odlew kolektora dolotowego z aluminium - dobór techniki

Witam zainteresowanych tematem Robię przymiarki do wykonania CNC kolektora dolotowego z aluminium PA11. Projekt wykonałem w SolidWorks. Koszt CNC miażdży przeciętnego pasjonata, więc pomyślałem o powieleniu pomysłu w kilku/ kilkunastu sztukach i sprzedaż, aby nakłady się zwróciły. Próbuję zgłębić podstawy wiedzy z zakresu odlewnictwa i dobrać metodę odlewu. Rozsądnie byłoby to oddać w ręce doświadczonej odlewni. Wymiary kolektora to 417x305x79 mm, waga ok. 4,8 kg, objętość 1700cm3. Pochylenie ścian 3% lub większe. Grubość ścian od 5 mm do ok 33. Zrzuty poniżej






Pojawiły się liczne dylematy. Zacznę od techniki odlewu. Może ktoś z Was pomoże

1. metoda grawitacyjna w formie piaskowej. Do zrealizowania w moim mieście. Muszę wykonać model CNC w styrodurze, drewnie lub innym materiale i dostarczyć do pracowni odlewniczej. Problem jaki ja, laik widzę to podział formy piaskowej. Nie będzie to jedna płaszczyzna. Chyba lepiej byłoby od razu drukować 3D z płaszczyzną podziału (naturalną ?)

2. metoda traconego wosku. Brat jubiler korzysta, więc mniej więcej łyknąłem temat. Problem to rozmiary. Waga produktu na styk dla tej techniki ale większość odlewni w kraju, jakie znalazłem akceptuje wymiary do ok 300mm. W okolicy tego nie zrobię

3. metoda traconego styropianu (w uproszczeniu). Po rozmowie z inż technicznym z lokalnej odlewni wydaje się najrealniejsza do wykonania. Wprawdzie nie wykonują tą techniką, ale jak im dostarczę model piankowy to pomyślą nad odlaniem w piasku fornierskim, bez wcześniejszego pokrywania materiałami ceramicznymi, mączka kwarcową i wypalania. Wypalać miałby bezpośrednio stop alu. Ponoć dużą uwagę trzeba przyłożyć do odgazowania formy i ustaleniu miejsc wlewu/przelewu. Zastanawiam się nad wykonaniem masywnej formy do spienienia styropianu z laminatów epoksydowych, ale obawiam się dużych sił rozprężnych. Czy spienianie styropianu mógłbym zastąpić jakaś pianką dwuskładnikową, która rozprężałaby się pod wpływem reaktora chemicznego, a nie pary wodnej ?

Proszę o poradę. Założenia to jak najtańsza technika mająca uzasadnienie w niewielkiej serii. Człowiek z odlewni dopiero podjął analizowanie tematu i odpowiedzi jeszcze nie mam. Chciałbym to odlać w siluminie, choć on zaproponował inny stop o dosyć dobrej lejności i przyzwoitych parametrach wytrzymałościowych (nazwy nie pamiętam).

dżarosław pisze:Koszt CNC miażdży przeciętnego pasjonata

Koszt tafli ALU na twój model to około 750pln (jakieś 30kg z czego będzie 25kg wiórów)...

Nie za bardzo czaję rozumowanie bo model do odlewu też musisz wyfrezować w 5D, a później zlecić formę, odlać i obrobić po odlaniu... Myślisz, że frezowanie 5D w piance + zrobienie formy + odlanie + później obróbka 3D odlewu wyjdzie dużo mniej niż frezowanie 5D od razu w ALU?

Druga komplikująca sprawa to odległość krótszych ścian kieszeni od kolektorów. Przy frezowaniu 5D będzie trzeba użyć długiego freza, żeby nie zaliczyć dzwona w ściankę...

Chciałbym się mylić ale tak czy siak koszty pewnie wyjdą bajońskie...

Alu znalazlem ciut taniej, bo niecałe 21 zł/kg brutto + transport 50. Blacha 80mm, 30 kg, firma Avanti. Nieistotne w sumie. Potwierdzam, słyszałem że praca wymaga dlugiego frezu, a to kosztuje. Czy cnc w styrodurze jest niewiele tańsze ? Nie wiem. Badam rynek. Znalazłem firmę frezującą cnc 5 osi w styrodurze i mdf. Deklarują dokładność 0,2 mm. Śmiem twierdzić, że to tańsze niż praca frezarkami zapewniajacymi dokładność rządu jednej setki z użyciem drogich i mocniej zużywających sie frezów. Jak jest naprawdę, okaże się, gdy zaczną spływac oferty. Rownolegle szukam informacji nt. wydruku modelu w 3D. Może wyjdzie taniej.

Cała ścieżka z odlewem, którą opisałeś wyjdzie drożej ale po sprzedazy 3 kolektora będę do przodu mając perspektywy na dalszą sprzedaż

dżarosław pisze:Proszę o poradę

Trzeba poszukać modelarza odlewniczego i to będzie rozwiązaniem problemu odlewniczego - przy krótkiej serii. Przy produkcji seryjnej czy masowej - tylko metoda kokilowa, ewentualnie ciśnieniowa .

Kilka małych uproszczen i juz wcale nie jest to trudne do obrobk.
Jake znaczenie mają promienie wewnętrzne? Muszą być takie male! Czy np r10 nie wystarczy?
Pogłębienia wewnetrzne to po co one tam są?
Kanały muszą być takie fikusne, czy wystarczy walec na skos, przecież i tak przepustowość kanału jest taka jak w najwezszym miejscu.
Promienie zewnetrzne to estetyka, czy pełnią jakąś role? Moze da sięje zastąpić chocby fazami?
Przypuszczalnie po takich uproszczeniach obrobka z materiałem wyniesie Cie w okolicach 1,5 tys.(oczywiście duzo zalezy od tego kto bedzie robić), mniej więcej tyle samo dasz za odlew, który też bedziesz musiał obrobić.

Gdyby ten kolektor miał być wykonany z żeliwa, problemu nie widzę. Formę budujesz z drewna, da się ją ładnie podzielić, oczywiście elementy, które muszą być obrobione, są obrobione. Tu technologia jest w miarę dostępna. Można też metodą wytapianych modeli (wosk, styropian).

Ale tobie zamarzyło się aluminium i tu widzę problem.

W produkcji seryjnej to jest wykonane poprzez wtrysk niskociśnieniowy. Forma metalowa na maszynie, nad zbiornikiem aluminium. Na aluminium działasz ciśnieniem sprężonego powietrza, które wciska metal do formy. O dokładnie w taki sposób:

Odlewania w piasku nie polecam, bo ten element musi być szczelny i w miarę trzymać wymiary. A w piachu raz, że się pognie, dwa, nie uwierzę, że nie będzie mikropęknięć, rzadzizn, miejsc, gdzie nie dasz sobie rady ze szczelnością. To nie jest metoda do cienkościennych elementów z aluminium. A kolektor cienkościenny przecież jest.

Tak, miałem do czynienia z odlewaniem aluminium i ciekawi mnie, czy ktoś, kto też miał do czynienia z tym metalem ma na niego jakiś sposób, żeby bez formy, przy tych wymiarach, równą, szczelną, cienką ściankę uzyskać. No chyba, że ZnAl i forma silikonowa, ale czy o to chodzi?

Steryd pisze:Jake znaczenie mają promienie wewnętrzne? Muszą być takie male! Czy np r10 nie wystarczy? (...) Promienie zewnetrzne to estetyka, czy pełnią jakąś role? Moze da sięje zastąpić chocby fazami?

R10 wewnątrz kolektora może być, próbowałem, wychodzi z wyjątkiem tego poniżej kanałów, tam musi pozostać jako R5. Większe R generuje jakiś konflikt geometrii i SW nie przyjmuje zmian. Zaokrągleń na zewnątrz zmienić nie mogę (z wyjątkiem dużych narożnych), bo wychodzą błędy. Mogę je usunąć, ale wtedy ciężej będzie frezowi dotrzeć do ciasnych wewnętrznych narożników. Wszystkie zaokrąglenia mogą być zastąpione fazami.

Steryd pisze:Pogłębienia wewnetrzne to po co one tam są?
Kanały muszą być takie fikusne, czy wystarczy walec na skos,

te pogłębienia, to gniazda do oprawienia tzw. runnerów (kanałów powietrznych) lub zamiennie krótkich "trąbek". Widoczne poniżej


Kształtu tych kanałów niestety nie mogę zmienić. Rozmieszczenie portów w głowicy (kanał od uszczelki do grzybka zaworów ssących) nie jest równe. W swoim projekcie nie moglem utrzymać takich samych odstępów, bo nie zmieściłbym ośmiu identycznych runnerów. Wynikiem tego są przesunięcia osiowe gniazd do oprawy runnerów względem portów w głowicy - cztery różne w ramach każdej głowicy, zatem każdy czterech kanałów na stronę jest nieco inny. Ich "fikuśny" kształt to łagodne przejście z wewn. powierzchni runnera (okrągły w miejscu styku z kolektorem) w kierunku głowicy silnika, gdzie kształt jest owalny. Przepustowość kanału to duże uproszczenie. W kanale zachodzą zjawiska falowe, a w trosce o zasady mechaniki płynów należy dążyć do jak najłagodniejszej zmiany kierunku kanału, czy zmiany średnicy. Zawirowania powietrza, czy zakłócenia jego "pędu" nie są wskazane. Tak w dużym skrócie, bo fachowcem od CFD nie jestem.

jasiu... pisze: Gdyby ten kolektor miał być wykonany z żeliwa, problemu nie widzę (...)Można też metodą wytapianych modeli (wosk, styropian). (...) Ale tobie zamarzyło się aluminium i tu widzę problem (...) Odlewania w piasku nie polecam, (....) w piachu raz, że się pognie, dwa, nie uwierzę, że nie będzie mikropęknięć,(....) To nie jest metoda do cienkościennych elementów z aluminium. A kolektor cienkościenny przecież jest.

Dziękuję, że podzieliłeś się swoim doświadczeniem, ale kilka faktów warto sprostować
Aluminium powszechnie odlewa się metodą wytapianych modeli. Oczywiście głównie w fabrykach/odlewniach, w których dopracowano starannie szczegóły. Przy amatorskich próbach też wychodzi, ale wiadomo, jest to trudniejsze, aby efekty były zadowalające. Proszę, oto przykład:


ścianki w oryginalnym kolektorze mają grubość 4,5 mm lub odrobinę większą. Patrząc na powierzchnię, ewidentnie nie jest to odlew z formy kokilowej. Wygląda jak z piaskowej. Poniżej odlewanie kolektora ssącego w formach piaskowych. Nie widzę tu żadnego wywierania ciśnienia, tylko grawitacja, ewentualnie ciśnienie słupa aluminium we wlewie

Gazy to też płyny, możesz sprawdzić definicję jak mi nie wierzysz
Poza tymi kanalami, to jest bardzo prosty przedmiot, niestety z czyms takim, to tylko długie narzędzie i obrabiarka 5d.

Steryd pisze:Gazy to też płyny, możesz sprawdzić definicję jak mi nie wierzysz .

Dzięki, że mnie oświeciłeś Teraz czuję sie mądrzejszy . W takim razie pozwole sobie wyedytować to "masło maślane "

Ja nie twierdzę, że się nie da odlewać aluminium w piachu, czy metodą wytapianych modeli, ale kolektora bym tak nie odlewał.

Skurcz odlewniczy aluminium jest dość duży bo ok. 1.5 procent. Problem w tym, że przy tak skonstruowanym przestrzennie elemencie, fragmenty kurczące się mogą spowodować znaczne odkształcenie detalu, który ma ponad 400 mm x 300. Trzeba by też przeanalizować, gdzie ewentualnie mogą utworzyć się jamy skurczowe i w tych miejscach zaprojektować np. nadlewy.

kokilę pokrywa się, dlatego czasem niedoświadczona osoba pomyli odlew kokilowy z odlewem z formy piaskowej.