Литье по выплавляемым моделям: процесс, преимущества и применение

Литье по выплавляемым моделям — один из наиболее распространённых методов литья в отрасли. Производители часто используют литьё по выплавляемым моделям, поскольку оно обладает рядом преимуществ. К ним относятся высокая точность размеров, гладкая поверхность, возможность изготовления сложных деталей и высокая скорость производства.

В этой статье мы расскажем вам всё, что вам нужно знать о литье по выплавляемым моделям. Мы кратко расскажем об истории литья по выплавляемым моделям и подробно объясним этот процесс, обсудив его применение, свойства материалов, а также преимущества и недостатки.

Что такое литье по выплавляемым моделям?

Литье по выплавляемым моделям (или «литьё по выплавляемым моделям»). Этот метод предполагает использование воскообразного материала для изготовления выплавляемой модели и последующее изготовление её точной копии. В этом процессе используются керамические формы с превосходными теплоизоляционными свойствами. В результате можно получать детали практически в готовом виде с очень высоким качеством поверхности.

Его многочисленные преимущества и адаптивность делают его сильным конкурентом другим методам литья, таким как литье в песчаные формы и литье под давлением. А пока давайте продолжим изучать инвестиционное литье.

История яинвестиции Састинг

Люди используют подобные методы изготовления предметов уже более 5000 лет. Модели из чистого пчелиного воска использовались для литья мягких металлов, таких как золото и медь. Археологи обнаружили украшения, идолов и произведения искусства той эпохи, которые представляют собой захватывающее зрелище.

По мере развития знаний в области обработки металлов люди начали экспериментировать с новыми методами литья. Этот метод получил дальнейшее развитие в конце XIX века, когда его стали применять для изготовления зубных брекетов.

Вторая мировая война сделала этот процесс широко известным. Военным требовался способ производства прочных, точных и многоразовых деталей. В результате процесс, известный сегодня как литье по выплавляемым моделям, начал совершенствоваться.

Как работает литье по выплавляемым моделям?

На протяжении многих лет производители усердно работали над совершенствованием процесса литья по выплавляемым моделям для получения отливок наилучшего качества. В этом разделе мы подробнее рассмотрим шесть этапов.

Создание мастер-модели

Восковая модель – это точная копия геометрии готового изделия. Мастер-модель – это стандарт, который можно использовать многократно для литья. Для создания формы мастер-модели чаще всего используются воск, дерево, металл и силиконовый каучук. Выбор материала зависит от срока службы модели и сложности конструкции. Кроме того, следует учитывать степень расширения или сжатия материала при нагревании или охлаждении, а также качество поверхности. В каждом цикле литья оператор создает восковую модель на основе мастер-модели.

Сегодня инженеры используют передовые методы, такие как 3D-печать и литьё по выплавляемым моделям, для создания моделей. В прошлом процесс литья под давлением Часто использовался для создания восковых моделей. В настоящее время 3D-печать — новая технология, которая быстро набирает популярность. Инженеры предпочитают FDM-печать за её дешевизну и высокую точность.

Сборка восковой модели

Следующий шаг — сборка всех моделей, созданных на предыдущем этапе, в форму для литья по выплавляемым моделям. Собранная модель напоминает дерево, отсюда и название «дерево».

Затем оператор собирает модель, используя сеть литников/питателей/подъёмников. Эта сеть литников позволяет жидкому металлу легко поступать во все части формы.

Этот процесс сборки может осуществляться вручную или автоматически. Производители могут выбрать ручную сборку при небольших объёмах производства или при уникальной форме каждой отливки. С другой стороны, если процесс литья планируется повторять, целесообразно приобрести автоматизированную производственную ячейку.

Нанесение огнеупорного материала (пропитка)

Затем оператор наносит на форму слой огнеупорного материала для достижения желаемых свойств. Процесс покрытия включает несколько этапов пропитки. Дерево медленно вращается и снова и снова погружается в смесь керамической массы и песчано-гипсовой смеси. Глина помогает форме выдерживать высокие температуры, а гипс делает её прочнее.

По мере погружения керамическая оболочка вокруг восковой модели становится всё толще. Будьте особенно осторожны при нанесении первого начального слоя (также называемого мастер-стержнем). Это существенно влияет на качество и форму детали.

Этот процесс повторяется до тех пор, пока оболочка не достигнет нужной толщины. В большинстве случаев толщина оболочки составляет от 3/8 дюйма до 1/2 дюйма. Это зависит от материала отливки, размера и веса. Если деталь тяжёлая и металл имеет высокую температуру плавления, оболочка должна быть достаточно толстой, чтобы выдерживать высокие температуры и давление.

Депарафинизация

В процессе депарафинизации воск удаляется из глиняной оболочки плавлением. Для нагрева и плавления воска на заводах обычно используют паровой автоклав или печь для мгновенного нагрева.

Затем оператор опускает форму, чтобы расплавленный воск мог легко вытечь. Форма нагревается в автоклаве в течение 12 часов при температуре от 90 до 175 °C, и большая часть воска вытекает. Затем форма обжигается при более высокой температуре (до 1000 °C) в течение нескольких часов для удаления остатков воска и воды.

Это очень важный этап в процессе литья. Это связано с тем, что при высоких температурах в оболочке формы могут появиться дефекты. Инженеры, как правило, стараются избегать появления трещин. Поэтому на заводах по литью по выплавляемым моделям форма обычно депарафинируется методами, не повреждающими её.

Кроме того, дополнительным преимуществом этого процесса является термическая обработка огнеупорного материала: оболочка становится прочнее и, следовательно, менее склонна к реакции с расплавленным металлом.

Предварительный нагрев и заливка

С этого момента начинается полноценный процесс литья по выплавляемым моделям. Форма предварительно нагревается, чтобы не дать ей слишком быстро отреагировать при контакте с горячим жидким металлом.

Заливка жидкого металла в форму осуществляется контролируемым образом оператором или машиной. Важно поддерживать постоянную скорость заливки. Это предотвращает дефекты литья, вызванные турбулентностью. Кроме того, если расплавленный металл склонен к реакции с воздухом, необходимо обеспечить отсутствие воздуха вокруг формы. После заливки металл затвердевает и охлаждается внутри формы.

Постобработка

После затвердевания металла форма разрушается ударом молота или струей воды. После извлечения детали из формы она подвергается ряду этапов получистовой обработки.

Одна из задач — закрыть систему заливки, поскольку она не является частью изделия. Шероховатости, острые края и другие дефекты также можно удалить шлифованием или пескоструйной обработкой. фрезерование с ЧПУ и сверление — два процесса механической обработки, которые также могут использоваться для обработки отверстий и поверхностей. Кроме того, детали могут быть подвергнуты различным процессам обработки поверхности для достижения желаемого качества поверхности.

После обработки детали подвергаются контролю качества. Группа контроля использует такие методы, как капиллярный контроль, для выявления дефектов, таких как трещины и отверстия. Также проверяются другие показатели качества, такие как прочность, твёрдость, геометрия и допустимые размеры.

Различные типы материалов для литья по выплавляемым моделям

Одно из главных преимуществ литья по выплавляемым моделям заключается в возможности его использования с широким спектром материалов, включая чёрные и цветные металлы. Это означает, что готовые детали могут обладать различными механическими свойствами.

• Сталь: Мягкая сталь, высокоуглеродистая сталь и другие специальные легированные стали хорошо подходят для литья по выплавляемым моделям. Стальные детали, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям, используются во многих областях, таких как судостроение, авиастроение и военная промышленность.
• Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь прочна, устойчива к ржавчине и имеет гладкую, блестящую поверхность. Корпуса насосов, детали клапанов, шестерни и втулки — распространённые детали.
• Алюминий АЛлойс: Эти металлы лёгкие, прочные и устойчивые к ржавчине. Детали из алюминиевых сплавов в основном используются в самолётах и автомобилях.
• Никель АЛлойсНикелевые сплавы очень прочны, не ржавеют и сохраняют стабильность при высоких температурах. Отливки из этих металлов используются в высокотемпературных окислительных средах и способны выдерживать высокие нагрузки.
• Кобальт АЛлойс: Эти сплавы очень прочны, не подвержены износу, ржавчине, химическим реакциям, перегреву и охлаждению. Этот высокопроизводительный сплав используется, например, в тяжёлом машиностроении, медицине и пищевой промышленности.
• Бросать яронЧугун — чрезвычайно прочный и долговечный материал. Он используется для изготовления электрических деталей, трубопроводной арматуры, механизмов инструментов и т. д.
• Медь АЛлойсМедные сплавы, такие как бронза и латунь, имеют привлекательный внешний вид, умеренную прочность на разрыв и являются хорошими проводниками тепла. Поэтому эти металлы используются для изготовления деталей сантехники, радиаторов, теплообменников и других компонентов.

Как закончить литье по выплавляемым моделям

После депарафинизации поверхность отливки по выплавляемым моделям становится несколько шероховатой. Это связано со следами, оставленными на ней основным стержнем глиняной формы. Шероховатость поверхности таких деталей обычно составляет 125 Ra, но может отличаться в зависимости от материала и качества формы.

Поэтому существует множество способов обработки поверхности, позволяющих добиться желаемой гладкости. Некоторые процессы позволяют добиться гладкости поверхности путём удаления материала. Другие методы включают в себя покраску, которая позволяет выровнять поверхность и скрыть шероховатость под слоем краски.

Тип обработки поверхности выбирается с учётом таких факторов, как желаемый внешний вид, допуски размеров и механические свойства. Ниже приведены различные методы обработки поверхности:

• Анодирование
• Полировка
• Рисование
• Порошковое покрытие
• Пассивация

Использование литья по выплавляемым моделям

Процесс литья по выплавляемым моделям может использоваться во многих областях. Вот некоторые из наиболее распространённых областей применения:

• Энергетическая промышленность: Этот производственный процесс очень полезен в энергетике. Лопасти ветряных турбин очень большие и тяжёлые, поэтому они должны быть очень прочными и иметь гладкую поверхность. Одним из преимуществ литья по выплавляемым моделям является наличие всех этих свойств.
• СудостроениеВ судостроении металлические детали часто изготавливаются методом литья по выплавляемым моделям. Для изготовления прочных металлических пластин используются специальные сплавы. Эти пластины не ржавеют и могут использоваться на кораблях и подводных лодках. Этот процесс подходит для этой отрасли, поскольку совместим со многими металлическими сплавами.
• Аэрокосмическая промышленность: Потому что он позволяет обрабатывать сложные формы и обеспечивает высокую прочность. Поэтому этот процесс может использоваться для изготовления важных деталей авиационных двигателей и фюзеляжей.
• Медицинская промышленность: Этот метод полезен в медицине. Он позволяет изготавливать мелкие детали с более высоким качеством поверхности. Например, он широко применяется в протезировании, имплантации и хирургических инструментах.
• Автомобильная промышленность: Литье по выплавляемым моделям позволяет изготавливать высокопроизводительные детали для автомобильной промышленности, такие как детали трансмиссии, коромысла и компоненты силового агрегата.

Преимущества и недостатки литья по выплавляемым моделям

Как и другие методы литья, литье по выплавляемым моделям имеет свои преимущества и недостатки. Чтобы сделать осознанный выбор метода литья, важно полностью осознавать оба этих преимущества. Давайте рассмотрим их подробнее далее.

Преимущества

The Процесс литья по выплавляемым моделям имеет много преимуществ, поэтому эти литые детали так популярны.

• Совместимость со сложной геометрией: Он позволяет обрабатывать детали сложной геометрии. Такие как внутренние элементы, острые изгибы, тонкие стенки и неглубокие каналы. Всё это можно изготовить как единое целое. Поэтому вам не придётся собирать детали, изготовленные по отдельности, что пришлось бы делать при использовании других методов литья.
• Чистовая отделка поверхности: Этот метод литья позволяет достичь чистоты поверхности до 3 микрон. По сравнению с литьем в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям даёт ещё лучшие результаты. Кроме того, литые по выплавляемым моделям детали не имеют линий разъема, что делает их внешний вид более эстетичным.
• Крупные детали: Этот метод подходит для деталей разных размеров. Он позволяет обрабатывать детали весом от 100 граммов до одной тонны. Кроме того, с его помощью можно изготавливать огромные турбинные лопатки, а также миниатюрные медицинские инструменты.
• Превосходная точность размеров: Литье по выплавляемым моделям — это процесс литья, практически соответствующий заданной форме, с крайне малыми допусками на чистовую отделку. Детали имеют поразительный допуск на размеры +/- 0,075 мм после чистовой отделки.
• Широкий ассортимент материалов: Этот процесс очень гибкий и может использоваться с широким спектром материалов. Он подходит и обеспечивает точность обработки таких материалов, как сталь, никелевые и алюминиевые сплавы.

Недостатки

С другой стороны, литьё по выплавляемым моделям имеет и некоторые недостатки. Каждый, кто занимается литьём, должен знать о них.

• Высокие затраты на инструменты и оборудование: Исходные формы, мастер-формы и оборудование (печи, машины для нанесения керамического покрытия) очень дороги. Поэтому этот процесс не подходит для мелкосерийного производства. Однако, если стоимость не является для вас главным фактором, он может подойти для мелкосерийного производства. Например, для изготовления лопастей ветряных турбин.
• Высокотехнологичный процесс: Как уже говорилось, этот процесс состоит из множества этапов. Каждый этап требует разных навыков и знаний. На любом этапе процесса возможны ошибки. Это может обойтись компании очень дорого. Если вы хотите использовать этот метод кастинга, найти подходящих людей и достойно их оплатить может быть непросто.
• Кропотливый: Процесс литья может быть очень медленным из-за множества этапов. Некоторые из них, например, охлаждение и финишная обработка, занимают много времени. Поэтому компаниям, которым нужны срочные детали, следует рассмотреть другие методы литья при поиске производственных услуг.

Yonglihao Machinery предлагает услуги индивидуального литья

Очевидно, что литьё по выплавляемым моделям — очень сложный процесс. Для его выполнения требуются специалисты с большим опытом и квалификацией. Вам требуется литьё деталей? Yonglihao Machinery предлагает вам непревзойдённые услуги литья. Например, литьё по выплавляемым моделям, литье под давлением с горячей камерой, и литье под высоким давлением процессы.

Компания Yonglihao Machinery имеет собственный производственный завод. Мы оснащёны передовым литейным оборудованием, а также квалифицированным техническим персоналом и опытной командой инженеров. Мы способны производить детали быстро и качественно, обеспечивая быстрое и внимательное обслуживание наших клиентов.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между 3D-печатью и литьем по выплавляемым моделям?

При литье по выплавляемым моделям расплавленный металл заливается в предварительно отформованную форму и затвердевает. 3D-печать — это технология аддитивного производства. Такие технологии 3D-печати, как FDM и SLS, позволяют создавать детали слой за слоем.

Освоение техники литья по выплавляемым моделям занимает много времени. Однако этот метод литья позволяет обрабатывать широкий спектр металлов и достигать идеальной чистоты поверхности. 3D-печать всё ещё находится в зачаточном состоянии и не так хороша в производстве металлических деталей, как литьё. Шероховатость поверхности, пористость и неровности — вот лишь некоторые из проблем, возникающих при использовании 3D-печатных деталей по сравнению с литыми.

Разница между литьем по выплавляемым моделям и литьем в песчаные формы

Литье по выплавляемым моделям позволяет изготавливать детали с очень сложной геометрией и чрезвычайно высоким качеством поверхности. С другой стороны, литье в песчаные формы предпочтительнее. Это связано с тем, что этот метод позволяет производить большие партии деталей, снижая затраты. Кроме того, этот метод позволяет изготавливать очень крупные детали.

Является ли литье по выплавляемым моделям экологически безопасным?

Да. При литье по выплавляемым моделям воск и металл регулярно извлекаются и используются в других процессах литья, что позволяет избежать отходов. Хотя литье по выплавляемым моделям потребляет энергию и выделяет вредные для окружающей среды пары, эти проблемы можно свести к минимуму благодаря эффективному контролю дымовых газов и утилизации отходов.