטות היציקה לעיל יש מאפייני תהליך שונים. בייצור יציקה, יש לבחור שיטות יציקה מתאימות ליציקות שונות. למעשה, קשה לומר שלתהליך היציקה הקשה לגידול יש יתרונות מוחלטים. בייצור, כל אחד גם בוחר את התהליך הרלוונטי ואת שיטת התהליך עם ביצועים בעלות נמוכה יותר.

4. יציקה צנטריפוגלית

חומר יציקה: ברזל יצוק אפור, ברזל רקיע

איכות היציקה: עשרות קילוגרמים עד מספר טונות

איכות משטח היציקה: טובה

מבנה יציקה: בדרך כלל יציקות גליליות

עלות ייצור: נמוכה יותר

היקף היישום: קבוצות קטנות עד גדולות של יציקות גוף מסתובבות ואביזרים לצינורות בקטרים ​​שונים.

תכונות תהליך: ליציקות דיוק ממדי גבוה, משטח חלק, מבנה צפוף ויעילות ייצור גבוהה.

תיאור קצר: יציקה צנטריפוגלית (יציקה צנטריפוגלית) מתייחסת לשיטת יציקה בה יוצקים מתכת נוזלית לתוך תבנית מסתובבת, ממלאים ומתמצקים ליציקה בפעולת הכוח הצנטריפוגלי. המכונה המשמשת ליציקה צנטריפוגלית נקראת מכונת יציקה צנטריפוגלית.

[מבוא] הפטנט הראשון ליציקה צנטריפוגלי הוצע על ידי ארצ'רדט הבריטי בשנת 1809. רק בתחילת המאה העשרים אומצה שיטה זו בהדרגה בייצור. בשנות ה-30 החלה ארצנו להשתמש גם בצינורות צנטריפוגליים וביציקות צילינדרים כמו צינורות ברזל, שרוולי נחושת, ספינות צילינדרים, שרוולי נחושת בעלי גב פלדה דו-מתכתי ועוד. יציקה צנטריפוגלית היא כמעט שיטה מרכזית; בנוסף, בגלילי פלדה עמידים בחום, חלקי צינורות פלדה מיוחדים ללא תפרים, תופים לייבוש במכונת נייר ואזורי ייצור אחרים, נעשה שימוש יעיל מאוד בשיטת היציקה הצנטריפוגלית. כיום יוצרו מכונות יציקה צנטריפוגליות ממוכנות ואוטומטיות, ונבנתה בית מלאכה ליציקת צינורות צנטריפוגלי ממוכן בייצור המוני.

5. יציקה בלחץ נמוך

חומר יציקה: סגסוגת לא ברזלית

איכות היציקה: עשרות גרמים עד עשרות קילוגרמים

איכות משטח היציקה: טובה

מבנה יציקה: מורכב (ליבת חול זמינה)

עלות ייצור: עלות הייצור של סוג מתכת גבוהה

היקף היישום: קבוצות קטנות, רצוי קבוצות גדולות של יציקות סגסוגת לא ברזליות גדולות ובינוניות, ויכולות לייצר יציקות דקיקות.

מאפייני התהליך: מבנה היציקה צפוף, תפוקת התהליך גבוהה, הציוד פשוט יחסית וניתן להשתמש בתבניות יציקה שונות, אך התפוקה נמוכה יחסית.

תיאור קצר: יציקה בלחץ נמוך היא שיטת יציקה שבה מתכת נוזלית ממלאת את התבנית ומתמצקת ליציקה בפעולת גז בלחץ נמוך. יציקה בלחץ נמוך שימשה בתחילה בעיקר לייצור יציקות סגסוגת אלומיניום, ובהמשך הורחב השימוש בה עוד יותר לייצור יציקות נחושת, יציקות ברזל ויציקות פלדה בעלות נקודות התכה גבוהות.

6. יציקת לחץ

חומר יציקה: סגסוגת אלומיניום, סגסוגת מגנזיום

איכות היציקה: מספר גרמים עד עשרות קילוגרמים

איכות משטח היציקה: טובה

מבנה יציקה: מורכב (ליבת חול זמינה)

עלויות ייצור: מכונות ותבניות ליציקה יקרות לייצור

היקף היישום: ייצור המוני של יציקות מסגסוגת לא ברזליות קטנות ובינוניות שונות, יציקות עם דופן דקיקות ויציקות עמידות בלחץ.

מאפייני תהליך: ליציקות דיוק ממדי גבוה, משטח חלק, מבנה צפוף, יעילות ייצור גבוהה ועלות נמוכה, אך העלות של מכונות ותבניות ליציקה גבוהה.

תיאור קצר: ליציקה בלחץ יש שני מאפיינים עיקריים: לחץ גבוה ומילוי מהיר של תבניות יציקה. הלחץ הספציפי להזרקה הנפוץ שלו נע בין כמה אלפים לעשרות אלפי kPa, או אפילו גבוה עד 2×105kPa. מהירות המילוי היא בערך 10 ~ 50m/s, ולפעמים היא יכולה להגיע אפילו ליותר מ 100m/s. זמן המילוי קצר מאוד, בדרך כלל בטווח של 0.01 ~ 0.2 שניות. בהשוואה לשיטות יציקה אחרות, ליציקת מתים יש את שלושת היתרונות הבאים: איכות מוצר טובה, דיוק מימדי גבוה של יציקות, שווה ערך בדרך כלל לרמה 6 עד 7, או אפילו עד רמה 4; גימור משטח טוב, בדרך כלל שווה ערך לרמה 5 עד 8; חוזק יש לו קשיות גבוהה יותר, וחוזקו בדרך כלל גבוה ב-25% עד 30% מזה של יציקת חול, אך התארכותו מופחתת בכ-70%; יש לו ממדים יציבים ויכולת החלפה טובה; הוא יכול ליצוק יציקות עם דופן דקה ומורכבות. לדוגמה, עובי הדופן המינימלי הנוכחי של חלקי יציקת סגסוגת אבץ יכול להגיע ל-0.3 מ"מ; עובי הדופן המינימלי של יציקות סגסוגת אלומיניום יכול להגיע ל-0.5 מ"מ; קוטר חור היציקה המינימלי הוא 0.7 מ"מ; וגובה הברגה המינימלי הוא 0.75 מ"מ.