Wat is Shell Casting? Proces, voordelen en toepassingen

“Fabrikanten gebruiken meerdere giettechnieken om de metalen onderdelen vorm te geven, waaronder knijpgieten, zandgieten, centrifugaalgieten, verloren schuimgieten en schelpgieten. In het bijzonder zullen we het hebben over schaal gieten hier" 

Shell casting, shell molding of shell mold casting is het proces van het vormen van metalen en gelegeerde onderdelen in een zandmal die is doordrenkt met harsen zoals fenol. De extra hars biedt een harde schaal voor het vormen van gesmolten metaal, wat zowel de oppervlakteafwerking als de gietsnelheid verbetert.

Hoewel het gieten van schelpen vergelijkbaar is met zandgieten, het heeft verschillen in de vorming van het buitenste oppervlak of de dekmantel. De snellere productie en minimale nabewerkingsvereisten maken deze methode gunstig voor talrijke industriële toepassingen.

In dit artikel bespreken we wat gieten met een schelpvorm is, het stapsgewijze proces, de voordelen, de toepassingen, etc. Laten we beginnen! 

Wat is Shell Mold Casting?

Ten eerste, waarom wordt het schelpengieten genoemd? De reden is dat de mal lijkt op een "schelpstructuur" door het verhitte patroon in met hars doordrenkt zand te plaatsen. De hars smelt en vormt een harde schelp met gedetailleerde holtes. 

Schelpvorm en gietproces

Het schelpvormingsproces is geschikt voor zowel ferro- als non-ferrometalen met een relatief laag smeltpunt, zoals aluminium, gietijzer, staal, koper en messing. 

“Het is een precisiegietmethode, waarbij een dunne, met hars gebonden zandmal wordt gebruikt om ingewikkelde metalen onderdelen te produceren.”

Schelpvormartikelen 

Bovendien kan shell casting dunwandige cilindrische, kubieke en complexe geometrieën maken. U kunt het gebruiken om kleine tot middelgrote onderdelen met nauwe toleranties te produceren. Shell casting-toepassingen variëren van auto's en lucht- en ruimtevaart tot landbouw- en industriële machines.

Probeer Prolean nu!

Hoe Werkt Shell Casting? Stap voor Stap

Stappen van het gietproces met een schelpvorm

Het schelpgieten is uniek ten opzichte van de typische zand- of andere gietmethode, voornamelijk vanwege de mal-maakprocedures. Twee malhelften worden gemaakt met herhaaldelijke verhitting en contact van het patroon met hars-geïnfuseerd zand. Vervolgens worden die helften geassembleerd om de holte te vormen, gevolgd door het gieten van vloeibaar metaal, stolling, uitharding en uitwerpen.

De afzonderlijke stappen van het gietproces met een schelpvorm zijn als volgt:

• Patroon creatie 

Ontwerp van een schelpvormpatroon

Het "patroon" is een replica van het einddeel dat u wilt vormen, er zijn twee halve patronen nodig die twee delen van het gewenste deel voorstellen. U kunt metalen of hout bewerken om het patroon te maken. Houd daarnaast ook rekening met de krimp bij het bepalen van de grootte van het patroon.

• Matrijzen maken 

Maken van schelpenmallen

Plaats het verwarmde (175–370°C) patroon op de bovenkant van de doos met het harsgebonden zand; sluit de doos volledig af door het patroon aan de bovenkant. Draai vervolgens de doos om, die het harsgebonden zand aan het patroon zal bevestigen. Herhaal deze stap totdat het patroon een harde vorm eromheen vormt. Zodra beide maldelen klaar zijn, monteer ze tot één mal met kalmerende pinnen of lijm. De mal heeft ook ondersteuningsmaterialen nodig ter ondersteuning. 

• Het gesmolten metaal in de mal gieten 

Gietproces met schelpvorm 

Smelt de ruwe metalen in de geschikte oven en giet ze in de voorverwarmde schelpvorm. Houd ook rekening met de giettemperatuur en -stroom om mogelijke defecten te minimaliseren. 

• Koeling en uitwerpen van onderdelen 

Laat de mal afkoelen tot kamertemperatuur. U kunt ook een koelmechanisme gebruiken om het proces te versnellen op basis van de eigenschappen van het metaal dat u giet. Zorg ondertussen voor een gelijkmatige koeling in alle dwarsdoorsneden van de mal. 

Eerdere uitwerping uit de schelpvorm 

Zodra het volledig is gestold, verwijdert u de onderdelen uit de schaal mal met uitwerppennen (of een ander uitwerpmechanisme) zonder scheuren of schade.

• Nabewerking en oppervlaktebehandeling 

Ga verder met de gegoten onderdelen voor wat kleine nabewerkingen zoals ontbramen en slijpen. Breng indien nodig een geschikte afwerking aan op het oppervlak om de duurzaamheid en het uiterlijk te verbeteren. 

Metalen voor het gieten van schelpen 

Koolstofstalen mantelvormdeel

Zoals eerder vermeld, wordt shell casting gebruikt voor zowel ferro- als non-ferrometalen met relatief lage smeltpunten, zodat de harde schaal de temperatuur bij het smelten kan weerstaan. Laten we kort ingaan op enkele veelvoorkomende metalen voor shell mold casting;

• • Koolstofstaal: Koolstofstaalsoorten zoals C20, C30 en C45 worden gebruikt voor een aantal zeer sterke metalen onderdelen, zoals nokkenassen, assen en landbouwmachines. 
  • Aluminium:  Aluminiumlegeringen zijn populair vanwege hun lichtgewicht en hoge sterkte, kwaliteiten zoals 356, 413, 304 en 360 zijn populair in het shell mold casting proces. Daarnaast heeft aluminium ook een hoge thermische geleidbaarheid, wat het makkelijker maakt voor shell molding. 
  • Koper en zijn legeringen: Zuiver koper en legeringen staan ​​beide bekend om hun uitstekende thermische en elektrische eigenschappen. Hun ductiliteit helpt ook bij het gieten van schelpen. Ze worden gebruikt voor elektrische accessoires en warmtewisselaars. 

• Gelegeerd staal: Gelegeerd staal biedt verbeterde sterkte, taaiheid en temperatuurbestendigheid. U kunt gegoten gelegeerd staal zoals 42CrMo, met name voor structurele componenten voor verschillende industrieën.

Probeer Prolean nu!

Wat zijn de voordelen van schelpgieten? 

Gladde afwerking van het gegoten schelpdeel

Een hoogwaardige afwerking met minimale nabewerkingsvereisten en nauwkeurigheid van gegoten onderdelen zijn de belangrijkste voordelen van de shell casting-methode ten opzichte van andere soorten gieten. 

Enkele belangrijke voordelen zijn: 

• • Gladde afwerking: De gegoten onderdelen vangen de gladde details van de holte van de helmal op, wat zorgt voor een uniform en glad exterieur. 

• Nauwkeurigheid: Bij het schelpgieten kunnen toleranties tot ± 0.005 mm worden bereikt, wat hoger is dan bij zandgieten en andere gietmethoden. 

• Complexe onderdelen: Het kan complexe metalen onderdelen maken met nauwkeurige details, zoals cilinderkoppen en compressorbladen. Shell mold biedt efficiënte stroming en fijne details met diepe en scherpe holtes.

• • Materiële veelzijdigheid: U kunt ijzer, staal, koper, magnesium, aluminium en andere verschillende metalen en legeringen gebruiken om de gewenste onderdelen te gieten. De enige vereiste is dat de schaal bestand is tegen de smelttemperaturen van ruwe metalen.

• Productiesnelheid: Het gietproces met een mantelvorm is sneller en maakt het mogelijk om snel grote volumes te produceren met minimale stilstandtijd.

Wat zijn de nadelen van schelpgieten?

Ondanks de vele voordelen heeft shell casting ook enkele nadelen. Door deze nadelen in overweging te nemen, kunt u betere beslissingen nemen of het geschikt is voor uw technische vereisten en budgetbeperkingen of niet.

• Hogere kosten voor de eerste installatie en het maken van de mal
• Er bestaat een risico op gebreken zoals krimp, porositeit en spoelingen.
• De nabewerkingsvereisten verhogen de productiekosten per onderdeel.
• Het is een uitdaging om dit proces te automatiseren en er zijn meer menselijke hulpbronnen voor nodig.
• Niet geschikt voor metalen met zeer hoge smelttemperaturen.

Industriële toepassingen van mantelgieten 

De shell molding onderdelen worden gebruikt in de automobiel-, lucht- en ruimtevaart-, elektrische en andere verschillende industrieën voor precisie en sterkte. Daarnaast is het ook gunstig voor het maken van lichtgewicht componenten.

 In de onderstaande tabel worden enkele industriële toepassingen uit de echte wereld weergegeven;

Schelpvormen versus zandgieten

Zandgieten gebruikt silica of andere schurende zandsoorten in plaats van harsgecoate soorten. Het replicapatroon wordt in het gepakte zand gehouden om de holte te vormen. Hoewel het grote onderdelen tegen lage kosten kan maken, zijn de afwerking en precisie niet zo hoog als bij schelpvormen of schelpvormgieten.

De onderstaande tabel geeft de verschillen tussen schelpgieten en zandgieten weer;

Lees verder: Spuitgietbedrijven

Opsommen 

Over het algemeen is shell casting een ideaal alternatief voor zandgieten van metalen onderdelen die meer precisie en nauwkeurigheid vereisen met gladde oppervlakken. U kunt staal, ijzer, aluminium, koper en andere verschillende metalen en legeringen vormen met relatief lagere smeltpunten.

Het maken van een harde schaal voor een mal is de meest kritische factor om de volledige voordelen van het gietproces van de schaalvorm te benutten. Hiervoor hebt u het juiste "patroon" en deskundige ingenieurs nodig om er een schaalvorm mee te maken. Bij ProleanTech kunnen we u helpen met de patrooncreatie en de daaropvolgende gietproductiefases. Contact, als u nog vragen heeft.

Veelgestelde vragen

Is schelpgieten anders dan zandgieten?

Ja, schelpgieten verschilt van zandgieten, vooral in de manier waarop de mal in deze twee processen wordt gemaakt. Schelpgieten omvat een massieve schelp gemaakt van verwarmd harsgecoat zand, terwijl zandgieten vochtige zandmallen gebruikt die gebonden zijn door klei.

Wanneer moet het gietproces met een schelpvorm worden gebruikt?

Gieten met een mantelvorm is geschikt voor toepassingen waarbij lichte onderdelen, complexe geometrieën of hoge productievolumes vereist zijn. 

Wat zijn voorbeelden van gietproducten met een schelpvorm?

Enkele typische producten die voor het gieten van schalen worden gebruikt, zijn cilinderkoppen, krukassen, turbinebladen, militair materieel, klephuizen, malinzetstukken, etc.

Kan ik elk metaal of elke legering gieten?

De meeste, maar niet alle, de compatibiliteit hangt af van of het smeltpunt van het ruwe materiaal binnen het bereik van een harde schaal ligt of niet. Echter, alle gangbare materialen zijn gietbaar met shell molding, inclusief aluminium, koper, staal en gietijzer.