Einführung
Zwei der am häufigsten verwendeten Produktionstechniken für die Herstellung von Metallkomponenten und -produkten sind die maschinelle Bearbeitung und das Gießen. Jedes hat seine spezifischen Vor- und Nachteile; daher, Die Wahl zwischen beiden hängt von den Anforderungen und Bedingungen einer bestimmten Anwendung ab. Im folgenden Artikel, Die verschiedenen Aspekte der Bearbeitung und des Gusses werden besprochen und verglichen, um herauszufinden, was besser ist.
Kostenüberlegungen
Eng mit der Wahl der Produktionsmethode verbunden ist die Frage der Kosten, Das ist ein wichtiger Überlegungsfaktor. Gesamt, Für die Herstellung großer Teilemengen gilt das Gießen als besser geeignet. Das Gießen erfordert in der Anfangsphase eine enorme Investition in Formen und Werkzeuge. Trotzdem, Die Kosten pro Teil sind gering, insbesondere beim Gießen von Tausenden oder Millionen Teilen.
Bearbeitung, Jedoch, eignet sich am besten für Fälle, in denen die Anzahl der benötigten Teile relativ gering ist. Hier, Die Rüstkosten für die Bearbeitung sind deutlich geringer als für den Guss, da für den Prozess keine speziellen Formen und Werkzeuge erforderlich sind. Dies macht die Bearbeitung zur am besten geeigneten Methode für die Prototypenerstellung und alle anderen Anwendungen, die eine kurze Produktionsserie erfordern. Der Nachteil besteht darin, dass die Bearbeitung bei einem hohen Produktionsvolumen mehr pro Teil kostet.
Teilegröße und Komplexität
Die Größe und Formkomplexität der gewünschten Teile bestimmen auch die Eignung Bearbeiten oder Gießen Prozesse. Das Gießen ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung riesiger Einzelstücke aus Metall, wie zum Beispiel Motorblöcke. Der Versuch, ein solches Teil aus einem massiven Materialblock durch maschinelle Bearbeitung herzustellen, wäre sehr kostspielig und unwirtschaftlich.
Andererseits, Casting hat seine Nachteile, insbesondere bei der Erstellung komplizierter und kleinerer Komponenten mit aufwändigen Details. Die Natur des Prozesses bringt ein gewisses Maß an Inkonsistenz und Unvollkommenheit in der Qualität der gegossenen Komponenten mit sich. Bearbeitung, bei dem Material aus einem Rohling entfernt wird, ist genauer und kann feine, detaillierte Teileformen erzeugen.
Materialoptionen
Guss ist vielseitiger hinsichtlich der Art des Materials, das verwendet werden kann. Die meisten Metalle, wie zum Beispiel Stahl, Eisen, Aluminium, Magnesium, Messing, Bronze, und verschiedene Legierungen, können in fertige Produkte gegossen werden.
Bei Verwendung des Bearbeitungsverfahrens, Das Material, aus dem das fertige Teil gefertigt wird, muss bestimmte Kriterien erfüllen. Härte, Stärke, Bearbeitbarkeit, und Mikrostruktur sind einige der Faktoren. Dies schränkt die Auswahl an Metallen ein, die für die Bearbeitung von Teilen und Komponenten verwendet werden. Beispiele für solche Materialien sind einige der exotischen Legierungen, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden, die möglicherweise nur in Gussprodukten verfügbar sind.
Produktionsgeschwindigkeit
Abhängig von der Größe der benötigten Teile, Mit einer der beiden Methoden können Produktionsfristen und -pläne eingehalten werden. Für zahlreiche und kleinste Bauteile, Durch maschinelle Bearbeitung als Herstellungsmethode werden in der Regel automatisierte Produkte in kürzerer Zeit hergestellt, Hochgeschwindigkeits-CNC-Bearbeitungszentren. Die heutige CNC-Maschine ist in der Lage, innerhalb einer Stunde Tausende präzise bearbeiteter Metallteile herzustellen.
Casting ist hilfreich, da es parallelisiert werden kann. Im Gegensatz zu anderen Herstellungsprozessen, bei denen Teile Schritt für Schritt hinzugefügt werden, Beim Gießen werden viele Formen verwendet, um geschmolzenes Metall auf einmal zu gießen. Dies bedeutet, dass der Bediener in einem Erstarrungszyklus Tausende von Teilen herstellen kann. Auch der Zeitaufwand für die Herstellung kundenspezifischer Formen und Werkzeuge muss berücksichtigt werden.
Sekundärverarbeitung
Es kommt nicht selten vor, dass Guss und Zerspanung gemeinsam eingesetzt werden, um den günstigsten Prozess zu erzielen. Der Großteil des Teilevolumens und der einfachen Form kann wirtschaftlich durch Gießen erzeugt werden. Trotzdem, Präzisionsmaße, Oberflächenbeschaffenheit und feine Details stammen aus nachfolgenden Arbeitsgängen, d.h., Bearbeitung. Automotorenteile wie Getrieberohlinge, Motorblöcke, Turbinenschaufeln, etc., sind Beispiele für Werke, die in ihrer rohen Gussform hergestellt und typischerweise durch maschinelle Bearbeitung fertiggestellt werden.
Die Reihenfolge kann auch umgekehrt sein, indem zunächst die Bearbeitung zur Herstellung eines Rohlings erfolgt. Im Gegensatz, Anschließend erfolgt der Metallguss, um das Endprodukt herzustellen, lebenswichtiger Teil. Dadurch wird die Stärke jedes Prozesses ausgenutzt und gleichzeitig versucht, seine Schwächen zu beseitigen. Jedoch, wenn sowohl Guss- als auch Bearbeitungsprozesse berücksichtigt werden, Der Herstellungsprozess wird flexibler gestaltet.
Qualitätskontrolle
Was die Qualität angeht, Es wurde beobachtet, dass die Bearbeitung, besonders CNC-Bearbeitung, hat gegenüber dem Gießen die Oberhand, da es genauere und gleichmäßigere Ergebnisse liefert. Das subtraktive Verfahren ist ideal, um eine präzise Kontrolle der Größe zu erreichen, Oberflächenstruktur, und andere Eigenschaften. Da es sich um eine Operation handelt, die in einer Folge von Anweisungen ausgeführt wird, Durch die maschinelle Bearbeitung werden auch Abweichungen zwischen Teilen aufgrund von Bedienerfehlern reduziert.
Das beim Gießen erreichbare Qualitätsniveau beruht auf der Minimierung von Fehlern durch die Kontrolle des Prozesses. Mängel wie Porosität, Hohlräume, knacken, Eigenspannungen, und Ungenauigkeiten betreffen Abmessungen, wenn das Formendesign und die Produktionsparameter falsch sind. Auch die Ermittlung der internen Qualität mittels Röntgen- oder Ultraschallprüfung verursacht zusätzliche Kosten. Die Lücke zwischen Guss und Bearbeitung hat sich im Laufe der Jahre aufgrund fortschrittlicher Technologie verringert, ist aber immer noch vorhanden.
Designflexibilität
Es gibt, Jedoch, Ein Bereich, in dem das Gießen mehr Flexibilität bietet, und das liegt in der Schaffung komplizierter Formen. Komplexe Kurven, Kerne und Steigleitungen, Kühlkanäle, und eine topologische Optimierung, die bei der Bearbeitung nicht erreicht werden kann, kann beim Gießen erfolgen. Sandguss, Feinguss, und Druckguss bieten jeweils spezifische Gestaltungsmöglichkeiten vor der weiteren Veredelung.
In der Zerspanung, Entwürfe müssen die Fähigkeit von Werkzeugen berücksichtigen, auf bestimmte Bereiche des Modells zuzugreifen. Die Probleme treten auf, wenn die Dicken groß sind, Die Formen sind lang und schlank, und die Räume werden geschlossen, wenn die Schneidwerkzeuge nicht richtig ausgewählt werden. Auch Hinterschneidungen sind schwierig und erfordern in der Regel auch den Einsatz einzigartiger Werkstückhaltevorrichtungen und kreativer Programmierung. Daher, Das Gießen ermöglicht einige Formen, während die Bearbeitung Details zulässt.
Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit
Zu den Möglichkeiten, wie Bearbeitung und Guss dazu beitragen können, die Nachhaltigkeitseffekte der Produktion zu mildern, gehören der Material- und Energieverbrauch. Denn Gussformen haben enge Konturen zur Bauteilform, Sie nutzen endkonturnahe Techniken, um den Ausschuss zu reduzieren. Während es sich bei der Bearbeitung um einen subtraktiven Prozess handelt, der mehr Ausschussmaterial produziert, Computergestützte Werkzeugwege versuchen, Materialverschwendung zu minimieren.
Ein Unterschied besteht darin, dass die Metallschrottspäne während des Bearbeitungsprozesses leichter wiederverwendet und recycelt werden können als die Angüsse und Steigrohre des Gussteils. Beim Gießen können auch Wärmebehandlungsprozesse erforderlich sein, die möglicherweise viel Energie verbrauchen. Jedoch, Es ist erwähnenswert, dass sowohl Guss als auch Bearbeitung im Hinblick auf Umweltvorteile optimiert werden können.
Abschluss
Die Entscheidung, ob bearbeitet oder gegossen wird (oder beides) hängt von Faktoren wie den Kosten ab, Zeit, Qualität, Design, und wenn Nachhaltigkeit notwendig ist. Das Gießen ist bei größeren Mengen kostengünstiger als die maschinelle Bearbeitung, Letzteres bietet Vielseitigkeit bei kleinen Mengen und Genauigkeit. Nutzen Sie das Wissen über die Stärken und Schwächen jedes Prozesses, Hersteller können entscheiden, wo sie bei der Herstellung ihrer Metallteile die Bearbeitung oder das Gießen am besten nutzen.