內(nèi)部の "暗い傷 "の鋳造に隠されているような収縮は、一般的な、根絶することが困難な欠陥の伝統(tǒng)的な鋳造プロセスです。それは、鋳物の美しさに影響を與えるだけでなく、直接その強(qiáng)度と機(jī)械的特性を脅かすだけでなく。凝固過(guò)程の溶融金屬が體積収縮し、十分な液體金屬を補(bǔ)うことができない場(chǎng)合、鋳物や空洞の形成の表面になる、つまり、我々はしばしば収縮や収縮を言う! .
鋳物工場(chǎng)やエンジニアにとって、引け巣をなくすことは常に複雑な課題であり、従來(lái)の方法は経験に頼ることが多く、鋳型の設(shè)計(jì)、注湯システム、冷卻工程を試行錯(cuò)誤しながら調(diào)整してきました。 .しかし、アディティブ?マニュファクチャリング技術(shù)、特に工業(yè)用砂型3Dプリンティングの出現(xiàn)により、鋳物の設(shè)計(jì)と製造は革命を起こし、収縮の問(wèn)題を完全に解決する前例のない新しい方法を提供するようになった。
1.鋳造収縮の根本原因:従來(lái)の鋳型の幾何學(xué)的限界
3Dプリンターがどのように問(wèn)題を解決するのかを理解するためには、まず従來(lái)の鋳造の問(wèn)題點(diǎn)を深く分析する必要がある。引けが発生する主な原因は2つある:
- 収縮不足を補(bǔ)う: 鋳物が凝固して収縮する際、注湯システムと押し湯を通して、常に液體金屬を補(bǔ)給する必要がある。補(bǔ)充路が適切に設(shè)計(jì)されていなかったり、不十分であったりすると、補(bǔ)充が最も必要な部分に液體金屬を運(yùn)ぶことができず、結(jié)果としてボイドが発生する。 ?
- 不均一な凝固: 鋳物の異なる領(lǐng)域の冷卻速度が一定でない場(chǎng)合、熱が効果的に拡散することは困難であり、ホットジョイント(ホットスポット)が形成される。このホットスポットは最後に凝固した部分であり、周?chē)欷谓饘伽踏工毪?、液體金屬の補(bǔ)足がなくなり、引け巣が非常に形成されやすくなる。 ?
従來(lái)の鋳造では、鋳型と中子は、加工性と離型性によって形狀が制限される物理的な工具によって製造される。例えば、冷卻水経路のために開(kāi)けられた穴は直線にしかならない。 .このため、技術(shù)者が凝固プロセスを正確に制御するために、金型內(nèi)に複雑で灣曲したメイクアップ収縮溝やフォロースルー冷卻溝を設(shè)計(jì)することは難しく、収縮不良のリスクが高まります。 .
2.3Dプリンティング?ソリューション:金型やダイに「生命」を與える設(shè)計(jì)の自由度
産業(yè)用サンド3Dプリンターの主な利點(diǎn)は次のとおりです。デザインの自由歌で応える金型レス生産3次元CADファイルから直接、砂型や中子をレイヤーごとにプリントします。 .この特性は、従來(lái)のプロセスの幾何學(xué)的制限を根本的に打ち破り、以下のように収縮をなくすいくつかの強(qiáng)力な手段を提供する:
オプション1:正確な注入のための充填?収縮チャンネルの最適化
3Dプリンティング技術(shù)を使用することで、エンジニアは、機(jī)械加工性を考慮することなく、金型內(nèi)の最適なメイクアップ収縮システムを設(shè)計(jì)することができる。
- 一體型注入システム: 従來(lái)は、スプルーシステム(スプルーとライザーを含む)を別々に製作し、組み立てる必要がありました。3Dプリンティングでは、スプルーシステム全體、フィラーライザー、金型本體を一體でプリントすることができます。この統(tǒng)合された設(shè)計(jì)は、シームレスな接続とチャネルの正確なアライメントを保証し、組み立てエラーによる?yún)Эs不良のリスクを大幅に低減します。 ?
- 精密に設(shè)計(jì)されたフィラーライザー: 3Dプリンティングでは、鋳物のホットジョイント部分の上に引け巣ライザーを正確に設(shè)計(jì)して印刷することができ、凝固収縮によって生じる空隙を埋める溶融金屬の一定の流れを確保することができます。鋳物上部のオーバーフロー?ライザーが効果的にガスを排出し、鋳物の空隙欠陥を減少させることが示されている。 ?
- アンダーカットや複雑な構(gòu)造的障壁を排除する: 従來(lái)の製法では、複雑なアンダーカットや內(nèi)部通路があるため、複數(shù)の中子を組み立てる必要があり、組み立て誤差が大きくなるだけでなく、中子が外れたり、位置がずれたりしやすかった。3Dプリンティングでは、複數(shù)の個(gè)々の中子を複雑な一體型中子に組み合わせることができるため、組み立ての必要がまったくなくなり、鋳造の精度と品質(zhì)が向上する。 ?
オプション2:均一凝固のためのコンフォーマル冷卻
金型そのものについても、3Dプリンティングは同様に革命的である。以下はその例である。コンフォーマル冷卻(コンフォーマル冷卻)技術(shù)により、鋳物の表面輪郭に合わせて鋳型內(nèi)に冷卻溝を設(shè)計(jì)することができます。 .
- 原則: 従來(lái)の冷卻チャンネルは、直線狀に穴が開(kāi)けられているため、冷卻すべきすべての領(lǐng)域をカバーできず、鋳型の溫度が不均一になる。一方、コンフォーマル冷卻では、3Dプリンティングを使用して、曲線狀の蛇行した冷卻チャンネルを鋳型に組み込み、鋳物の表面にぴったりとフィットさせます。 ?
- アドバンテージだ: この設(shè)計(jì)は、より均一な冷卻をもたらし、金型の局所的な過(guò)熱のリスクを大幅に低減します。よりバランスの取れた溫度勾配は、凝固プロセスがより制御され、ホットジョイントの形成を根本的に減らし、ひいては収縮を防ぐことを意味する。形狀追従冷卻鋳型を使用することで、鋳型の冷卻中の溫度変化が18℃と低くなり、鋳物の反りのリスクが大幅に低減することが実証されています。 ?
オプション3:デジタル?シミュレーションと迅速な反復(fù)作業(yè)で問(wèn)題を未然に防ぐ
3Dプリントのデジタルワークフローは、エンジニアに生産に入る前の「試行錯(cuò)誤」の貴重な機(jī)會(huì)を提供する。 .
- 鋳造シミュレーションソフト: エンジニアは、鋳造シミュレーションソフトウェア(Cimatronなど)を使用して、溶融金屬の流動(dòng)と凝固をシミュレーションすることができます。シミュレーションの結(jié)果、収縮のリスクがあることが判明した場(chǎng)合、スプルーや押湯の位置を変えるなどして鋳型の設(shè)計(jì)を素早く調(diào)整し、再度仮想テストを行うことができます。 ?
- ラピッドプロトタイピングと反復(fù): 物理的なプロトタイプが必要な場(chǎng)合、3Dプリントは數(shù)時(shí)間から數(shù)日で金型やコアをプリントすることができます。これにより、エンジニアはわずかなコストとスピードで、設(shè)計(jì)を何度も繰り返し、検証することができます。この俊敏な開(kāi)発モデルは、高価な金型製作と長(zhǎng)い待ち?xí)r間を必要とする従來(lái)の鋳造では考えられません。 ?
3.不具合をなくすだけでなく、効率を飛躍的に高める
3D印刷技術(shù)の使用は、鋳造収縮の問(wèn)題を解決するために、製品の品質(zhì)向上だけでなく、ビジネス価値の一連のチェーンをもたらす:
- コスト削減: 3Dプリンティングは、高価な物理的な金型や工具を作る側(cè)面を排除することにより、生産コストを大幅に削減します。調(diào)査によると、3Dプリンティングは、従來(lái)の方法と比較して、最大50%-90%を節(jié)約することができます。 ?
- 納期を短縮する: 金型製作にかかる時(shí)間が數(shù)週間から數(shù)カ月から數(shù)時(shí)間に短縮され、企業(yè)は市場(chǎng)の需要により迅速に対応できるようになった。ある企業(yè)では、砂型3Dプリンターを使用することで、リードタイムを9週間短縮することができました。 ?
- スクラップ率の低減: 鋳型の精度と一貫性が大幅に改善され、人為的ミスや鋳型の磨耗による鋳造不良が減少し、スクラップ率が大幅に減少した。 ?
- プロセスを簡(jiǎn)素化する: 複數(shù)の部品を1つの統(tǒng)合部品に統(tǒng)合することで、複雑な組立工程が簡(jiǎn)素化され、熟練労働者への依存が軽減される。 ?
結(jié)論:3Dプリンター - 鋳造産業(yè)の「特効薬
鋳造収縮は孤立した技術(shù)的な問(wèn)題ではなく、複雑な設(shè)計(jì)と高精度の要件に直面した従來(lái)の鋳造プロセスが露呈した體系的な課題である。工業(yè)用砂型3Dプリンターは、そのユニークな技術(shù)的優(yōu)位性により、問(wèn)題を根源から解決する「治療法」を提供します。エンジニアにかつてない設(shè)計(jì)の自由度を與えることで収縮のリスクを排除し、最適化された?jī)?nèi)部構(gòu)造や冷卻システムの構(gòu)築を可能にする。 .
現(xiàn)代の鋳造企業(yè)の優(yōu)れた品質(zhì)、効率的な生産とコストの最適化を追求するために、3D印刷は、もはや使い捨ての "追加オプション "ではなく、キー技術(shù)の最初の機(jī)會(huì)を獲得するために市場(chǎng)での激しい競(jìng)爭(zhēng)の中で、産業(yè)の高度化を促進(jìn)する。それは機(jī)器の一部だけでなく、未來(lái)への "デジタル鋳造 "の橋に、以前の "鋳造の問(wèn)題 "が解決されるように! .