Feingusstoleranzen

Feingießen liefert Präzisionsmetallteile mit vorhersehbaren Toleranzen über verschiedene Abmessungen und geometrische Eigenschaften hinweg. Die linearen Standardtoleranzen reichen von ±0.005″ bis ±0.060″, während geometrische Toleranzen Form, Ausrichtung und Position steuern, um korrekte Passform und Funktion zu gewährleisten.

Toleranzen im Feinguss

In keinem Fertigungsprozess ist es möglich, Teile mit exakten Nennmaßen konstant herzustellen. Fertigungstoleranzen bezeichnen den zulässigen Abweichungsbereich der Abmessungen eines gefertigten Teils. Sie stellen die akzeptable Abweichung von den gewünschten physikalischen Abmessungen dar, die es dem Teil ermöglicht, seine Qualitätsstandards zu erfüllen und seine vorgesehene Funktion korrekt und sicher zu erfüllen.

Lineare Maßtoleranzen

Lineare Maßtoleranzen definieren die zulässige Abweichung für einen linearen Abstand zwischen zwei Punkten auf einem Gussteil. Eine häufig zitierte Faustregel, oft verbunden mit Richtlinien aus dem Feinguss Institute (ICI) und der allgemeinen Gießereipraxis liegt eine Toleranz von ±0.010 Zoll für den ersten Zoll (oder ±0.25 mm für die ersten 25.4 mm) jeder Abmessung vor.

Für jeden weiteren Zoll wird üblicherweise eine inkrementelle Toleranz von ±0.003 bis ±0.005 Zoll (oder ±0.08 mm bis ±0.13 mm pro zusätzlichen 25.4 mm) hinzugefügt. Beispielsweise könnte eine Abmessung von 3 Zoll eine Standardtoleranz von ±0.010 Zoll (für den ersten Zoll) + 2 × ±0.003 Zoll = ±0.016 Zoll haben.

Geometrische Toleranzen

Geometrische Toleranzen steuern die Form, Ausrichtung und Position von Merkmalen über die Grundmaße hinaus. Sie stellen sicher, dass Teile in Baugruppen korrekt passen und funktionieren. Geometrische Toleranzen sind oft schwieriger zu kontrollieren und vorherzusagen als lineare Toleranzen, da sie sehr anfällig für ungleichmäßige Schrumpfung, thermische Verformung beim Abkühlen sowie die mechanischen Einschränkungen der Form und der Geometrie des Teils sind.  

Flatness

Dies definiert die Abweichung einer Oberfläche von einer perfekten Ebene. Feingussoberflächen neigen aufgrund der Volumenschrumpfung von Wachs und Metall während des Abkühlens zu einer gewissen Wölbung oder Konkavität, insbesondere auf größeren, nicht unterstützten flachen Flächen. Die typische Ebenheitstoleranz im Gusszustand wird oft mit 0.005 Zoll pro Zoll (0.005 mm/mm oder 0.127 mm pro 25 mm) Länge oder Breite angegeben.

Geradheit

Hiermit wird gesteuert, wie stark ein Merkmal, beispielsweise eine Kante oder eine Achse, von einer vollkommen geraden Linie abweichen darf. Längere Gussteile neigen beim Abkühlen eher zum Verbiegen oder Verziehen. Ein gängiger Richtwert für die Geradheit im Gusszustand beträgt ±0.005 Zoll pro Zoll Länge (±0.005 mm/mm). Konstante Abschnitte können eine axiale Krümmung von etwa 0.024 Zoll pro Fuß (2 mm/m) aufweisen.

Rundheit (Kreisförmigkeit)

Hiermit wird gemessen, wie genau ein kreisförmiges Merkmal einem perfekten Kreis entspricht. Abweichungen können zu ovalen, länglichen oder anderen nicht kreisförmigen Formen führen. Das Investment Casting Institute (ICI) empfiehlt eine typische Rundheit von ±0.015 Zoll bei einem Merkmal mit 1 Zoll Durchmesser (insgesamt 0.030 Zoll TIR). Für runde Hohlrohre werden Toleranzen von 0.006 Zoll Total Indicator Reading (TIR) ​​für Durchmesser bis zu 1 Zoll angegeben.

Konzentrizität

Die Konzentrizität bestimmt, wie gut die Mittelpunkte zylindrischer Elemente zueinander ausgerichtet sind. Bei Elementen, deren Länge den doppelten Durchmesser nicht überschreitet, kann die Konzentrizität oft innerhalb von 0.005 Zoll pro Zoll Abstand zwischen den Elementen gehalten werden.

Parallelität

Parallelität stellt sicher, dass zwei Oberflächen einen konstanten Abstand zueinander einhalten. Bei Konstruktionen mit freitragenden Zinken oder Jochelementen kann die Einhaltung der Parallelität aufgrund der Volumenschrumpfung der Stützstruktur eine Herausforderung darstellen. Die allgemeine Parallelität kann in der Größenordnung von 0.3 % der Gesamtabmessung liegen.

Rechtwinkligkeit (Rechtwinkligkeit)

Die Rechtwinkligkeit bestimmt, wie nahe zwei Oberflächen oder Merkmale im 90-Grad-Winkel aufeinandertreffen. Beim Feinguss werden typischerweise Rechtwinkligkeitstoleranzen von 0.005 bis 0.015 Zoll pro Zoll erreicht.

Winkeligkeit

Dies definiert die zulässige Abweichung eines Winkels zwischen zwei Elementen von seinem angegebenen Wert. Die Winkeltoleranzen im Gusszustand können von ±0.5 Grad für gut unterstützte Positionen bis zu ±2 Grad bei wahrscheinlicherer Verzerrung reichen. Einige allgemeine Spezifikationen geben ±0.5 Grad für alle Winkel an.

Spezialtoleranzen

Über Standardabmessungen und geometrische Kontrollen hinaus gelten bestimmte spezielle Toleranzen für spezifische Merkmale, die bei Gussteilen üblich sind.

Wandstärke

Die Toleranz der Wandstärke wird oft als Ausnahme von den standardmäßigen linearen Toleranzen behandelt, wobei häufig eine absolute Mindesttoleranz von beispielsweise ±0.020 Zoll (±0.51 mm) angegeben wird. Für metrische Abmessungen werden Toleranzen von beispielsweise ±0.30 mm für Wände mit einer Dicke von weniger als 6 mm und ±0.50 mm für Wände mit einer Dicke von mehr als 6 mm angegeben.

Das Verhältnis zwischen den dicksten und dünnsten Abschnitten sollte möglichst unter 4:1 bleiben. Höhere Verhältnisse können zu Kühlproblemen und inneren Spannungen führen, die zu Verformungen oder Rissen führen.

Lochtoleranzen

• Durch: Für Durchgangslöcher empfehlen die Richtlinien eine maximale Länge von 2- bis 6-mal dem Lochdurchmesser, abhängig von der Lochgröße. Beispielsweise kann ein Loch von 0.04 bis 0.08 Zoll eine maximale Länge vom 2-fachen Durchmesser haben, während ein Loch von 0.201 bis 0.4 Zoll eine maximale Länge vom 4-fachen Durchmesser haben kann.
• Blind: Sacklöcher sind in der Regel flacher. Beispielsweise kann ein Sackloch mit einem Durchmesser von 0.04 bis 0.12 Zoll eine maximale Tiefe von dem 0.5-fachen seines Durchmessers haben.
• Durchmesser: Die Standardtoleranzen für Lochdurchmesser liegen bei kleinen Löchern unter 0.005 Zoll Durchmesser zwischen ±0.015 und ±0.5 Zoll. Größere Löcher haben proportional größere Toleranzen, typischerweise ±1-3 % des Durchmessers.
• Position: Eine allgemeine Richtlinie für die Lochpositionierung ist eine Genauigkeit von 0.127 mm pro 25 mm (0.005 Zoll pro Zoll) von jedem einzelnen Referenzpunkt.
• Längen-Durchmesser-VerhältnisseFeinguss eignet sich gut für L/D-Verhältnisse bis zu 4:1. Darüber hinaus wird die Kernfestigkeit problematisch und die Genauigkeit nimmt ab. Tiefe Löcher mit kleinem Durchmesser erfordern oft eine Nachbearbeitung.

Radien und Rundungen

Großzügige Rundungs- und Eckradien sind sehr empfehlenswert in Feingussdesign da sie Spannungskonzentrationen im Teil reduzieren, den Metallfluss beim Gießen verbessern und das ästhetische Erscheinungsbild verbessern.

Die üblicherweise erreichbaren Mindestradien und -rundungen werden oft mit 0.010 Zoll (0.25 mm) angegeben. Konstrukteure werden jedoch ermutigt, möglichst die größtmöglichen Radien zu verwenden, mindestens 0.030 Zoll (0.76 mm) für Außenecken und 0.060 Zoll (1.52 mm) für Rundungsradien.  

Oberflächenfinish

Wie gegossen Oberflächenveredelungen durch Feinguss sind glatter als bei vielen anderen Gussverfahren. Typische Oberflächen im Gusszustand liegen zwischen 63 und 125 RMS (Root Mean Square) Mikrozoll.