Лиття за виплавленими моделями, також відоме як-лиття за виплавленим воском, — це точна техніка виробництва, яка використовується для виготовлення складних металевих деталей із відмінною обробкою поверхні та точністю розмірів. Серед різноманітних методів лиття по виплавлюваним моделям лиття з водяного скла (також називається литтям із-силікату натрію) виділяється своєю економічною-ефективністю та ефективністю, особливо для малих та середніх-серій виробництва.
1. Огляд процесу
Лиття з водяного скла за виплавленими моделями використовує силікат натрію (Na₂SiO₃) як сполучну речовину для керамічних оболонок, пропонуючи більш економічну альтернативу системам на основі етилсилікату-. Весь процес складається з шести основних етапів:
1.1 Створення шаблону
• Воскові або 3D-надруковані полімерні візерунки виготовляються у точній формі потрібної частини
• Кілька візерунків збираються на центральному восковому литнику, щоб утворити ливарний кластер
1.2 Будівництво оболонки
• Кластер занурюється в розчин силікату натрію (градус Be 38-42 при 20 градусах)
• Негайне заштукатурювання вогнетривкими матеріалами (зазвичай цирконовим борошном для основних покриттів, а потім плавленим кремнеземом для резервних покриттів)
• Кожен шар вимагає 4-6 годин висихання при контрольованій вологості (40-60% RH)
1.3 Депарафінізація
• Кластер із покриттям обпалюється-при температурі 850-950 градусів протягом 15-30 хвилин
• Одночасно випалює віск і перетворює силікат натрію на керамічну зв'язку
1.4 Заливка металу
• Попередньо нагріті форми (200-400 градусів) отримують розплавлений метал за допомогою сили тяжіння або за допомогою вакууму
• Звичайні ливарні сплави включають вуглецеві сталі (1020-1045), нержавіючі сталі (304/316) і алюмінієві сплави
1.5 Видалення оболонки
Після застигання керамічна оболонка видаляється через:
• Механічна вібрація
• Водострумин-під високим тиском
• Хімічне розчинення (5-10% розчин NaOH для стійких залишків)
1.6 Оздоблювальні операції
• Відріз-: відокремлення окремих виливків від литника
• Шліфування: Видалення залишків воріт
• Термічна обробка: за потреби зняття напруги або відпал розчину
2. Технічні переваги
| Параметр | Стакан для води | Етиловий силікат |
|---|---|---|
| Час збірки оболонки | 24-36 годин | 48-72 години |
| Вартість матеріалу | 0,8-1,2 $/кг | 3,5-5,0 $/кг |
| Оздоблення поверхні (Ra) | 6.3-12.5 μm | 3.2-6.3 μm |
| Допуск на розміри | ±0.5% | ±0.3% |
Ключові переваги:
• На 60-70% швидше виробництво оболонки порівняно з етилсилікатом
• На 40% менші витрати сполучного матеріалу
• Підходить для сплавів із -високою{1}}температурою плавлення (до 1600 градусів)
• Екологічно чистіша хімія
3. Міркування щодо контролю якості
3.1 Оптимізація міцності оболонки
• Підтримуйте молярне співвідношення Na₂O:SiO₂ між 1:2,0-2,4
• Контролюйте температуру сушильної кімнати на рівні 22±2 градуси
• Обмежте товщину оболонки до 6-10 мм залежно від розміру деталі
3.2 Запобігання дефектам
• Газова пористість: реалізуйте вакуумну дегазацію під час заливки
• Включення: Використовуйте сітчасті фільтри 80-100 у системах воріт
• Тріщини: Забезпечте належний попередній нагрів форми (запобігання термічному удару)
4. Промислове застосування
• Автомобільна промисловість: корпуси турбокомпресора, компоненти трансмісії
• Насос/клапан: робочі колеса, корпуси клапанів, гідравлічні частини
• Медицина: Прототипи ортопедичних інструментів
• Енергетика: прототипи лопатей газових турбін
5. Обмеження процесу
• Нижча точність порівняно з вдосконаленими системами підшивки (±0,75 мм проти ±0,25 мм)
• Крихкість шкаралупи вимагає обережного поводження
• Не ідеально підходить для суперсплавів, що вимагають надзвичайної чистоти
6. Виникаючі покращення
• Гібридні сполучні речовини: поєднання рідкого скла з колоїдним кремнеземом для підвищення міцності
• Інтеграція адитивного виробництва: тривимірні-форми з покриттям із водяного скла
• Керування сушінням-на основі штучного інтелекту: прогнозовані алгоритми оптимізації вологості/температури
Лиття з водяного скла за виплавленими моделями залишається найекономічнішим рішенням для точного лиття для виробництва 100-10 000 штук. Останні досягнення в управлінні технологічними процесами та матеріалознавстві продовжують розширювати його можливості в секторах високовартісного виробництва.
Належний контроль параметрів і заходи запобігання дефектам можуть дати виливки, які відповідають стандартам допуску ISO 8062 GDCT4-6, зберігаючи конкурентоспроможні витрати на деталь.
