Turnarea este un proces de fabricație în care un material lichid, de obicei metal, este turnat într-o matriță pentru a se solidifica și a forma o formă specifică. Această metodă este ideală pentru producerea de forme și piese complexe care ar fi dificil sau costisitor de realizat cu alte tehnici precum prelucrarea sau forjarea. Turnarea poate crea atât componente la scară mică, cât și la scară mare, făcându-l un proces esențial în industrii precum cea auto, aerospațială și construcții.
Procesul de turnare explicat
The turnare procesul începe prin selectarea materialului, de obicei un metal, care este încălzit până la starea sa topit. Odată topit, materialul este turnat într-o matriță, care definește forma produsului final. După ce materialul se solidifică, turnarea este îndepărtată, curățată și uneori supusă proceselor de finisare pentru a îndeplini toleranțe specifice sau cerințe de calitate a suprafeței.
Tipuri comune de metode de turnare
Turnare cu nisip
Turnarea cu nisip este una dintre cele mai utilizate și mai vechi tehnici de turnare. Forma este făcută din nisip amestecat cu un liant, iar un model este plasat în nisip pentru a crea o cavitate. Odată ce nisipul este compactat în jurul modelului, metalul topit este turnat. Această metodă este rentabilă și potrivită pentru producerea de piese mari și complexe, dar necesită adesea o finisare extinsă.
Turnare sub presiune
Turnarea sub presiune este un proces de turnare la presiune înaltă în care metalul topit este injectat într-o matriță de oțel sub presiune înaltă. Acest lucru are ca rezultat piese care sunt foarte precise și au o suprafață netedă. Turnarea sub presiune este folosită cel mai frecvent pentru piese mici și complexe, în special în industrii precum cea auto și electronică.
Turnare cu investiții (turnare cu ceară pierdută)
Turnarea cu investiții, cunoscută și sub denumirea de turnare cu ceară pierdută, implică crearea unui model de ceară care este acoperit cu o carcasă ceramică. După ce coaja se întărește, ceara este topită și scursă, lăsând o matriță goală pentru metalul topit. Această metodă este ideală pentru producerea de componente complexe și foarte detaliate, cum ar fi palete de turbină sau bijuterii.
Turnare permanentă
În turnarea permanentă a matrițelor, matrițe reutilizabile, de obicei realizate din metal, sunt folosite pentru a crea piese turnate. Metalul topit este turnat în matriță, iar odată solidificat, matrița este îndepărtată. Acest proces este mai rapid decât turnarea cu nisip și este potrivit pentru producerea de piese de mare precizie, cum ar fi componente ale motorului sau carcase mici.
Turnare mucegai Shell
Turnarea mucegaiului folosește o carcasă ceramică pentru a forma matrița. Un model, adesea realizat din metal, este acoperit cu un material ceramic fin pentru a crea o matriță care poate rezista la temperaturi ridicate. Această metodă este folosită în mod obișnuit pentru producerea de piese mici, de înaltă precizie, care necesită detalii fine și finisaje netede.
Materiale folosite la turnare
În timp ce metalele sunt cele mai frecvente materiale utilizate în turnare, alte materiale, cum ar fi plasticul și ceramica, pot fi turnate și în funcție de aplicație. Metalele comune utilizate în turnare includ:
- Aluminiu: Ușor și rezistent la coroziune, aluminiul este utilizat pe scară largă pentru turnarea componentelor precum blocurile și carcasele motoarelor.
- Fonta: Cunoscută pentru rezistența sa și rezistența la uzură, fonta este folosită în mod obișnuit în componentele auto și de construcții.
- Bronz: Un aliaj de cupru care este ideal pentru turnarea pieselor complicate, rezistente la coroziune, utilizate în mediile marine.
- Oțel: Turnarea din oțel este utilizată pentru aplicații de înaltă rezistență, cum ar fi mașinile grele și componentele structurale.
Aplicații ale turnării în diverse industrii
Turnarea este esențială într-o varietate de industrii datorită versatilității sale. Iată câteva aplicații comune:
- Industria auto: Turnarea este utilizată pe scară largă pentru a produce piese precum blocurile motoare, chiulasele și carcasele transmisiei. Turnarea sub presiune și turnarea cu nisip sunt deosebit de comune în producția de automobile.
- Industria aerospațială: Turnarea prin investiție și turnarea sub presiune sunt utilizate pentru a produce componente ușoare și de înaltă rezistență, cum ar fi paletele turbinei, părțile structurale și componentele motorului.
- Industria constructiilor: Turnarea betonului joacă un rol cheie în crearea grinzilor, stâlpilor și a altor componente de construcție. Turnarea metalului este folosită și pentru componente de infrastructură, cum ar fi podurile.
- Dispozitive medicale: Turnarea este folosită pentru a produce componente de precizie pentru dispozitive medicale, cum ar fi implanturi și instrumente chirurgicale, adesea prin turnare cu investiții.
Avantajele procesului de turnare
Procesul de turnare oferă mai multe avantaje față de alte metode de fabricație:
- Flexibilitate de proiectare: Turnarea permite crearea de forme complexe cu detalii complicate care ar fi dificil sau imposibil de realizat cu alte metode.
- Cost-eficiente pentru producția de volum mare: Pentru producția de masă, turnarea oferă un cost pe unitate scăzut, ceea ce o face ideală pentru producția de volum mare.
- Varietate de materiale: O gamă largă de materiale, inclusiv metale, materiale plastice și ceramică, pot fi turnate, oferind flexibilitate în selecția materialelor.
- Precizie și acuratețe: Metodele moderne de turnare, cum ar fi turnarea sub presiune, oferă precizie dimensională ridicată și finisare a suprafeței, reducând nevoia de prelucrare suplimentară.
Provocări și limitări ale castingului
În ciuda avantajelor sale, castingul vine și cu anumite provocări:
- Porozitate: În interiorul turnării se pot forma pungi de aer sau bule de gaz, ceea ce duce la puncte slabe și compromit integritatea structurală a piesei.
- Contracție: Pe măsură ce metalul topit se răcește și se solidifică, acesta se contractă, ceea ce poate cauza inexactități dimensionale în produsul final.
- Finisarea suprafeței: În funcție de metoda de turnare, calitatea suprafeței poate necesita procese suplimentare de finisare, cum ar fi șlefuirea sau lustruirea, pentru a obține aspectul dorit.
Referințe
- Callister, W. D. (2018). Știința și ingineria materialelor: o introducere (ed. a 9-a). Wiley.
- ASTM International. (2017). „Ghid standard pentru turnarea sub presiune”. ASTM B85-17. Preluat de la.
- Groover, M. P. (2019). Elementele fundamentale ale producției moderne: materiale, procese și sisteme (ed. a 6-a). Wiley.
- "Ce este Casting?" (n.d.). Institutul de turnătorie . Preluat de la.
- Ford, L. H. (2015). „Turnare de investiții pentru componente aerospațiale”. Jurnalul de Inginerie Aerospațială , 28(3), 233-245.
- „Metode și aplicații de turnare”. (2020). Societatea Americană de Turnătorie . Preluat de la.
- Binns, R. (2007). „Turnare în nisip: proces, defecte și aplicații”. Știința și Ingineria Materialelor , 47(5), 345-358.
