В современной быстро развивающейся сфере производства,литье в песок, как традиционный и хорошо зарекомендовавший себя процесс, глубоко интегрируется с передовыми технологиями 3D-печати, открывая совершенно новую главу трансформации.

В течение долгого времени при литье в песчаные формы для изготовления форм использовалось ручное или обычное механическое формование. Согласно отраслевой статистике, эффективность производства традиционного ручного формования обычно составляет от нескольких до дюжины изделий в час, что намного ниже требований современных автоматизированных производственных линий. Более того, точность ручного формования обычно можно контролировать только в пределах ±1 мм, что затрудняет производство изделий со строгими требованиями к точности, таких как прецизионные компоненты инструментов. Хотя механическое формование в определенной степени повышает эффективность, в условиях сложных и изменчивых конструкций отливок цикл разработки формы часто длится несколько недель или даже месяцев. Возьмем, к примеру, литейный завод по производству автозапчастей. Разработка нового типа пресс-формы блока двигателя заняла почти три месяца от проектирования до окончательной поставки и стоила целых 500 000 юаней. Как только конструкция продукта меняется, исходная форма практически выбрасывается, что приводит к огромным отходам. Кроме того, существуют узкие места в оптимизации внутренней структуры форм, изготовленных традиционными методами. Доля рыхлых участков внутри песчаных форм, изготовленных традиционными способами, может достигать 10–15%, что серьезно влияет на улучшение качества отливки.

3D-печать, также известная как аддитивное производство, создает трехмерные объекты путем наслаивания материалов на основе цифровых моделей. При применении литья в песчаные формы принцип работы заключается в наслаивании и затвердевании специально подготовленных песчаных материалов, таких как песчинки, связанные светочувствительной смолой, или песчаный порошок, смешанный с термоплавкими клеями, в соответствии с заданной компьютерной моделью.

По сравнению с традиционными методами 3D-печать дает много преимуществ литью в песчаные формы. Во-первых, значительно расширяется свобода проектирования, что позволяет легко изготавливать формы для отливок со сложными внутренними полостями, тонкими стенками и неправильными формами, которые трудно получить с помощью традиционных методов, таких как сложные песчаные формы с каналами охлаждения для лопаток авиационных двигателей. , где самая узкая часть канала может быть менее 2 мм, что открывает новые пути для разработки высокопроизводительных отливок. Во-вторых, это сокращает цикл разработки продукта. Нет необходимости в длительном процессе изготовления пресс-форм, а изменения конструкции могут быть немедленно отражены в печатной модели для быстрого повторения. Согласно отзывам одного научно-исследовательского предприятия по производству аэрокосмических компонентов, после внедрения 3D-печатного литья в песчаные формы цикл от проектирования до завершения первого прототипа сократился в среднем с 6 месяцев до 4 месяцев, при этом эффективность повысилась на более 30%. В-третьих, это снижает затраты, особенно при мелкосерийном и индивидуальном производстве. Это исключает высокую стоимость форм и точно печатает песчаные материалы в соответствии с реальными потребностями, сокращая количество отходов. Возьмем, к примеру, одного производителя высококачественного оборудования по индивидуальному заказу. При мелкосерийном производстве 50 отливок специальной конструкции, если используется традиционное литье в формы, себестоимость единицы продукции после распределения затрат на форму достигает 2000 юаней, тогда как для 3D-печатного литья в песчаные формы требуется всего 800 юаней, что дает снижение затрат на 60%.

Раньше выкройки в основном изготавливались из дерева, металла и т. д., а процесс производства был громоздким, а точность была ограниченной. В настоящее время 3D-печать позволяет напрямую печатать высокоточные шаблоны на основе моделей САПР. Точность размеров может достигать ±0,1 мм или даже выше, а качество поверхности хорошее, идеально повторяющее замысел проекта и обеспечивающее точную основу для последующего формования. Более того, параметры модели можно быстро настроить в соответствии с требованиями различных отливок. Например, один прецизионный литейный завод снизил процент брака, вызванный проблемами с точностью модели, с 8% до 2% благодаря 3D-печати моделей.

Заменяя традиционные методы формования, такие как трамбовка и механическое уплотнение, 3D-печать непосредственно формирует песчаные формы. Внутренние песчинки распределены равномерно, а компактность постоянная, что обеспечивает стабильность потока металлической жидкости во время заливки и уменьшает дефекты, вызванные турбулентностью. Данные исследований одной литейной лаборатории показывают, что стандартное отклонение внутренней компактности зерен песка в 3D-печатных песчаных формах снижается на 50% по сравнению с традиционным механическим формованием. Он может точно спроектировать положение и форму литников и стояков для оптимизации путей подачи металлической жидкости и выпуска газов, повышая производительность отливок. В качестве примера возьмем отливки тяжелого машиностроения, производимые одним крупным литейным заводом. После внедрения 3D-печатных песчаных форм процент выхода увеличился с 70% до 85%.

Благодаря высокой точности и оптимизированной структуре 3D-печатных песчаных форм процесс плавления позволяет более точно регулировать состав и температуру металлической жидкости в соответствии с требованиями отливки. Во время разливки металлическая жидкость плавно заполняет идеальную полость, снижая вероятность возникновения дефектов, таких как песчаные ямы и холодные замыкания, а также улучшая стабильность и надежность качества отливки. Экспериментальные данные одного научно-исследовательского института черной металлургии показывают, что частота таких дефектов, как песчаные отверстия и холодные замыкания, в отливках, изготовленных методом 3D-печатного литья в песчаные формы, снижается на 40–50 % по сравнению с традиционным литьем в песчаные формы.

Благодаря определенным характеристикам материалов для 3D-печатных песчаных форм работа по очистке песка относительно упрощается. Некоторые связующие теряют свою клейкость после высокотемпературной заливки, что облегчает отпадение формовочной смеси, снижает трудоемкость и временные затраты на очистители песка и повышает эффективность производства. Статистика одного литейного цеха показывает, что после внедрения 3D-печатных песчаных форм время очистки песка сократилось в среднем на 30%, а количество очистителей песка можно было соответственно сократить на 20%.

В аэрокосмической сфере ключевые компоненты определенной модели самолета использовали технологию 3D-печатного литья в песчаные формы и успешно производили отливки из алюминиевого сплава со сложными охлаждающими конструкциями внутри. При сохранении прочности вес был эффективно снижен. После испытаний вес был снижен на 15%, а цикл исследований и разработок сокращен более чем на 30%, что способствовало повышению летно-технических характеристик самолета. Вавтомобилестроение,На этапе пробного производства блоков двигателей использовались песчаные формы, напечатанные на 3D-принтере, чтобы быстро проверить осуществимость конструкции и сэкономить затраты на пресс-формы в сотни тысяч юаней. Возьмем, к примеру, разработку определенной новой модели автомобиля. Стоимость пресс-формы была снижена до 300 000 юаней, что ускорило запуск новой модели автомобиля.

Хотя 3D-печать демонстрирует большой потенциал в области литья в песчаные формы, она по-прежнему сталкивается с проблемами. С одной стороны, стоимость оборудования и материалов для 3D-печати относительно высока. В настоящее время цена основного промышленного оборудования для 3D-печати на рынке колеблется от 500 000 юаней до 2 миллионов юаней, а цена специальных материалов для песчаных форм также составляет от десятков до сотен юаней за килограмм, что ограничивает крупномасштабное применение небольших и средние предприятия. С другой стороны, скорость печати относительно низкая, и для крупномасштабного массового производства необходимо дальнейшее повышение эффективности. Однако с развитием технологий цена оборудования будет продолжать снижаться, а скорость печати увеличиваться. Ожидается, что в течение следующих пяти лет стоимость оборудования снизится на 30% - 50%, а скорость печати увеличится в 2 - 3 раза. Ожидается, что 3D-печать станет основной технологией литья в песчаные формы, дополняя традиционные процессы и продвигая литейную промышленность на более высокий уровень, обеспечивая более мощную техническую поддержку таким отраслям, как производство высококачественного оборудования и новые источники энергии, а также формируя более блестящее будущее для обрабатывающая промышленность.

Есть ли у вас потребность в изготовлении индивидуальных компонентов из ковкого чугуна? Нажмите здесь, чтобысвязаться с наминапрямую, и наша профессиональная команда предоставит вам персонализированные решения и высококачественноеотливки.