Støbeformen til engangsbrug er en fleksibel proces til fremstilling af metalvarer ved at hælde smeltet metal i forme, der destrueres efter hver produktionsproces. Engangsforme. I modsætning til permanente forme, som kan regenereres, består engangsforme af materialer som sand, gips eller keramik, og de skal kasseres, når støbningen er færdig. Det er den rigtige måde at fremstille dele med indviklede former, ekstrem præcision og små detaljer, som sandsynligvis ikke var enkle eller gennemførlige med andre processer. 

De industrier, der har brug for lav- til mellemvolumenproduktion af høj kvalitet til fremstilling af støbeforme, omfatter bl.a. rumfart, bilindustri, medicinalindustri og forsvar. Processen kan være uegnet til storskalaproduktion, fordi den indebærer, at der skal laves nye forme til fremstilling af hver enkelt del, og derfor er den dyr, men dens evne til at fremstille komplekse designs gør den uvurderlig, når det gælder fremstilling af emner, der kræver styrke, holdbarhed og præcision.

Historie om støbning af støbeforme

Støbning af støbeform har en lang historie, og dens tilstedeværelse kan spores tilbage til tusinder af år siden. De civilisationer, der brugte processen til at støbe genstande, omfatter egypterne, grækerne og romerne, og de genstande, der blev støbt, omfattede smykker, mønter og våben. Med tiden ændrede processen sig med fremkomsten af nye materialer og teknologiske forbedringer, som muliggjorde mere kompliceret og præcis støbning.

Fremkomsten af moderne teknikker til støbning af engangsforme kan spores til den industrielle revolution i det 18. og 19. århundrede, hvor der skete intense fremskridt inden for metalbearbejdningsteknologier. Med fremkomsten af metoder som sandstøbning og støbning med tabt voks blev det muligt at fremstille dele af metal på en helt anden måde, og i dag er det en selvfølge, at der bruges engangsforme i fremstillingsprocessen. 

Hvad er Expendable Mould casting?

Støbeform til engangsbrug kan defineres som en fremstillingsproces, der anvendes til produktion af dele i metal, fordi de fremstillede dele anbringes i en form, der bevidst er designet til at blive ødelagt efter engangsbrug. Sammenlignet med permanent formstøbning, som gør det muligt at genbruge formen flere gange, involverer engangsstøbning genanvendelige forme. Når det smeltede metal er afkølet og størknet, ødelægges mønsteret eller formen for at få det færdige produkt.

Denne proces er især velegnet til støbning af komplicerede dele, som kan være højpræcisionsdele, der ellers er dyre og endda umulige at fremstille ved hjælp af andre teknikker. Udtrykket "expendable" betyder, at formen forbruges i en cyklus, dvs. at der efter hver brug skal udvikles en ny form til at lave en anden del.

Sådan bruger du støbning med brugbar form

Oprettelse af mønstre

Ved støbning af engangsforme er det første skridt at lave et mønster af den del, der skal støbes. Mønsteret består af materialer som voks, skum eller metal og er udformet, så det efterligner den endelige produktform.

Dannelse af skimmelsvamp

En støbemasse, som kan være sand, gips eller keramik, omgiver mønsteret, og materialet kan fjernes på forskellige måder afhængigt af den anvendte støbeproces.

Fjernelse af mønstre

Når materialet i formen er hærdet, tages mønsteret ud, og det sker for det meste ved at smelte, brænde eller smadre dem fra hinanden. Det danner et hul i formen, som har præcis samme form som det oprindelige mønster.

Støbning af metal

Når formens hulrum er klargjort, føres smeltet metal ind i formen, som fylder hulrummet efter mønsteret. Metallet afkøles og størkner.

Destruktion af skimmelsvamp

Når metallet er afkølet og fast, ødelægges formen (normalt ved at bryde og knuse eller opløse den) for at genvinde støbningen.

Efterbehandling

Når støbningen er taget ud af formen, kan den stadig forfines yderligere ved hjælp af sekundære efterbehandlingsteknikker som bearbejdning eller polering for at opnå de ønskede specifikationer.

Typer af støbeforme til forbrug

Lad os dykke lidt længere ned i den slags Expendable Mould Casting:

1. Sandstøbning

Støbning af støbeform. En af de mest almindelige måder at støbe på er sandstøbning. Det kræver, at man laver en form, hvilket gøres ved at pakke sand, som ofte er blandet med en blanding af ler og vand, omkring et mønster (en model af det, der skal støbes). Der bruges normalt et metal- eller voksmønster, og når formen er størknet, brydes eller smeltes mønsteret af.

Oversigt over processen:

• Et materiale, som f.eks. metal eller voks, fremstilles i form af et mønster.
• Derefter lægges en blanding af sand, ler og vand rundt om mønsteret.
• Mønsteret afstødes, og sandet hærdes ved at opvarme formen.
• Hulrummet efter mønsteret fyldes med smeltet metal, der støbes ind.
• Når metallet er størknet, brydes formen for at blotlægge støbningen.

Fordele:

• Fungerer omkostningseffektivt, når produktionsmængden er lav eller medium.
• I stand til at producere bulkstøbegods med en simpel geometri.
• Multifunktionel, kan laves af forskellige materialer, aluminium, jern og stål.
• Udbredt i bil-, tung- og maskinindustrien.

Ulemper:

• Overfladen er ikke så glat som ved de andre støbemetoder.
• Meget fine designs fungerer ikke godt.

2. Investeringsstøbning (støbning med tabt voks)

En anden meget præcis metode til støbning af forbrugsforme er investeringsstøbning, også kendt som støbning med tabt voks. Det er en proces, hvor man påfører et mønster af voks med en keramisk skal, som tørrer ud og hærder. Voksen smeltes derefter ud og drænes, hvilket efterlader en hul keramisk form, hvori der hældes smeltet metal.

Oversigt over processen:

• Voksmønsteret er dannet af et mønster, som er støbt i det ønskede design.
• For at lave en tyk skal dækkes voksmønstret med et lag af denne opslæmning og derefter sand.
• Derefter varmes hele formen op, og den smeltede voks tømmes ud.
• Den keramiske skal er derefter smeltet metal.
• Når metallet har haft tid til at størkne, brydes den keramiske skal af, så man kan se afstøbningen.

Fordele:

• Sådanne kvaliteter er høj nøjagtighed og meget god overfladefinish.
• Bedst til at støbe små detaljer og komplekse stykker.
• Det kan anvendes på et meget bredt spektrum af metaller, f.eks. rustfrit stål, titanium og ædelmetaller.

Ulemper:

• Særlige vilkår er dyrere end sandstøbning.
• Det er mere tidskrævende.
• Velegnet til små produktionsserier af komponenter, uegnet til produktion, der involverer volumenproduktion.

3. Støbning af skaller

Skalstøbning Skalstøbning er også en støbeproces, der i princippet er tæt forbundet med investeringsstøbning, men mønsteret er nu en sandbaseret skal omkring et mønster lavet af metal. Processen tilskrives også stor nøjagtighed ved dimensionering af dele samt glat overfladefinish på dele.

Oversigt over processen:

• Et metalmønster hærdes og nedsænkes i en fin sandopslæmning.
• Mønsteret sætter sig i sandet og danner skallen.
• Når skallen er klar, opvarmes den, indtil der kun er en rest af mønstermateriale tilbage.
• Skallen, der er fyldt med smeltet metal, hældes, og når metallet størkner, brydes skallen for at fjerne støbningen.

Fordele:

• Fremstiller emner, der har en fremragende målnøjagtighed og strygede kanter.
• Den er velegnet til støbning af komplicerede dele.
• Kan arbejde på metaller med et højt smeltepunkt, som f.eks. stål og jern.

Ulemper:

• Det er dyrere sammenlignet med sandstøbning.
• Da det tager lang tid at skabe en præcis skal, er de begrænset til mindre stykker.
• Den er ikke så mangfoldig med hensyn til materialevalg som sandstøbning.

4. Støbning med tabt skum (LFC)

Lost Foam Casting (LFC) Lost Foam Casting er en ny form for støbeform, hvor man bruger skummønstre i stedet for metal- eller voksmønstre. Skummønsteret dækkes af sand, og smeltet metal hældes i hullet, hvilket slører brugen af skum.

Oversigt over processen:

•  Der laves en skumform af det stykke, der skal støbes.
• Derefter påføres et lag sand på skummets mønster, og sandet presses for at lave en form.
• Formen varmes op, og smeltet metal hældes i den.
• Det mønster, der er dækket af skum, fordampes af det smeltede metal, og resten er den størknede del.

Fordele:

• Den er perfekt til støbning af komplekse geometrier med lavt arbejdsforbrug.
• Den er i stand til at producere meget detaljerede og utroligt glatte dele.
• Prisbillig til lav og medium volumen.

Ulemper:

• Det er begrænset til små stykker.
• Dyre støbeforme i modsætning til den konventionelle sandstøbning.
• Det gælder ikke for alle slags metaller, fordi temperatur og tryk skal justeres omhyggeligt.

5. Støbning af gips

Gipsformstøbning omfatter processen med at støbe en gips. Gipset blandes med vand og påføres et mønster, som regel fjernes mønsteret bagefter, når det hærder. Det anvendes mest til små dele med detaljer.

Oversigt over processen:

• En skabelon er enten lavet af metal eller et beslægtet stof.
• Mønsteret dyppes i en opløsning af gips, vand og andre materialer for at fremstille en form.
• Formen hærdes og opvarmes bagefter for at støbe retikulatet ud.
• Støbeproduktionen foregår ved at hælde smeltet metal i formen.

Fordele:

• Fremstiller dele af god kvalitet med en god overfladefinish.
• Kan anvendes til både små dele og dele med fine detaljer.
• Den kan anvendes til produktion af små mængder.

Ulemper:

• Metoder som disse er dyre og tidskrævende.
• Begrænset til mindre komponenter og metaller, der smelter ved lav temperatur.

6. Permanent mønster - sandstøbning

Dette er en genanvendelig metode (hvor man bruger et genanvendeligt mønster i modsætning til et engangsmønster), selvom det genanvendelige mønster er en engangsform. Det er en kombinationsmetode, hvor formen er et genbrugsmønster, men sandformen rives ned efter hver støbning.

Oversigt over processen:

• Der laves en formkasse med et permanent mønster i, og der fyldes sand omkring.
• Efter at have lavet sandformen bæres mønsteret ud, og smeltet metal hældes i hulrummet.
• Støbeprocessen ødelægger sandet for at fjerne det endelige produkt.

Fordele:

• Ved produktion af små og mellemstore mængder er det mere omkostningseffektivt end sprøjtestøbning.
• Den er velegnet til større dele som f.eks. motorblokke og rammer.

Ulemper:

• Lille præcision og overfladefinish ved siden af investeringsstøbning.

7. CGP eller Cold Box Process

Kemisk bundne sandstøbegods fra kemisk bundne sandforme støbes ved hjælp af cold box-processen. Sandet kombineres med et bindemiddel, og støbesættet bruges uden opvarmning. Dette bruges mest til fremstilling af dele til industrier, der har brug for holdbarhed og sejhed, som f.eks. olie og gas.

Oversigt over processen:

• Formen er lavet af sand kombineret med et kemisk bindemiddel og komprimeret.
• Når det er i formen, hærdes det i et koldt miljø, og formen hærder uden brug af varme.
• Der hældes smeltet metal i formen, hvorefter det får lov til at størkne, og formen fjernes.

Fordele:

• Det kan anvendes, hvor der er brug for en høj grad af styrke i de dele, der støbes.
• Ideelle støbninger: velegnet til metaller, der kan være svære at støbe i de normale sandforme.

Ulemper:

• Kemiske bindemidler, som er nødvendige i forbindelse med fremstilling af støbeforme, passer måske ikke til alle metaller.
• Det er begrænset til materialer og anvendelser.

Materialer anvendt i støbeforme til forbrugsvarer

Ved støbning af engangsforme skal formen konstrueres af et materiale, der er beregnet til at blive ødelagt efter én gangs brug. Det anvendte materiale bestemmes også af den proces, der anvendes til støbning, det materiale, der skal støbes, og behovet for en bestemt del. Nogle af de hyppigst anvendte materialer til støbning af engangsforme er angivet nedenfor:

1. Sand

Brugbare støbeforme lavet af sand bruges oftest og mest til sandstøbning. Det kombineres med en form for bindemiddel (f.eks. ler eller harpiks) og støbes i en form, der kan modstå varmen fra det smeltede metal. Sandforme er fleksible, økonomiske og kan bruges til at fremstille store komponenter.

2. Gips

Ved gipsformstøbning fremstilles formene ved hjælp af en blanding af gips og vand. Materialet kan bruges til at støbe små, detaljerede emner, hvor der er behov for glatte overflader og fine detaljer. Gipsformene bruges normalt til at producere ikke-jernholdige metaller i mindre mængder.

3. Keramik

Investeringsstøbning (tabt voks) og skalstøbning bruger keramiske materialer. Et mønster dækkes med en fin keramisk slip, og efter tørring skabes en stiv form, der er egnet til at modstå den høje temperatur. Støbning af stål, titanium og højtydende legeringer sker ved hjælp af keramiske forme.

4. Voks

Voks bruges primært til investeringsstøbning (lost wax casting). Den laves i voks, og der tilføjes en keramisk skal. Den eneste skal, man står tilbage med, når man har fjernet mønsteret ved at smelte, er den skal, man støber i. Voks er ideelt til at lave meget detaljerede og indviklede dele.

5. Skum

I den tabte skumstøbning fungerer skum som mønstermateriale. Skummønsteret dækkes med sand, og når man hælder smeltet metal i det, fordamper skummet og efterlader den størknede støbning af smeltet metal. Skumformene er også fordelagtige til støbning af komplicerede geometriske designs med reduceret spild.

6. Harpiks

I andre avancerede støbeteknikker anvendes harpiksmaterialer til at danne forme, som er meget nøjagtige og robuste. Cold box- og skalstøbning sker generelt ved hjælp af harpiksbundet sand. Harpiks kan også være nyttigt for at give en god overfladefinish og detaljeret støbning i den endelige støbning.

7. Metallegeringer (til at have mønstre)

I nogle støbesystemer til forbrugsforme, som f.eks. sandstøbning af metalmønstre, er mønstret lavet af metallegeringer. Formene støbes derefter, og smeltet metal hældes i, og disse metalmønstre trækkes af senere.

Fordele ved støbning med brugbar form

Støbeformen har en række fordele, som gør den velegnet til mange formål. Blandt disse fordele er der:

1. Evne til støbning af komplekse former

Støbeteknikker, der ikke kan bruges (f.eks. investeringsstøbning og støbning med tabt skum), har potentiale til at producere dele med komplekse designs, der ikke kan produceres ved hjælp af alternativ fremstilling som f.eks. bearbejdning eller stansning. Dette kvalificerer den til at blive brugt i industrier, hvor der er brug for komplicerede dele, og det er luft- og rumfartsindustrien og bilindustrien.

2. Overfladefinish og høj præcision

Nogle teknikker som f.eks. investeringsstøbning og skalstøbning giver en flot overfladefinish og små detaljer på emnet. Det giver færre ekstra bearbejdnings- og efterbehandlingsprocesser, hvilket gør det billigere i visse tilfælde.

3. Materialets alsidighed

Støbeformen har en meget bred vifte af materialer, der kan bruges, og de kan omfatte metaller som aluminium, stål og titanium til mere eksotiske legeringer. Det er denne tilpasningsevne, der kvalificerer den til at blive brugt i mange industrier, herunder bilindustrien og medicinalindustrien.

4. Kort leveringstid

Formene i engangsstøbeprocessen er engangsforme, og derfor kan forberedelsen af formene og støbningerne tage relativt kortere tid i modsætning til andre støbeprocesser, der bruger genanvendelige forme. Resultatet er, at støbning med engangsforme er velegnet til produktionskørsler med lav til mellemstor volumen.

5. Små serier er omkostningseffektive

Den kapital, der er nødvendig for at installere støbeteknologier som investeringsstøbning, kan være ret høj, men prisen pr. del reduceres betydeligt i tilfælde, hvor der kræves små og mellemstore produktionskørsler. Det er især praktisk i industrier, der har brug for små mængder af meget præcise dele, men som ikke ønsker at bruge penge på storskalaproduktion.

Problemer med støbning af støbeforme

Selv om der er mange fordele ved metoden, har støbeformen også sin del af udfordringerne:

1. Destruktion af skimmelsvamp

Det kan medføre høje omkostninger ved produktion af store mængder, fordi formen er ødelagt efter én støbning. Der skal laves nye forme, hver gang støbningen går i stykker, og det kan være en dyr proces, som gør støbning af engangsforme mindre attraktiv i masseproduktioner.

2. Formens genanvendelighed er begrænset

Ved permanent støbning er formene genanvendelige og kan genbruges mange gange, i modsætning til de forme, der bruges ved støbning af engangsforme, som skal reproduceres for hvert nyt stykke. Det øger omkostningerne i form af materialer og arbejdskraft, der er involveret i processen.

3. Produktion af mindre serier

Forbrugsform Virkelig, da produktionskørslerne er mindre, er støbning af forbrugsforme nogle gange bedre, afhængigt af hvor dyrt og tidskrævende det er at støbe en ny form. Andre teknikker som trykstøbning eller permanent formstøbning er mere overkommelige ved produktion af store mængder.

Brug af støbeform til forbrug

Støbeformen til forbrug anvendes i så mange industrier, hvor der er behov for komplekse geometrier i dele med høj præcision. En af de vigtigste anvendelser kan skitseres som:

1. Luft- og rumfartsindustrien

Eksempler på emner, der fremstilles i rumfartsindustrien ved hjælp af støbeforme, er turboblade, huse og andre komponenter, hvor der kræves høj styrke, nøjagtighed og materialeegenskaber til at modstå høje temperaturer. Investeringsstøbning er særlig populær i denne industri, fordi den kan fremstille komplicerede former med en tendens til overlegen overfladefinish.

2. Bilindustrien

Bilindustrien er afhængig af støbning af forbrugsvarer til at fremstille komponenter som motorblokke, gearkassehuse og andre komponenter, som skal være stærke og holdbare. Denne sektor bruger normalt sandstøbning og skalstøbning.

3. Fremstilling af medicinsk udstyr

Medicinsk udstyr, herunder kirurgisk udstyr, implantater og proteser, produceres ved hjælp af støbeforme til engangsbrug. Det er mest velegnet inden for det medicinske område, da deres pasform og funktionalitet er af stor betydning, og kompleksiteten i delene kan nemt klares med denne teknologi.

4. Militær og forsvar

Inden for forsvaret bruges støbeforme til fremstilling af våben, panser og andre dele til militært udstyr. I denne industri er ydeevne og pålidelighed vigtige faktorer, og evnen til at konstruere komplekse og robuste komponenter er afgørende.

GC Precision Mould: En virksomhed, du kan stole på

GC PrecisionMould er en virksomhed, der producerer kvalitets- og præcisionsstøbning til forskellige industrier. Vi tilbyder også design af specialforme, fremstilling af specialforme og specialforme, der leveres med høj grad af præcision og styrke. Vores avancerede teknologier og de nyeste metoder garanterer, at hver eneste form lever op til de højeste standarder for ydeevne og effektivitet. Brug GC Precision Mould til at opfylde dit behov for detaljerede geometrier og de skarpeste detaljer. GC Precision Mould leverer professionel service inden for formstøbning, herunder engangs- og permanentstøbning. Formstøbning. Vi i vores team er klar til at levere rettidige, økonomiske løsninger, der passer til hver enkelt kundes behov.

Konklusion

Støbeforme til engangsbrug er en variabel og nødvendig fremstillingsprocedure, der er gået langt. Denne metode gør det muligt at producere dele med komplekse former, præcision og fremragende overfladefinish ved at bruge foringer lavet af et engangsmateriale i formene. Selv om den måske ikke er ideel til anvendelser, der kræver store produktionsmængder, gør dens evne til at producere komplekse dele samt specialfremstillede dele den uvurderlig i industrier som luftfarts-, bil-, medicinal- og forsvarsindustrien.

Med den teknologiske udvikling er det mere sandsynligt, at der kommer flere måder og midler til støbning af forbrugsvarer, og denne proces vil kun blive endnu mere betydningsfuld inden for fremstilling. Uanset om det drejer sig om en medicinsk miniatureenhed eller en stor rumfartsdel, har støbeformen det, der skal til i form af fleksibilitet, præcision og materialemæssig alsidighed for at holde trit med udfordringerne i moderne industrier.

Spørgsmål, der ofte bliver stillet 

1. Hvad er den største fordel ved at bruge støbeforme til forbrug?

Formene støbes ved hjælp af engangsmønstre, så dele med et komplekst mønster kan skabes med høj præcision. Efter hver støbning skal formen destrueres, så derfor er den ideel til at lave detaljerede former og anvende en bred vifte af materialer.

2. Hvor lang tid tager det at støbe en forbrugsform?

Afhængigt af kompleksiteten og andre faktorer, som f.eks. den anvendte formtype, kan det tage et par timer eller flere dage.

3. Kan støbeformen anvendes i storskalaproduktion?

Støbeprocessen med engangsforme er ikke særlig velegnet til store produktionsmængder, fordi der skal laves nye forme, hver gang hver enkelt del produceres, hvilket er ret dyrt i en stor produktionsskala.