Gieten - meer dan 6000 jaar oud en nog steeds algemeen gebruikt. Vooruitgang in de technologie van dit proces heeft het mogelijk gemaakt om hoogwaardige onderdelen te gieten met nauwe toleranties. CNC-bewerking is ook alomtegenwoordig, maar veel nieuwer. Heb je ooit overwogen om je gebruikelijke gietstukken te verspanen? Of misschien vraag je je af welke methode je moet kiezen om je project te realiseren? In dit artikel presenteren we twee productieprocessen en bespreken we de voor- en nadelen van elk. Roestvrij staal, nodulair gietijzer en ander materiaal hebben specifieke eigenschappen in het werkstuk. Hoe implementeer je de voordelen van plaatafmetingen? Is gieten of bewerken van roestvrij staal beter? Wat zijn de nadelen en voordelen? We schrijven hieronder over dit!
Wat is gieten?
Gieten is een oud ambacht dat nog steeds in veel vormen wordt gebruikt. Er zijn veel soorten gietstukken, maar ze gebruiken allemaal mallen. Gesmolten metaal wordt vervolgens in zo'n mal gegoten of geplaatst, waar het afkoelt en uithardt tot zijn uiteindelijke vorm. Kernen of inzetstukken kunnen complexe interne geometrieën creëren. Na uitharding wordt het onderdeel gereinigd en ondergaat het een warmtebehandelingsproces tot de gewenste oppervlakteafwerking. Soms omvat deze extra bewerking CNC-bewerking om nauwere toleranties te bereiken. Voorbeelden van dergelijke gietstukken zijn treinwielen, buspedalen, turbinewieken en motorblokken. Ze worden gebruikt in bijna elke industrie, waaronder de auto-industrie, luchtvaart, consumentenproducten en medische apparatuur. Gieten wordt toegepast op isothermisch gehard nodulair gietijzer.
Wat is CNC-bewerking en draaien?
CNC-bewerking, of CNC-draaien, behoort tot een productietechnologie die bekend staat als een subtractieve methode, wat betekent dat het snijgereedschap materiaal verwijdert om de gewenste geometrie te bereiken. Een computerprogramma dat code gebruikt, vertelt de machine waar te bewegen en hoe te snijden. Dit proces kan zeer nauwkeurige onderdelen produceren die bijna overal worden gebruikt. Metalen laptopbehuizingen, kleine onderdelen binnen mobiele telefoons, lucht- en auto-onderdelen, evenals hardware en gereedschappen worden geproduceerd met CNC-bewerking.
Productiemethode kiezen op basis van geometrie - CNC of gieten
Bij het ontwerpen van onderdelen begin je meestal met de productiemethode, zodat je realistische, haalbare kenmerken kunt plannen die goed passen bij de manier van werken. Aan de andere kant kan de functie van het onderdeel een bepaalde grootte, vorm of geometrie vereisen, wat op zijn beurt een specifiek productieproces kan dicteren.
CNC-bewerking en gieten zijn aangepast aan specifieke specificaties
Bijvoorbeeld, sommige projecten vereisen aanzienlijke verwijdering van materiaal uit het initiële metalen blok. Dit zou veel tijd kosten en leiden tot buitensporig materiaalverspilling, dus zo'n geval kan een goede kandidaat zijn voor gieten. Een goed voorbeeld zijn holle onderdelen met dunne wanden en grote holtes. Complexe figuren zijn ook goede kandidaten voor gieten, omdat ze complexe oplossingen en lange bewerkingstijden vereisen.
Gieten is een geweldig proces om het ontwerp van een enkel onderdeel of een heel ensemble te vereenvoudigen. In plaats van veel kleine onderdelen te bewerken en vervolgens te monteren, kun je het geheel in één keer gieten en veel montagestappen vermijden.
Echter, sommige functies zijn moeilijker te bereiken met deze methode. Ondersnijdingen of interne elementen zullen complex zijn en vereisen complexe vormen met kernen en inzetstukken. Gietstukken vereisen ook dat alle onderdelen een afschuining hebben. Voor CNC-bewerking zijn grote of ongewoon dikke onderdelen beter geschikt. Tijdens het gieten zijn deze geometrieën moeilijk te vullen en gelijkmatig te koelen. CNC-verspaning is ideaal voor dikke onderdelen die hoge precisie vereisen. Houd er echter rekening mee dat snijden snijkrachten kan creëren die het snijden bemoeilijken. CNC maakt gebruik van hardmetalen platen die in de snijzone werken.
Voordelen en nadelen
Naast verschillen in geometrie hebben giet- en bewerkingsprocessen hun voor- en nadelen.
Gieten - nadelen en voordelen
- Gieten vermindert materiaalverlies. In het proces wordt alleen het materiaal gebruikt dat nodig is om het eindproduct te maken, met een kleine hoeveelheid metaal die door de poorten, rails en geleiders stroomt. Overtollig materiaal kan gemakkelijk worden verwijderd en opnieuw worden gesmolten voor hergebruik in een ander deel.
- Het is ook een snel proces als de mal klaar is. Dit maakt het geschikt voor de productie van grote volumes. Wegwerpvormen worden gebruikt voor sommige soorten oplossingen. Echter, bij spuitgieten met een vaste vorm, dalen de tijd en kosten per onderdeel naarmate het volume toeneemt.
- Het kan ook een snel, herhaalbaar proces zijn. Herhaalbaarheid is belangrijk in productie, en gieten levert zeer vergelijkbare onderdelen op. Eenmaal gekozen voor de vorm en bewerking, kan elk detail precies hetzelfde worden gemaakt.
- Bij het spuitgieten van aluminium kunnen toleranties worden gehandhaafd tot +/- 0,25 mm tot 25,4 mm en 0,05 voor precisiegieten (0,01" tot 1" voor standaard en 0,002" voor precisie).
- Dit zal variëren afhankelijk van het materiaal. Aluminium heeft een hoger smeltpunt dan bijvoorbeeld zink, dus het vereist een hogere injectiedruk en over het algemeen een agressiever proces. Daarom kunnen bij het gieten van zink soms nog nauwere toleranties worden gehandhaafd.
CNC-bewerking - nadelen en voordelen
- Aan de andere kant zorgt CNC-bewerking voor een snellere terugverdientijd bij een kleiner aantal onderdelen. Er is geen noodzaak om te wachten op de productie van mallen. Alles wat je nodig hebt is een CAD-model, een CAM-programma en een CNC-machine.
- Veranderingen in het ontwerp zijn gemakkelijker met CNC-verspaning. Wanneer het concept voortdurend verandert, hoef je alleen maar het ontwerp te hermodelleren en het CAM-programma opnieuw te bewerken in plaats van het te herbouwen of opnieuw te maken.
- CNC-bewerking is ook een zeer herhaalbaar proces. Voor standaard metaalbewerking is 0,025 mm (0,001 inch) een redelijke verwachte tolerantie.
Gieten of bewerken?
Gezien de bovenstaande feiten, zou je gieten boven bewerking kiezen, of andersom?
Een paar belangrijke dingen om te overwegen zijn de ontwikkelingsfase, het aantal benodigde onderdelen, de variabiliteit van de eisen en de eerder besproken geometrie van de onderdelen.
- De ontwikkelingsfase heeft te maken met de mate waarin het ontwerp van de onderdelen voortdurend evolueert. Aan het begin van het ontwerpproces kan dit vele malen worden herhaald. In dit geval zou CNC-bewerking de betere keuze zijn vanwege de relatieve efficiëntie van veranderingen in dit proces.
- Het aantal benodigde onderdelen is ook belangrijk. Vroeger in het prototypingproces zijn er misschien niet veel onderdelen nodig, dus CNC-bewerking kan meer zin hebben.
- Een ander ding om te overwegen is de variabiliteit van je behoeften. Hoe vaak heb je deze onderdelen eigenlijk nodig? In het geval van fluctuerende vraag kan CNC-bewerking een betere oplossing zijn. CNC-bewerkte onderdelen zijn sneller beschikbaar, vooral naarmate de digitale transformatie vordert. Dit kan een goede economische optie zijn, omdat je ze kunt bestellen wanneer je ze nodig hebt, in plaats van te proberen te voorspellen wat je nodig zult hebben en te eindigen met overtollige voorraden.
- Je kunt gedwongen worden om een groter aantal onderdelen te hebben na het voltooien van het ontwerp en in productie. Op dit moment is gieten een goede keuze, omdat het beter geschikt is voor de productie van duizenden of meer onderdelen.
- Ten slotte telt de kwaliteit. CNC-bewerking kan nauwere toleranties op onderdelen handhaven, waardoor het een nauwkeuriger proces is. Precisie CNC-verspaning kan onderdelen produceren met een tolerantie van +/- 0,0002 inch, terwijl precisie aluminium gietstukken meer als 0,002 inch zijn. Als dit niveau van nauwkeurigheid uiterst belangrijk is voor jouw toepassing, kan CNC-bewerking de betere keuze voor jou zijn.
- Het productieproces hangt altijd af van de specifieke behoefte. Je kunt jezelf vinden met een unieke combinatie van eisen die je dwingt om creatief te zijn en innovatieve oplossingen te vinden.
CNC-bewerking is een zeer algemeen ambacht geworden, maar er is nog steeds ruimte voor gieten! Elke productiemethode heeft zijn voordelen. In plaats van business as usual te doen, probeer je project opnieuw te beoordelen om te zien of het beter geschikt is voor gieten of voor CNC-bewerking op basis van attributen zoals: de geometrie van het onderdeel, de hoeveelheid, kwaliteitsbehoeften en de planning.
Het voordeel van het bewerken van roestvrij staal met CNC
Factoren die CNC-bewerking beter maken dan het gieten van roestvrij staal.
Hier zijn enkele voorbeelden van CNC-bewerking van roestvrij staal die het een beter alternatief maken voor roestvrijstalen gietstukken.
- Geen malkosten: in tegenstelling tot gieten vereist CNC-bewerking geen mallen. CNC-machines voor het vormen van producten gebruiken verschillende snijgereedschappen die worden bestuurd door digitale computercode. Hierdoor kun je de kosten van gereedschap besparen.
- Productie op één plaats: CNC-bewerking kan worden toegepast op kleine en complexe onderdelenproductie. Echter, gieten heeft beperkingen die niet geschikt zijn voor het maken van complexe onderdelen. Het gebruik van gietstukken voor complexe producten kan leiden tot dimensionale fouten en ruwe oppervlakken.
- CNC-bewerking vindt plaats bij constante voedingen, geschikte gereedschappen en dimensionale codering met lage tolerantie, waardoor het efficiënt kan worden uitgevoerd voor complexe, maar nauwkeurige productie met roestvrijstalen producten.
- Snellere productiecyclus: CNC-bewerking van roestvrij staal is een sneller productieproces in vergelijking met het gieten van dit materiaal. Het uitlijnen van de mal is een tijdrovende operatie, gevolgd door het smelten en koelen van het metaal en het uitwerpen van het eindproduct. Aan de andere kant omvat CNC-bewerking het genereren van computercode, het instellen van het werkstuk en het na de productie uitwerpen van roestvrijstalen onderdelen.
Nauwkeurigheid en dimensionale stabiliteit: CNC-operaties worden beheerd door een computer, wat het risico op menselijke fouten in dimensionale nauwkeurigheid vermindert. Roestvrijstalen gietstukken kunnen extreem verwarmen en koelen vereisen, wat de dimensionale nauwkeurigheid van het eindproduct kan veranderen. CNC-bewerking van roestvrij staal zorgt voor een hoge nauwkeurigheid en dimensionale stabiliteit.
Betere oppervlakteafwerking: CNC-bewerking van roestvrij staal biedt een betere oppervlakteafwerking in vergelijking met gieten. Het gieten van roestvrij staal kan leiden tot ruwe oppervlakken die extra bewerkingen vereisen om de gewenste afwerking te bereiken. Aan de andere kant kan CNC-bewerking een gladde en nauwkeurige oppervlakteafwerking bieden.
Conclusie
Zowel gieten als CNC-bewerking hebben hun eigen voordelen en nadelen. De keuze tussen deze twee productiemethoden hangt af van de specifieke eisen van je project. Als je een groot aantal identieke onderdelen nodig hebt, kan gieten een betere keuze zijn. Als je echter een klein aantal complexe onderdelen nodig hebt, kan CNC-bewerking de betere keuze zijn.