เมืองต้าโจว เมืองฉางเกอ มณฑลเหอหนาน ประเทศจีน. +8615333853330 sales@casting-china.org

การหล่อแม่พิมพ์เชลล์

บ้าน » การหล่อแม่พิมพ์เชลล์

การหล่อแม่พิมพ์เชลล์

การหล่อแบบหล่อเปลือก, also referred to commonly as shell molding, is comparatively a new casting technique, developed in Germany in the 1940s.

It’s a type of metal casting process that involves pouring molten metal(ferrous or non-ferrous) or alloy into sand and resin which is further heated and shaped to build a mold.

Shell mold casting offers improved surface finish and higher precision compared to other metal casting methods, and suitable for small parts that require complex shapes and high dimensional accuracy.

Shell mold casting is applied to various industries such as aerospace, ทางการแพทย์, และอุตสาหกรรมยานยนต์.

It is especially popular in the automotive industry and is often employed to manufacture camshafts, กระปุกเกียร์, เพลาข้อเหวี่ยง, หัวถัง, bearing housings, lever arms, and valve bodies.

คืออะไร

DEZE Shell Mold Casting

Shell Mold Casting Process Flow

Pattern Fabrication

Pattern Fabrication

Two matching metal pattern halves—typically machined from steel or iron—are produced to the exact geometry of the desired casting (plus allowances for shrinkage and shell thickness).

อาคารเปลือกหอย

อาคารเปลือกหอย

Each pattern half is heated (≈180–250 °C), lightly sprayed with a release agent, then dipped into a “dump box” containing fine sand coated in a thermosetting resin.

The hot pattern cures a uniform shell layer (6–12 mm thick) as excess sand is shaken off.

ชุดประกอบเปลือก

ชุดประกอบเปลือก

The two cured shell halves are carefully stripped from their patterns.

If internal cavities are required, resin‐bonded sand cores are placed inside one shell half.

The cope (top) and drag (bottom) shells are then clamped together in a flask, and the gating system (ป่วง, นักวิ่ง, vents) is attached.

Metal Melting and Pouring

การเทโลหะ

Molten metal or alloy (เช่น, เหล็ก, เหล็ก, อลูมิเนียม) is heated to its liquidus temperature and poured by gravity into the sprue.

The metal fills the shell cavity, replicating fine details and thin sections.

Solidification & Cooling

Solidification & Cooling

The thin, ceramic‐like shell conducts heat away rapidly.

After an appropriate cooling interval—often just a few minutes at ambient temperature—the metal has solidified into a robust casting.

Demolding & Cleanup

Demolding & Cleanup

The flask is opened and the shell fragments are broken away to free the casting.

The part is then freed of any gating or core material and undergoes any required trimming, บด, or surface finishing before inspection.

Casting Alloys of Shell Mold Casting

Shell molding accommodates most ferrous and non-ferrous alloys, ตัวอย่างเช่น:

Alloy Family Typical Grades Key Properties & Applications
Gray Iron ASTM A48 Class 20–40 Excellent machinability & vibration damping; used for engine blocks, เรือน.
เหล็กดัด ASTM A536 60-40-18, 65-45-12 Higher strength & toughness than gray iron; ideal for gears, เพลาข้อเหวี่ยง, วาล์ว.
เหล็กกล้าคาร์บอน เอไอเอส 1018, 1020, 1045 Good strength and weldability; used for shafts, วงเล็บ, ชิ้นส่วนโครงสร้าง.
โลหะผสมเหล็ก 4140, 4340, H13 Enhanced hardness, ความเหนียว, และทนต่อการสึกหรอ; used in dies, เครื่องมือ, เครื่องจักรกลหนัก.
สแตนเลส 304, 316, 17-4พีเอช, 2205 (ดูเพล็กซ์) Corrosion resistance and strength; used in chemical, อาหาร, ทางการแพทย์, and marine parts.
อลูมิเนียมอัลลอยด์ A356, A357, ADC12 น้ำหนักเบา, good fluidity; used for automotive brackets, เรือน, aerospace fittings.
โลหะผสมทองแดง C905 (บรอนซ์ดีบุก), C836 (อลูมิเนียมบรอนซ์), C230 (Cartridge Brass) Excellent wear and corrosion resistance; ใช้ในตลับลูกปืน, บูช, ฮาร์ดแวร์ทางทะเล.
Nickel-Based Alloys ไม่สะดวก 625, Hastelloy C276 Outstanding high-temperature strength and corrosion resistance; used in aero-engines, การแปรรูปทางเคมี.
โลหะผสมแมกนีเซียม AZ91D, AM60 Very lightweight; used in electronics housings and automotive components.
Zinc Alloys Zamak 3, Zamak 5 Low melting point and excellent detail reproduction; used for small, ชิ้นส่วนที่ซับซ้อน (hardware, ฟิตติ้ง).
หมายเหตุ:
  • Gray & Ductile Iron: Preferred for cost-sensitive, large castings requiring good damping.
  • เหล็กกล้า: Shell molds withstand higher pouring temperatures, enabling ferrous alloy use with minimal shell degradation.
  • Stainless & Nickel-Based: Require specialized shell sand (เช่น, zircon) and controlled pouring to avoid contamination.
  • Non-Ferrous Alloys: Benefit from shell mold’s fine surface finish and dimensional accuracy, reducing post-machining.

Advantages of DEZE About Shell Mold Casting

Advantages of DEZE About Shell Mold Casting

1. Proprietary Resin‐Sand Formulations

2. High-Speed, Automated Shell Production

3. Expert Pattern & Tooling Design

4. Broad Alloy Capability

5. Tight Dimensional Control

6. Lean, Green Operations

7. Comprehensive Quality Assurance

8. Dedicated Technical Support

Shell mold casting Benefits and Challenges

Benefits of Shell Mold Casting

  • ความแม่นยำในมิติสูง Achieves tolerances as tight as ±0.3 mm per 100 มม, making it ideal for parts that demand precise fits and minimal post-machining.
  • พื้นผิวที่เหนือกว่า Shell-molded parts typically exhibit Ra 3–6 µm, greatly reducing the need for grinding or polishing.
  • Complex Geometries & Thin Walls Can reliably produce undercuts, intricate details, and wall sections as thin as 1.5–2 mm, which are difficult or impossible in traditional sand casting.
  • Fast Mold Turnaround Resin-coated sand cures in seconds on the hot pattern, so new molds can be made rapidly for quick prototyping or small batch runs.
  • Consistent, Repeatable Results Rigid shell halves resist distortion during pouring, giving uniform grain structure and mechanical properties from one casting to the next.
  • คุณสมบัติเชิงกลที่ดี Rapid, even cooling through the thin shell walls promotes a finer microstructure, enhancing strength and toughness compared to green-sand castings.

Challenges of Shell Mold Casting

  • Higher Molding Costs Thermosetting resins, heated patterns, and single-use shells raise the per-mold expense compared to conventional sand casting.
  • Limited Mold Lifespan Each shell mold is destroyed to retrieve the part, so there’s no tool reuse—driving up material and handling costs for large production volumes.
  • Size and Weight Constraints Shell halves become difficult to handle and prone to cracking once they exceed roughly 50 กิโลกรัม, limiting this method to small- and medium-sized components.
  • Health & Environmental Considerations Curing resins can emit volatile organic compounds and acid fumes; adequate ventilation and proper resin disposal procedures are essential.
  • Pouring Pressure Restrictions Shell molds cannot withstand the very high injection pressures used in die casting; they are suited only to gravity or low-pressure pours.

Shell Mold Casting Wide Applications

บริการ

อุตสาหกรรม Typical Shell Mold Castings Typical Products
ยานยนต์ Camshaft and crankshaft housings, gearbox and transmission cases, หัวถัง, bearing carriers, and linkage arms—benefit from tight tolerances and fine surface finish, reducing or eliminating post-machining. Shell Mold Casting for Automotive
Aerospace & Defense Actuator brackets, fuel-system fittings, small turbine stator segments, control-surface hinges, and structural brackets—leveraging weight-sensitive, high-precision parts where repeatability and fatigue resistance are critical. Aerospace & Defense
อุปกรณ์การแพทย์ Surgical instrument handles and housings, implant-fixture bushings, orthopedic bracketry, and fluid-control valves—requiring complex internal passages, biocompatible alloys, and sterilizable finishes. Shell Molding Medical Devices
Industrial Valves & Pumps Precision valve bodies, ใบพัด, volutes, and pump housings cast in stainless or duplex stainless steels—resisting corrosive media while maintaining exacting dimensional requirements for reliable sealing and flow control. Industrial Valves & Pumps
Oil & Gas / ปิโตรเคมี Chemical-service fittings, filter housings, manifold blocks, and instrumentation flanges—taking advantage of exotic alloys (เช่น, ไม่สะดวก, ฮาสเตลลอย) with minimal surface porosity and high dimensional fidelity. Oil & Gas Application
Consumer & Decorative Ornamental door handles, อุปกรณ์แสงสว่าง, sculpture components, and architectural accents—shell-cast in brass, สีบรอนซ์, or aluminum to capture fine textures and crisp edges. Consumer & Decorative
Renewable Energy & Power Generation Small hydraulic turbine nozzles, control-valve bodies, and generator accessory brackets—benefiting from rapid turnaround and the ability to cast heat-resistant alloys with tight wall-thickness control. Renewable Energy & Power Generation

General Tolerance Information of Shell Mold Casting

บริการ

Same side of parting line: ± .020 for 1st 3″ Add ± .003 / inch over 3″
Across parting line: ± .030 for 1st 3″ ± .003 / inch over 3″
Draft: Typically 1° Certain applications at 0° draft.
Typical Finish Stock: .060″ maximum
Hole size cast into part: DIAMETER DEPTH
Less than 0.5″ Equal to diameter
0.5″ – 1.0″ Equal to 1.5 times diameter
Greater than 1.0″ Equal to 2 times diameter

FAQs about Shell Mold Casting

บริการ

What is shell mold casting?

Shell mold casting is a precision sand-based process in which a heated metal pattern is coated with fine, resin-bonded sand to form thin “shell” halves. Once cured and assembled, these shells serve as the mold into which molten metal is poured.

What metals can be cast by shell molding?

Almost any alloy is suitable—including gray and ductile irons, carbon and alloy steels, สแตนเลส, อลูมิเนียมอัลลอยด์, copper-based alloys, and even nickel-based superalloys—thanks to the shell’s heat resistance.

How accurate and smooth are shell-molded parts?

Typical dimensional tolerances reach ±0.3 mm per 100 มม, and surface finishes are in the Ra 3–6 µm range. This precision often eliminates or minimizes secondary machining.

What part sizes are practical for shell molding?

Shell molding excels at small to medium components (from a few grams up to about 50 กิโลกรัม). Shell halves larger than this become difficult to handle and may crack under their own weight.

How fast can shell molds be produced?

Each shell half cures in roughly 10–30 seconds on automated dip-and-shake equipment. This quick turnaround supports fast prototyping and moderate production volumes.

What kinds of geometries work best?

Intricate details—thin walls (down to 1.5 มม), ตัดราคา, fine ribs, and internal passages—are readily achieved. Cores can be inserted for complex internal cavities.

When should I choose shell mold casting?

Select shell molding when your parts require small- to medium-size, ความแม่นยำในมิติสูง, fine surface quality, and complex detail.

Shell Mold Casting VS Sand Casting VS Investment Casting

บริการ

เกณฑ์ การหล่อทราย การหล่อแม่พิมพ์เชลล์ การหล่อการลงทุน
วัสดุแม่พิมพ์ Green sand (ซิลิกา + clay) Resin-bonded fine sand shell เปลือกเซรามิก (wax patterns dipped in slurry)
ค่าเครื่องมือ Very low ปานกลาง (heated patterns + resin sand) สูง (wax tooling + multiple shell dips)
Mold Reuse เลขที่ (sand broken each pour, but sand is reclaimable) เลขที่ (each shell single-use, sand reclaimable) เลขที่ (each ceramic shell single-use)
Part Size Range Very small to very large (> several tons) Small to medium (up to ~50 kg) Very small to small (โดยทั่วไป < 10 กิโลกรัม)
ความทนทานต่อมิติ ± 0.5 มม. ต่อ 100 มม ± 0.25–0.35 mm per 100 มม ± 0.15–0.25 mm per 100 มม
พื้นผิวเสร็จสิ้น (รา) 6–12 µm 3–6 µm 1–2 µm
ความหนาของผนัง 6 มม ≥ 1.5–2 mm 1 มม
ความซับซ้อน & Detail ปานกลาง (cores required for internal features) สูง (ผนังบาง ๆ, fine features easily achieved) สูงมาก (ตัดราคา, intricate geometries)
รอบเวลา ช้า (mold prep, การเขย่า) เร็ว (shell cures in seconds) Slowest (multiple coating and dewax steps)
ปริมาณการผลิต ต่ำถึงปานกลาง ต่ำถึงปานกลาง ต่ำถึงปานกลาง (100–1,000s parts)
Typical Alloys เหล็ก, เหล็ก, อลูมิเนียม, สีบรอนซ์, ฯลฯ. เหล็ก, เหล็ก, stainless, อลูมิเนียม, โลหะผสมทองแดง Stainless, ซุปเปอร์อัลลอย, สีบรอนซ์, อลูมิเนียม
Post-processing Needs Often heavy machining and surface cleanup Minimal machining; light finishing Minimal machining; often ready to final shape
Best For ใหญ่, heavy, cost-sensitive parts Precision small/medium parts with moderate volume Extremely intricate, thin-walled, high-accuracy parts

When to Choose Which Process

  • การหล่อทราย Choose when parts are large, simple in geometry, and tooling cost must be minimal. Ideal for heavy machinery housings, บล็อกเครื่องยนต์, and prototype runs.
  • การหล่อแม่พิมพ์เชลล์ Opt for shell molding when you need tighter tolerances and better surface finish than sand casting, but with faster mold turnaround and lower cost than investment casting. Common in automotive brackets, ตัวเรือนปั๊ม, and medium-complexity components.
  • การหล่อการลงทุน Use investment casting for the highest level of detail, the finest surface finish, and the thinnest walls. It’s the go-to for aerospace turbine blades, medical implant components, and intricate decorative hardware.

บล็อก

Casting & Machining ท้อง

ความรู้

การอ้างอิงหนึ่งจุดของคุณสำหรับจุดหลอมโลหะบริสุทธิ์และผสมใน° C, °F & K - สมบูรณ์แบบสำหรับวิศวกร, มือสมัครเล่น, และใครก็ตามที่ทำงานกับโลหะหลอมเหลว.
ค้นพบ 10 ประเภทของการเสร็จสิ้นอลูมิเนียมและเรียนรู้ว่าแต่ละเสร็จจะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างไร, การป้องกันการสึกหรอ, และดึงดูดสายตา. ตั้งแต่การเคลือบแบบอะโนไดซ์และผงไปจนถึงการพิมพ์ด้วยไฟฟ้าและการถ่ายโอนโลหะ.
สำรวจโลกแห่งการหล่ออลูมิเนียมอัลลอยด์. เข้าใจกระบวนการสำคัญเช่นการหล่อทราย, หล่อตาย, และการคัดเลือกนักลงทุน, แอปพลิเคชันของพวกเขา, การควบคุมคุณภาพ, และวิธีเลือกวิธีที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการด้านการผลิตของคุณ.