La fusione in conchiglia (stampaggio in sabbia legata con resina termoindurente-) colma il divario tecnico ed economico tra la fusione in sabbia verde standard e la fusione a cera persa (cera persa). Fornisce un controllo dimensionale più rigoroso, un'integrità superficiale superiore e angoli di sformo ridotti per componenti industriali di volume medio-e-alto-di peso compreso tra 0,5 kg e 80 kg.
Matrice della capacità del processo
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Caratteristica |
Colata in conchiglia |
Colata in sabbia verde |
Colata di investimento |
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Tolleranza dimensionale |
ISO 8062-3 CT7 – CT9 |
ISO 8062-3 CT10 – CT12 |
ISO 8062-3 CT4 – CT6 |
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Finitura superficiale (Ra) |
3,2 µm - 6.3 µm (125 - 250 µpollici) |
12,5 µm - 25.0 µm (500 - 1000 µpollici) |
1,6 µm - 3.2 µm (63 - 125 µpollici) |
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Spessore della parete minimo |
2,5 mm |
4,0 mm |
1,5 mm |
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Requisito dell'angolo di sformo |
0,5 gradi - 1.0 gradi |
1,5 grado - 3.0 grado |
0 gradi - 0.5 gradi |
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Corsa di produzione economica |
300 - 50.000 pezzi/anno |
100 - 10.000 pezzi/anno |
500 - 100.000 pezzi/anno |
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Investimenti in attrezzature |
Moderato (modello in metallo lavorato) |
Basso (piastra modello/piastra di corrispondenza) |
Alto (stampo a iniezione per cera multi-cavità) |
Processo di produzione
Il processo di stampaggio del guscio si basa su una miscela di sabbia silicea rivestita di resina-che entra in contatto con un modello di ferro o acciaio riscaldato per formare un guscio di stampo rigido, simile alla ceramica-con pareti sottili-.
Preparazione del modello in metallo:I modelli Matchplate sono lavorati a CNC-in ghisa duttile, acciaio legato o alluminio ad alta-resilienza, con tolleranze di ritiro precise applicate (tipicamente 1,5% - 2.2% a seconda della lega selezionata).
Preriscaldamento e lubrificazione:La piastra del modello viene preriscaldata a 200 gradi - 320 gradi (392 gradi F - 608 gradi F) e spruzzata con un agente distaccante a base di silicone-.
Formazione di dump-Box Shell:Il modello riscaldato è fissato a un contenitore di scarico contenente sabbia silicea fine pre-rivestita con resina fenolica al 2% - 5% ed esametilentetrammina (HEXA). Invertendo la scatola si espone la miscela di sabbia al modello riscaldato. Il calore scioglie la resina, formando una pelle di guscio parzialmente indurita (6 mm - 10 mm di spessore) entro 10 - 30 secondi.
Stagionatura al forno:La sabbia non legata cade durante la re-inversione. Il modello e il guscio attaccato passano in un forno di polimerizzazione (300 gradi - 450 gradi) per reticolare completamente-il legante termoindurente.
Espulsione e assemblaggio:I perni di espulsione meccanica spingono il guscio rigido per metà fuori dal modello. Le metà del guscio del fronte e del trascinatore vengono unite utilizzando colla termoindurente sotto pressione, incorporando nuclei di sabbia legati con resina-per le cavità interne.
Versamento e shakeout:I gusci assemblati vengono posti in matracci, supportati con pallini di acciaio o supporto di ghiaia per resistere alla pressione della testa metallostatica e colati con metallo fuso. Dopo il raffreddamento, il guscio sottile brucia e si stacca in modo netto durante la scuotimento automatizzato.
Materiali e Specifiche Tecniche
Fondiamo e fondiamo un'ampia selezione di leghe ferrose e non-ferrose sotto stretto controllo spettrale.
Selezione dei materiali e riferimento alle proprietà meccaniche
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Famiglia di materiali |
Grado comune/standard |
Resistenza alla trazione (MPa) |
Carico di snervamento (MPa) |
Allungamento (%) |
Gamma di durezza |
Caratteristiche primarie |
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Ferro duttile (nodulare) |
IT-GJS-400-15 / QT400-15 IT-GJS-500-7 / QT500-7 IT-GJS-600-3 / QT600-3 |
400 - 600 |
250 - 370 |
3 - 15 |
130 - 230 HBW |
Elevata resistenza alla fatica, eccellente smorzamento, bassa sensibilità all'intaglio |
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Ghisa Grigia |
IT-GJL-200 / HT200 IT-GJL-250 / HT250 IT-GJL-300/HT300 |
200 - 300 |
N/D (fragile) |
0.3 - 0.8 |
160 - 250 HBW |
Conduttività termica superiore, elevata resistenza all'usura, assorbimento delle vibrazioni |
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Acciaio al carbonio |
ASTM A27 Grado 65-35 ASTM A216 WCB/WCC |
485 - 585 |
250 - 275 |
22 - 24 |
140 - 185 HBW |
Acciaio strutturale saldabile con elevata resistenza agli urti a temperature inferiori-zero |
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Acciaio legato |
42CrMo4/AISI 4140 20CrNiMo / AISI 8620 |
700 - 1000 |
550 - 850 |
10 - 18 |
200 - 320 HBW |
Attraverso-temprabile, eccezionale tenacità del nucleo, elevata resistenza all'usura |
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Acciaio inossidabile |
AISI 304 (CF8) / 316 (CF8M) 1.4408 / 1.4308 Duplex 2205 (1.4462) |
480 - 650 |
205 - 450 |
25 - 35 |
160 - 220 HBW |
Elevata resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale in ambienti marini/acidi |
Capacità dimensionali e limiti di produzione
• Intervallo di peso: da 0,2 kg a 80 kg (da 0,44 libbre a 176 libbre)
• Dimensioni massime della busta: 850 mm x 650 mm x 350 mm
• Tolleranze lineari: ISO 8062-3 Grado CT7 per caratteristiche formate all'interno di una metà dello stampo; CT8 lungo la linea di separazione dello stampo.
• Rugosità superficiale: Ra standard 3.2 - 6.3 µm; Ra 3,2 µm ottenibili dopo-granigliatura-.
• Diametro minimo del foro di fusione: Ø 6,0 mm (a seconda del rapporto tra profondità-e-diametro<= 3:1).
Caratteristiche principali del prodotto
Elevata qualità superficiale e tolleranze di lavorazione ridotte
La sabbia silicea fine abbinata a leganti resinosi sottili e uniformi riduce al minimo la rientranza dei bordi dei grani della superficie dello stampo. Le superfici come-colate mostrano Ra 3.2 - 6.3 µm, consentendo alle facce di tenuta, ai cuscinetti di montaggio non-critici e ai canali di flusso di funzionare come-colati senza fresatura o tornitura.
Stretta uniformità dimensionale tra i lotti di produzione
Poiché gli stampi a guscio vengono polimerizzati su utensili metallici riscaldati, la deformazione dello stampo dovuta alle forze di compattazione della sabbia viene eliminata. La ripetibilità dimensionale su cicli di produzione di-migliaia-pezzi si mantiene generalmente entro ±0,3 mm su dimensioni fino a 100 mm.
Peso ridotto delle parti grazie alla funzionalità-pareti sottili
Gli stampi a guscio rigidi e ad alta-resistenza resistono alla pressione metallostatica senza deflessione delle pareti durante il getto. I progettisti possono specificare spessori di parete uniformi fino a 2,5 mm, riducendo il peso del materiale in eccesso e i costi delle materie prime.
Angoli di sformo minimi
È possibile disegnare con successo angoli di sformo compresi tra 0,5 e 1,0 gradi senza lacerare le pareti dello stampo. Ciò riduce le aggiunte di peso indotte dalla rastremazione-su tasche profonde, sporgenze e nervature interne.
Applicazioni tipiche
Forcelle del cambio
Staffe di montaggio del motore
Pinze freno e mozzi ruota
Collettori di scarico e alloggiamenti turbocompressori
Corpi valvole idrauliche e blocchi collettori
Involucri e giranti di pompe ad alta-pressione
Supporti di ingranaggi planetari e alloggiamenti di cuscinetti
Raccordi per tubi, flange e dischi per valvole a farfalla
Rulli di scorrimento e ruote dentate per catena
Componenti dell'attacco e staffe con cerniera
Piastre antiusura e adattatori per denti della benna
Lavorazioni meccaniche e operazioni secondarie
Per fornire componenti pronti-per-assemblare, integriamo le nostre operazioni di fonderia con strutture interne-di lavorazione CNC e di finitura superficiale.
Capacità di lavorazione CNC
• Centri di lavoro orizzontali e verticali (HMC/VMC): posizionamento a 4-assi con cambio pallet per la lavorazione di volumi elevati-di fori con tolleranze strette (±0,010 mm).
• Centri di tornitura CNC: tornitura a doppio-mandrino per elementi torniti critici relativi alla concentricità-, scanalature e superfici di tenuta frontale precise.
• Operazioni secondarie: brocciatura, foratura-di fori profondi, rettifica di precisione (senza centri e di superficie) e maschiatura ad alta-velocità.
Trattamento termico
• Normalizzazione e ricottura: distensione e affinamento del grano per lavorabilità ottimizzata e omogeneità microstrutturale.
• Tempra e rinvenimento (Q&T): aggiustamenti delle proprietà meccaniche per mirare alle specifiche di resistenza alla trazione, tenacità e durezza del nucleo.
• Indurimento a induzione: indurimento superficiale localizzato (50 - 60 HRC) su piste soggette a usura, denti degli ingranaggi e aree dei perni dei cuscinetti.
Finiture superficiali e rivestimenti protettivi
• Zincatura (passivata trivalente blu/trasparente/giallo)
• Rivestimento con elettro-deposizione (rivestimento E-) per la protezione dalla corrosione
• Verniciatura a polveri epossidiche
• Rivestimento di fosfatazione e conversione di ossido nero
Controllo e ispezione di qualità
Il controllo qualità segue i requisiti ISO 9001:2015 e IATF 16949, verificando la chimica delle materie prime, l'integrità interna, la tolleranza dimensionale e le proprietà meccaniche agli ingressi del processo designati.
Analisi di rottami e lingotti in entrata (spettrometro)
Verifica della chimica di fusione prima della maschiatura
Prove non distruttive e meccaniche (UT/MPI/Trazione/Durezza)
Layout dimensionale finale (CMM e scansione ottica)
Test chimici e meccanici
• Spettroscopia di emissione ottica (OES): verifica della composizione chimica eseguita su ogni colata prima della spillatura.
• Test di trazione e impatto: verifica distruttiva del carico di snervamento, del carico di rottura a trazione, dell'allungamento e del valore di impatto con intaglio Charpy a V-per lotto.
• Prove di durezza: prove Brinell (HBW), Rockwell (HRC) e Vickers (HV) su zone strutturali.
Test non-distruttivi (NDT)
• Ispezione radiografica (raggi X-): identificazione della porosità da ritiro interna, delle soffiature e delle inclusioni secondo gli standard ASTM E446 / ASTM E192.
• Ispezione con particelle magnetiche (MPI): rilevamento di cricche superficiali e sub-superficiali su ghise ferromagnetiche e componenti in acciaio.
• Test ad ultrasuoni (UT): verifica dello spessore delle pareti e valutazione dei difetti interni.
• Ispezione con liquidi penetranti (LPI): ispezione di crepe non-magnetiche sull'acciaio inossidabile.
Metrologia e ispezione CMM
• Macchine di misura a coordinate 3D (CMM): macchine di misura Zeiss che operano in laboratori a clima-controllato per la verifica del dimensionamento e delle tolleranze geometriche (GD&T) rispetto ai modelli CAD.
• Profilometria ottica e laser: misurazione automatizzata della rugosità superficiale (Ra, Rz) e scansione dei contorni 3D.
OEM e produzione personalizzata
Produciamo esclusivamente in base alle specifiche dei clienti OEM, fornendo supporto end-to-end dall'analisi DFM (Design for Manufacturability) preliminare attraverso gli strumenti di prototipazione e l'implementazione-seriale.
Flusso di lavoro di ingegneria e prototipazione
• Simulazione della solidificazione MagmaSoft/ProCAST: l'analisi termica e del flusso dei fluidi viene eseguita su file CAD preliminari per identificare potenziali cavità di ritiro, zone fredde e zone di erosione della sabbia prima del taglio del modello in metallo.
• Progettazione di utensili e-fresatura CNC interna: piastre metalliche, scatole d'anima e meccanismi di espulsione sono progettati in CAD/CAM 3D e fresati da ferro per utensili ad alta-densità o acciaio per utensili.
• Prototipazione rapida tramite anime in sabbia stampate in 3D: per test funzionali rapidi, le anime in sabbia in resina stampate in 3D possono essere combinate con attrezzature temporanee per fornire prototipi fusi in 2 - 3 settimane senza investimenti completi in attrezzature.
• Invio PPAP di livello 3: la documentazione del processo di approvazione delle parti di produzione include ISIR (rapporto di ispezione del campione iniziale), diagramma di flusso del processo, piano di controllo, PFMEA, risultati dimensionali, certificazioni dei materiali e studi R&R sui misuratori.
Cosa dovrebbero fornire gli acquirenti per una richiesta di offerta
Fornire parametri tecnici completi durante l'invio della richiesta di offerta garantisce preventivi di prezzo accurati, stime corrette degli utensili e tempi di ciclo ottimizzati.
File CAD 3D:STEP, IGES o Parasolid (.x_t)
Disegni 2D:PDF con GD&T, tolleranze critiche, sovrametalli di lavorazione e specifiche di finitura superficiale (Ra)
Specifica materiale:Grado del materiale ASTM, EN, DIN, ISO o JIS
Volume e dimensioni dei lotti:Quantità del prototipo, domanda annuale stimata (EAU) e dimensione del lotto
Stato di fornitura:Come-fuso o completamente lavorato per la stampa
Trattamento termico:Intervallo di durezza target (HRC/HBW), profondità della cassa o requisiti di microstruttura
Ispezione e test:Requisiti NDT (raggi X-, MPI), test di pressione e rapporti di ispezione CMM
Finitura e imballaggio:Rivestimento superficiale (verniciatura, placcatura, olio anti-ruggine), sacchetti VCI e specifiche di imballaggio
Domande frequenti
D: Come si confronta la fusione in conchiglia con la fusione in sabbia verde standard in termini di costo unitario totale?
R: Gli strumenti per la fusione in conchiglia hanno un costo più elevato perché i modelli in metallo devono resistere al preriscaldamento (200 gradi - 320 gradi). Tuttavia, i costi di produzione unitari sono spesso inferiori per i componenti complessi perché le tolleranze strette (ISO 8062-3 CT7) e le finiture superficiali lisce (Ra 3.2 - 6.3 µm) eliminano le operazioni di lavorazione secondaria e riducono il tasso di scarto.
D: Quali sono i limiti di peso minimo e massimo per le parti fuse in conchiglia?
R: La nostra linea di produzione gestisce unità di peso da 0,2 kg (0,44 libbre) fino a 80 kg (176 libbre). Per le parti che superano gli 80 kg, si consiglia generalmente la tradizionale fusione in sabbia di resina o lo stampaggio in sabbia verde a causa della rigidità del guscio e dei vincoli dimensionali della muffola.
D: La fusione in conchiglia può produrre passaggi interni cavi e geometrie complesse?
R: Sì. Le anime di sabbia pre-resina-(realizzate tramite processi hot-box o cold-box) vengono posizionate all'interno della cappa e trascinano le metà del guscio prima del bloccaggio. Ciò consente di realizzare con precisione canali fluidi interni complessi, sottosquadri e camere cave.
D: Quali sono i tempi di consegna standard per gli strumenti di campionamento e la consegna PPAP iniziale?
R: Gli utensili standard per piastre metalliche e la produzione iniziale del campione richiedono dalle 4 alle 6 settimane. Se per la verifica dei prototipi vengono utilizzate carote di sabbia stampate in 3D, i campioni preliminari possono essere consegnati in 2 o 3 settimane. Gli ordini di produzione in serie vengono consegnati entro 4-5 settimane dall'approvazione del campione.
