صب الزجاج المائي (المعروف أيضًا باسم صب سيليكات الصوديوم) هو شكل من أشكال صب الشمع المفقود الذي يستخدم موثق سيليكات الصوديوم القابل للذوبان في الماء في قشرة السيراميك.
كواحدة من طريقتين رئيسيتين من الاستثمار (الآخر هو السيليكا سول), إنه يوفر توازن الدقة وفعالية التكلفة.
نشأت من تقنيات الشمع المفقودة التقليدية في آسيا وأوروبا, اكتسبت صب الزجاج المائي جرًا صناعيًا في القرن العشرين حيث سعت المسابك إلى بديل منخفض التكلفة لعمليات السيليكا الغروية.
باستخدام المواد الشائعة (رمل الكوارتز أو السيليكا مع ملبطات السيليكات القلوية), هذه العملية مناسبة تمامًا للدقة المتوسطة, قطع الغيار عالية التعقيد حيث تكون الميزانيات أكثر إحكاما.
تتراوح مصبحة الزجاج المائي النموذجي من بضع مئات من الجرام إلى 150 كجم, مع أقصى أبعاد حوالي 1M, مما يجعلها مثالية لأكبر, مكونات حساسة التكلفة.
ما هو استثمار الزجاج المائي?
صب الزجاج المائي هو متغير للاستثمار الدقيق (خاسر الشمع) صب في سيليكات الصوديوم ("زجاج مائي") بمثابة موثق السيراميك.
في الممارسة العملية, الشمع (أو البلاستيك) تصنع الأنماط وتجميعها في شجرة.
الأنماط مرارا وتكرارا مغلف في ملاط من جزيئات حررات ناعمة ملزمة في محلول سيليكات الصوديوم, ثم مغطاة بطبقات الجص الخشنة تدريجياً لبناء القشرة.
بمجرد علاج الصدفة, يتم ذوبان الشمع أو الغليان, ترك تجويف العفن المجوف. معدن منصهر (عادة ما يكون سبائك الصلب أو الحديد) يتم سكبها في هذه القشرة السيرامية.
بعد التصلب, تم كسر القشرة للكشف عن الجزء الممثل. باختصار, استثمار الزجاج المائي الذي يلقي "الاستثمار" سيد الشمع في سيراميك قائم على الصوديوم لتشكيل القالب.
مقارنة بالاستثمار في السيليكا سول (الذي يستخدم السيليكا الغروية والرمال القائمة على الزركون), تتداول طريقة الزجاج المائي بعض جودة السطح لتكلفة المواد المنخفضة ومعالجة أبسط.
لماذا تستخدم زجاج الماء?
صب زجاج الماء شائع لأنه يقلل التكلفة والمعالجة بالنسبة لطرق الدقة الأخرى.
رابط سيليكات الصوديوم ورمال السيليكا التقليدية غير مكلفة وسهلة التعامل, لذا تكلف الأدوات والمواد أقل بكثير من قذائف غرواني السيليكا.
على سبيل المثال, تجنب أنظمة الزجاج المائي النفقات العالية لسيليكا سول والرمال المتخصصة, يؤدي إلى انخفاض تكلفة الاستثمار لكل جزء.
العملية أيضا يلغي العديد من العمليات الثانوية: الأجزاء تخرج بالقرب من الشبكة (غالبًا ما تتطلب القليل من اللحام أو الآلات).
في الممارسة العملية, يمكن لسباق الزجاج المائي التقاط هندسة معقدة للغاية (مع عمليات السفقة والشبكات الرقيقة) بدون النوى, تبسيط التصميم.
وفقا لمصادر الصناعة, عروض صب الزجاج المائي "تصميم معقد بدون زوايا مسودة" و "دقة أعلى مقارنة مع صب الرمال",
مع تجنب النوى باهظة الثمن, قوالب, أو اللحامات التي تحتاجها العديد من الأجزاء الرملية الكبيرة.
هذه المرونة تجعلها جذابة الإنتاج الصغير إلى المتوسط يعمل حيث يجب تقليل تكاليف الأدوات.
في نفس الوقت, أجزاء الزجاج المائي عمومًا أكثر دقة من صب الرمال.
التحمل الأبعاد النموذجية في نطاق ISO CT6-CT9, مطابقة تقريبًا فصول التسامح الرملية الرملية أو فصول صب الاستثمار المنخفضة.
التشطيبات السطحية معتدلة في المقابل: بترتيب ra ~ 6-12 ميكرون (هم 250-500 μT),
أفضل من صب الرمال الخضراء ولكن أكثر قسوة من المسبوكات الاستثمارية السيليكا سول.
باختصار, يتم اختيار صب الزجاج المائي عندما يحتاج المرء إلى الأشكال المعقدة وتقليل العمل الثانوي من صب الشمع المفقود,
لكن الميزانية الأكثر تشددًا أو حجم أكبر تجعل عملية السيليكا سول أعلى تكلفة.
نظرة عامة على العملية
يتبع صب الزجاج المائي الإجراء العام الضائع مع بعض الاختلافات في مواد العفن:
نمط الشمع وتجميع الأشجار.
يتم إنتاج نمط رئيسي (عن طريق صب الحقن, 3الطباعة د, أو نحت اليد) ونمط يموت/قالب إذا لزم الأمر.
يتم إنشاء النسخ المتماثلة من الشمع من هذا السيد. ثم أنماط الشمع متعددة تم تجميعها على شجرة متناقضة مشتركة (تشكيل "شجرة") باستخدام بوابات الشمع والمغذيات.
ستشكل مجموعة الشمع هذه العديد من المسبوكات في صب واحد. ترتدي الأسطح الشمعية "ملابس" لإزالة اللحامات أو العيوب, تسفر عن الانتهاء من كل نمط.
مبنى شل (طلاء السيراميك).
يتم تراجع مجموعة الشمع مرارًا وتكرارًا في ملاط حراري من الرمال الناعمة أو دقيق الزركون المعلق في محلول سيليكات الصوديوم المخفف.
كل معاطف تراجع الشمع في طبقة سيراميك رقيقة (في كثير من الأحيان 0.5-1 ملم) قبل الجص مع الرمال الخشنة.
بعد استنزاف الملاط الزائد, أ طبقة الجص (حبيبات رمل السيليكا الأكبر) يتم تطبيقه عن طريق سكب أو سرير مميّز للربط بالملح اللزج.
ثم يُسمح للمجموعة بالتصلب (في كثير من الأحيان يتم علاج الهواء المجففة أو منخفضة الحرارة). تتكرر هذه الدورة الجافة مع المعطف عادة 4-7 مرات للوصول إلى سمك القشرة اللازمة (عادة 5-15 مم المجموع).
خلال هذا التسلسل, تستخدم المعاطف اللاحقة حرارة خشن وأحيانًا مختلفة (على سبيل المثال. غرامة السيليكا المعاطف الأولى للتفاصيل, رمال الكوارتز الخشنة في طبقات الدعم) لزيادة القوة والنفاذية.
في عمليات الزجاج المائي, الرمال الكوارتز/تنصهر سيليكا وخلايا الألومنيو هي حراريات شائعة. تم تجفيف القشرة بأكملها أخيرًا تمامًا (في بعض الأحيان في الأفران التي تسيطر عليها الرطوبة) لإزالة الرطوبة.
إزالة شمع وإطلاق النار.
يتم إزالة شمع الخزانة الصلبة ذوبان الشمع خارج القالب.
على عكس قذائف السيليكا سول (الذي عادة ما يحرق الشمع في فرن الإرهاق أو بالهب), غالبًا ما تكون قذائف الزجاج المائي انخفض في الماء الساخن أو تتعرض للبخار لإذابة الشمع.
والغرض من ذلك هو مسح الشمع بسرعة مع تقليل إجهاد الصدفة (قذائف سيليكات الصوديوم أكثر صلابة عند البرد).
بعد إزالة شمع, القشرة أطلقت (الملبد) في درجة حرارة عالية (في كثير من الأحيان 800-1000 درجة مئوية) لتعزيز السيراميك وحرق أي عضوية متبقية.
هذا يؤدي أيضًا, تشكيل جامد, العفن الفاصل الغاز.
صب المعادن.
يتم سكب المعدن المنصهر في القشرة المذرعة مسبقًا بالطريقة المعتادة. لأن قذائف الزجاج المائي تستخدم رمال السيليكا التقليدية, تشبه سعة الحرارة والتوصيل الحراري قوالب الرمل.
تدعم القشرة المعدن حتى التصلب (مع الحد الأدنى من تجاويف الانكماش إذا تم استخدام الناهضين).
إزالة الصدفة والتشطيب.
مرة واحدة صلبة, تتم إزالة القشرة الخزفية بالوسائل الميكانيكية (على سبيل المثال. طلقة, الاهتزاز أو الاهتزاز) للكشف عن الأجزاء المصبوب.
يتم تنظيف رمال الكوارتز المتبقية. شجرة الصب مقطوعة, ويتم قطع البوابات والناهضون.
أخير التشطيب قد تشمل الطحن, التصنيع باستخدام الحاسب الآلي, و المعالجات السطحية حسب الحاجة.
لأن الانتهاء من القشرة الأولية معتدلة, غالب, ولكن أقل من المسبوكات الرملية الخضراء.
حاسمة, تختلف عملية زجاج الماء عن عملية السيليكا سول بشكل رئيسي في طريقة الموثق والنزلة.
في صب الزجاج المائي, سيليكات الصوديوم (السيليكات القلوية) مجموعات عن طريق التجفيف والعلاج, في حين السيليكا سول (السيليكا الغروية) قذائف تصلب في المقام الأول عن طريق الجيل.
يتم تنفيذ إزالة الشمع بالماء الساخن (أ DEWAX الرطب) بدلا من اللهب. هذه الاختلافات تؤثر على وقت الدورة والجودة.
على سبيل المثال, الرطب هو ألطف على قذائف هشة, لكنه يتطلب التعامل مع المياه النفايات. أيضًا, قذائف الزجاج المائي عمومًا لها استقرار حراري أقل من قذائف السيليكا سول المحتوية على الزركون, كما هو موضح أدناه.
نظام الموثق
الموثق في صب الزجاج المائي هو محلول سيليكات الصوديوم (باخرة na₂oi · المقود). كيميائيا, زجاج الماء قلوي للغاية (PH ~ 11-13) وصنعت بنسبة معينة من السيليكا إلى سودا.
تتراوح التركيبات النموذجية من أ 2:1 ل 3.3:1 Sio₂:نسبة الوزن na₂o (غالبًا ما يتم التعبير عنها بواسطة الوحدة النمطية, على سبيل المثال. م = 2.0 يعني عن 2.3 أجزاء sio₂ لكل na₂o).
خصائص مفتاح التحكم في محتوى نسبة المواد الصلبة والمواد الصلبة. نسب أقل (المزيد من na₂o) امنح ملاطًا أكثر سائلًا وتجفيفًا أسرع, ولكن أيضا أكثر رطبة الرطوبة والمنخفضة الانتعاش.
نسب أعلى (المزيد Sio₂) زيادة مقاومة الحرارة وانخفاض الرقم الهيدروجيني.
زجاج الماء رقيقة الماء (لزوجة مماثلة للماء) ويعالج بالتبخر والحرارة المعتدلة. كما يجف, إنه يشكل شبكة زجاجية سيليكات غير متبلورة صلبة.
الموثق رطوبة, لذلك يجب تجفيف القذائف تمامًا قبل إطلاق الهواء أو التعرض للهواء أو الماء الرطب, أو يمكنهم إعادة التثبيت والتدهور.
في الخدمة, يمكن أن تؤدي الرطوبة المتبقية إلى جيوب بخار أو مسامية إذا تم سكب المعدن ساخنًا جدًا. تتضمن مرحلة المعالجة عادة الخبز عند 100-200 درجة مئوية لتصلب القشرة بالكامل وادفع الرطوبة.
تشمل مزايا علامات سيليكات الصوديوم تكلفتها المنخفضة, غير محدود "الحياة الصلبة", وسهولة الاستخدام (لا مذيبات سامة أو محفزات حمض).
وضعوا عن طريق التجفيف البسيط (أو مع علاج الملح) وتسفر قذائف قاسية جدا.
لكن, توجد قيود: القلوية العالية يمكن أن تهاجم الحبوب الحرارية أو المعدن (خاصة الألومنيوم, تسبب التقاط الغاز), وطبيعتها الزجاجية تعطي قوة منخفضة درجة الحرارة من قذائف السيليكا سول.
على العموم, قذائف زجاج الماء تليين إذا تم تسخينها أعلى ~ 800-900 درجة مئوية, لذا فهي تتناسب مع سبائك الفولاذ/الحديد ولكنها هامشية لسبائك الساخنة للغاية.
على الرغم من هذا, يبقى سيليكات الصوديوم أ موثق مثبت في الصناعة. إنها واحدة من ثلاثة مجلدات تقليدية (جنبا إلى جنب مع سيليكات الإيثيل والسيليكا الغروية) تم الاستشهاد به عادة لصنع قوالب الاستثمار.
مواد الصدفة وتقنيات البناء
تم تصميم قذيفة صب الزجاج المائي بالكامل تقريبًا حراريات السيليكا القائمة على السيليكا. في الممارسة العملية, المواد الأولية السيليكا أو الرمال الكوارتز (تنصهر أو بلورية), ربما تم خلطها مع الألومينو.
أحجام الجسيمات النموذجية للبرايم (بخير) قد تكون المعاطف 100-200 شبكة (75-150 ميكرون) لالتقاط التفاصيل, بينما تستخدم المعاطف الاحتياطية الرمال الخشنة (على سبيل المثال. 30-60 شبكة).
نادرا ما يستخدم الزركون في قذائف الزجاج المائي (على عكس قذائف السيليكا سول) بسبب التكلفة - بدلاً من ذلك, يتم استخدام رمال السيليكا الأرخص.
يمكن إضافة دقيق الألومينا أو طحين تيتانيا لتحسين مقاومة الصدمة الحرارية, لكن القاعدة هي السيليكا.
التحكم في الرقم الهيدروجيني أمر بالغ الأهمية في الملاط. رابط سيليكات الصوديوم هو قلوي جدا, في كثير من الأحيان كمية صغيرة من المخزن المؤقت أو الملح (مثل بيكربونات الصوديوم) يضاف لضبط وقت الهلام ومنع العلاج الفوري.
المصنعون يراقبون درجة الحموضة الملاوية (في كثير من الأحيان حوالي 11-12) ولزوجة لضمان سمك الطلاء المتسق. يمكن أن تتسبب القلوية العالية بشكل مفرط.
في الممارسة العملية, استخدام قذائف الزجاج المائي 4 ل 7 طبقات الطلاء (معطف رئيسي بالإضافة إلى العديد من المعاطف المدعومة من الجص).
على سبيل المثال, يتبع غطس أولي في ملاط السيليكا الناعم الجص مع رمل الكوارتز الناعم (هذا "المعطف الرئيسي" يقفل بتفاصيل النمط).
تستخدم المعاطف اللاحقة الرمال الخشنة تدريجياً لبناء القوة. يجب أن يجف كل طلاء (في كثير من الأحيان 1-2 ساعات في درجة حرارة الغرفة أو أسرع في فرن منخفض الحرارة) قبل المعطف التالي.
عادة ما يكون سمك القشرة النهائي بترتيب 5-15 ملم.
أثناء التجفيف, يتم التحكم في درجة الحرارة والرطوبة بعناية - يمكن للتجفيف السريع للغاية كسر القشرة, في حين أن التجفيف البطيء جدًا يمكن أن يسبب الجري أو التشويه.
مقارنة بقذائف السيليكا سول, تميل قذائف الزجاج المائي إلى أن تكون قوية ولكن أقل انتقائية.
تعطي طبقات السيليكا المنصهرة قوة ساخنة لائقة تصل إلى حوالي 900 درجة مئوية, ولكن بعد ذلك ، يمكن أن تبدأ شبكة سيليكات الصوديوم في التليين.
على النقيض من ذلك, غالبًا ما تستخدم قذائف السيليكا سول طبقات الزركون والألومينا التي لا تزال مستقرة أعلاه 1200 درجة مئوية.
بعبارة أخرى, يمكن أن تصمد قوالب السيليكا سول بشكل أفضل مع ارتفاع درجات الحرارة المتصاعدة في Superalloys, في حين تقتصر قذائف الزجاج المائي عادةً على الفولاذ والمكواة.
صب المعادن والتوافق
يتفوق صب الزجاج المائي مع السبائك الحديدية المشتركة. وتشمل الفولاذ النموذجي الصلب الكربوني, قليل- والفولاذ المتوسطة, مقاوم للحرارة الفولاذ المقاوم للصدأ, والفولاذ المنجنيز.
يلقي الحديد (رمادي ودكتايل) عادة ما يتم إلقاؤها. يمكن سكب هذه السبائك في نطاق 1400-1600 درجة مئوية دون إتلاف قشرة السيليكا الكارثية (مع جداول الحرارة المناسبة).
في الحقيقة, الزجاج المائي تحظى بشعبية خاصة ارتداء أجزاء ومكونات ثقيلة مصنوع من الصلب, حيث قوة القشرة الإضافية (بالمقارنة مع رمال يلقي) والتعقيد يؤتي ثماره.
زجاج الماء أقل ملاءمة للمعادن التفاعلية أو الخفيفة. سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم, على سبيل المثال, تتطلب جافة جدا, قذائف نظيفة.
أي رطوبة أو صودا في القشرة يمكن أن يولد مسامية الهيدروجين في الألومنيوم أو يسبب الأكسدة.
عادة ما تتطلب التيتانيوم والسبائك التفاعلية أنظمة السيليكا سول أو قذيفة السيراميك (أو ذوبان فراغ) لأن قذائف زجاج الماء لا تحتوي على الخمول أو النقاء المطلوب.
(عمليا, يتم صب الشمع المفقود من التيتانيوم بشكل حصري تقريبًا مع أنظمة الزركون/ألومينا الصلاح الحرارية, لا زجاج مائي.)
هكذا, التوافق المعدني هو اعتبار رئيسي: يتم اختيار زجاج الماء عندما يكون المعدن المصبوب متوافقًا مع السيليكا (النظم الحديدية) والاقتصاد العملية مطلوبة.
من حيث المعادن, يمكن أن تؤثر قذائف زجاج الماء على جودة الصب.
على سبيل المثال, قد يخضع فولاذ الكربون الكربون الخفيف في واجهة الصدفة إذا تم تجاهله بالماء المحمض, حتى يتم استخدام الماء المحايد.
نفاذية الغاز للسيراميك تساعد على تنفيس الهيدروجين والغاز; لكن, يمكن أن ينتج أي رطوبة غير كافية أو رطوبة مسامية غاز.
تتم إدارة مسامية الانكماش عبر الناهضين والفتحات كالمعتاد.
على العموم, تتصرف مصبوب الزجاج المائي بشكل معدني مثل المسبوكات الدقيقة الأخرى لنفس المعدن-كيمياء الصدفة لها تأثير على سبائك الحد الأدنى.
الضوابط العملية المناسبة (مثل الفراغ أو الخامل في الغلاف الجوي تتدفق لبعض الفولاذ) يمكن تطبيقها حسب الحاجة, ولكن مستقلة عن نوع الموثق.
دقة الأبعاد والانتهاء من السطح
حقق الاستثمار في زجاج الماء الدقة المعتدلة. الأبعاد التسامح عادة ISO CT7-CT9 للأبعاد العامة. (للجدران الجميلة, قد يسترخي التسامح إلى CT9 أو CT10.)
لوضع هذا في المنظور, ISO CT7 على 50 ميزة MM تسمح بانحراف ± 0.10 مم, في حين أن CT6 سيكون 0.06 مم.
في الممارسة العملية, الأجزاء الصغيرة والعمليات التي يتم التحكم فيها جيدًا يمكن أن تقترب من CT6-CT7,
لكن المسبوكات الأكبر أو الأكثر تعقيدًا غالبًا ما تكون في نطاق CT8-CT9.
هذا يمكن مقارنته بتحملات الصب الرملية الجميلة.
على النقيض من ذلك, يمكن أن تصل مصبوب السيليكا سول المتطورة إلى CT4-CT6 على أبعاد صغيرة, لذا فإن زجاج الماء أقل دقة بحوالي درجة تسامح واحد.
ستحدد المتاجر الواعية للجودة التحمل على أساس ISO 8062, في كثير من الأحيان لاحظ "CT8" كخط أساسي لعمليات الزجاج المائي.
التشطيب السطحي أكثر خشونة من السيليكا ، ولكنه أكثر سلاسة من رمال يلقي. عادي خشونة السطح بالنسبة لسباق الزجاج المائي في ترتيب RA 6-12 ميكرون (250-500 دقيقة).
ذكر أحد المسبكين أن مصبوبات الزجاج المائي وصلت تقريبًا إلى RA = 12.5 μM في اختبارات المقارنة. في المقابل, قد تحقق أجزاء السيليكا سول RA 3-6 ميكرون.
ترتفع خشونة الزجاج المائي إلى أحجام الحبوب الأكبر في القشرة وطبيعة موثق سليمة الصوديوم.
تشمل العوامل التي تؤثر على النهاية محتوى المواد الصلبة الملاط, حجم الحبوب الجص, سمك القشرة, وجودة نمط.
على سبيل المثال, يمكن أن تحسن الطبقات الأولية والطبقات الأولية الإضافية جودة السطح.
ومع ذلك, يجب أن يتوقع المصممون سطحًا أوليًا أشد: غالبًا ما تحتاج المسبوكات النموذجية إلى طحن ضوئي أو تصنيع للوصول إلى النعومة حول RA 3–6 ميكرون للأسطح الحرجة.
لإدارة الدقة, معظم المتاجر تستخدم التفتيش الأبعاد (الفرجار, سم, مقاييس) على الأطراف الأولى وعينات الإنتاج.
نظرًا لأن نمط الشمع والشجرة يقدمان بعض التباين, هناك حاجة إلى تخطيط دقيق وتقليص تعويض.
معاملات الانكماش الحراري للصلب (عن 1.6 مم/م · 100 درجة مئوية) تستخدم لتوسيع نطاق الأنماط. تحدد وثائق العملية عوامل تقليص وتفاوتات لكل ISO.
مراقبة الجودة والتفتيش
مراقبة الجودة في مصببة المياه المائية تعكس تخصصات مسبك أخرى. يتم فحص الخطوات الحرجة في مراحل متعددة:
- فحص الصدفة: قبل أن تتدفق, يتم فحص القذائف للشقوق, بثور, أو طلاء غير مكتمل.
غالبًا ما يقيس المقاولون سماكة الصدفة مع مقاييس الموجات فوق الصوتية والتحقق من أن كل طبقة موحدة. يمكن أن يسبب أي delamination أو فتحات الدبوس عيوب الصب.
تتم مراقبة حاويات الملاط الرطب لدرجة الحموضة والمواد الصلبة; يمكن أن تنتج الاختلافات قذائف ضعيفة. يتم فحص أفران المجفف حتى لتوزيع الحرارة. - الشيكات الأبعاد: بعد الهز والتشطيب, يتم قياس المسبوكات مقابل أبعاد التصميم.
عادةً ما تخضع أجزاء الجسيمات الأولى لفحص CMM للتحقق من الأبعاد الحرجة داخل فئة التسامح المحددة (على سبيل المثال. ISO CT8).
يتم استخدام كتل المقياس البسيطة أو مقاييس المكونات لأقطار الفتحة. لأن درجة الشجرة والانكماش الشمع يضيفان أخطاء صغيرة, من الشائع ضبط أبعاد Master Pattern في حالة حدوث الجريان. - اكتشاف العيوب: قد تعاني المسبوكات الزجاجية المائية من عيوب مثل مسامية الغاز, الادراج, أو عيوب الانصهار شل.
تشمل طرق التفتيش الشائعة الأشعة السينية/التصوير الشعاعي (للعثور على تجاويف أو شوائب داخلية), اختراق الفلورسنت (للتشققات السطحية والمسامية), واختبار الجسيمات المغناطيسية (للأجزاء الحديدية).
عند الاقتضاء, يتم تطبيق اختبار الضغط أو اختبارات التدفق. التحليل المعدني (حفر الماكرو, الصور المجهرية) يمكن استخدامه أثناء تطوير العملية.
يجب أن تشير جميع الاختبارات إلى المعايير (على سبيل المثال. ASTM E165 للاختراق, ASTM E446 للتصوير الشعاعي) لتحديد القبول. - وثائق العملية: يتم الحفاظ على التتبع الصارم على القوالب الزجاجية المائية. تتضمن السجلات نسب الملاط مزيج, جدولة علاج, وأوقات الفرن.
تستخدم العديد من المسابك قوائم التحقق في العملية (سجلات درجة الحرارة لأفران النزعة, سجلات الرطوبة لغرف التجفيف, وسجلات استخدام الموثق).
لقطع الغيار العالية (على سبيل المثال. مكونات الفضاء الجوي), رمز الحرارة الكامل والشهادة الكيميائية/الفيزيائية تصاحب الجزء.
ايزو 9001 أو قد تحكم معايير NADCAP الوثائق في الصناعات الحرجة.
إجمالي, تتمثل فلسفة التحكم في توحيد كل خطوة بحيث يمكن تتبع أي فشل في الصب إلى قضيته الجذرية (على سبيل المثال. ملاط غير مستقر أو دورة تجفيف ضائعة).
اعتبارات اقتصادية
يتم تقدير صب الزجاج المفقود الفاسد فعالية التكلفة في التطبيقات المناسبة. تشمل العوامل الاقتصادية الرئيسية تكلفة المواد, تَعَب, وقت الدورة, والعائد:
- مواد: رابط سيليكات الصوديوم ورمل الكوارتز غير مكلفين مقارنة بالسيليكا والزركون الغروية.
على سبيل المثال, قد يكلف محلول سيليكات الصوديوم بضعة سنتات لكل كيلوغرام, في حين تكلف ملاعب السيليكا الغروية ترتيبًا أكبر من الحجم.
الأملاح أو المعجلات المستخدمة هي الحد الأدنى. أنماط الشمع (خاصة إذا طباعة ثلاثية الأبعاد) أضف التكلفة, لكن العائد مرتفع.
هناك بعض النفايات الخزفية الخردة (قذيفة مكسورة) ولكن يمكن إعادة تدويرها غالبًا كرمال. إجمالي, المواد الاستهلاكية منخفضة التكلفة. - وقت العمل والمعالجة: بناء قذيفة مائية كثيفة العمالة, تتطلب انخفاضات متعددة ودورات التجفيف.
أوقات دورة 24-72 ساعة من شجرة الشمع إلى صب نموذجية (أسرع من سول السيليكا العالية التي يمكن أن تأخذ علاجات أطول).
خطوة Dewax الرطبة أطول (الانغماس مقابل حرق اللهب المفتوح), لكن هذا عادة ما يكون نقعًا بين عشية وضحاها. هناك حاجة لعمالة العمل للنمط, عمليات الطلاء/الجص, و Shakeout.
على الرغم من هذا, غالبًا ما يعوض تكاليف الأدوات المنخفضة وتقليل الآلات.
في نموذج التكلفة, يمكن أن يكون زجاج الماء قادرًا على المنافسة عندما تتجاوز أحجام الأجزاء بضع مئات في السنة, خاصة بالنسبة للأجزاء الثقيلة أو المعقدة التي ستكون مكلفة للغاية في الرمال أو الصب. - إنتاجية: يمكن أن تعمل خطوط الزجاج المائي أحادي الأغراض بشكل مستمر, لكن كل بناء (تحميل قذيفة, ديو شاكس, نار, صب, قصا) يتعامل فقط مع الأجزاء الموجودة على تلك الشجرة.
الإنتاجية معتدلة; قد تكون مئات كيلوغرامات من المسبوكات لكل دفعة طبيعية. لكن, الأتمتة موجودة لحقن الشمع ورش الصدفة.
غالبًا ما تكون الخطوة المقيدة تزيل شمعها وإطلاقها, التي يمكن أن تكون أفران مع أحمال محددة. جدولة فعالة (تكديس الأشجار) يمكن تحسين الاستخدام. - العائد والخردة: لأن العملية دقيقة, يمكن أن تكون معدلات الخردة منخفضة إذا تم التحكم فيها. لكن, أي صدع قذيفة أو تسرب معدني ينتج عنه خسارة تامة لهذا الصب.
الفشل بسبب عيوب الصدفة (على سبيل المثال. تكسير ما بعد الصرف) يتم تقليلها عن طريق التحكم في العملية الضيقة.
بالمقارنة مع صب الرمال, عادةً ما يكون لزجاج الماء عائدًا أعلى نظرًا لأن الأجزاء أسهل في التنظيف وتشكيل الشبكة تقريبًا.
بالمقارنة مع السيليكا سول, العائد مشابه أو أقل قليلاً (يمكن أن تكون قذائف السيليكا سول أكثر تسامحًا لقضايا ديوس).
خشن مقارنة التكلفة قد تظهر أن صب الزجاج المائي يمكن أن يكون 50-70 ٪ أرخص لكل جزء من صب السيليكا سول لأجزاء فولاذية متوسطة الدقة,
بسبب انخفاض تكلفة المواد والأدوات, وإن كان مع فقدان جودة السطح متواضعة.
إنه أغلى من الرمال الرخيصة لكل وحدة, ولكن لأن الأجزاء النهائية تحتاج إلى أقل بكثير من الآلات, ال إجمالي تكلفة الجزء النهائي يمكن أن تكون تنافسية.
باختصار, يتيح صب الزجاج المائي للشركات تحويل التكلفة من ساعات الماكينة إلى الوقت,
وهو غالبًا ما يكون مفيدًا للأجزاء المعقدة أو منخفضة الحجم بدرجة كافية بحيث لا تكون الأدوات المخصصة مبررة.
التطبيقات الصناعية
يجد استثمار الزجاج المائي مكانه في مكونات شاقة ومعقدة عبر العديد من الصناعات. وتشمل التطبيقات البارزة:
- الآلات والمعدات الثقيلة: مكونات التعدين, زيت & غاز, وغالبًا ما تستخدم آلات البناء صب الزجاج المائي.
على سبيل المثال, التروس, مضخة العلب, الصمامات, ويستفيد الدافعون في هذه القطاعات من قوة الصلب والحرية الهندسية للاستثمار.
الزجاج المائي يملأ أنبوب صمام الفولاذ المقاوم للصدأ - الأجزاء الزراعية: أجزاء مثل علب الجرار, مكونات المحراث, وترتبط روابط المعدات الزراعية الثقيلة بهذه الطريقة.
القدرة على إلقاء الحديد الدكتايل أو الأشكال الفولاذية ذات الفئة المنخفضة (على سبيل المثال. أجزاء الحارث, لوحات حفر البذور) مع ملفات تعريف معقدة هي ميزة رئيسية. - السيارات: على الرغم من أنها ليست شائعة لقطع غيار السيارات المنتجة بالشمولية, يتم استخدام صب زجاج الماء في مكونات السيارات أو الشاحنات ذات الحجم المنخفض (على سبيل المثال. دفعات صغيرة من مفاصل التوجيه, أذرع تعليق ثقيلة, مكونات الفرامل للمركبات المتخصصة).
تتجاوز دقتها صب الرمال لقطع الغيار الحرجة, ومع ذلك ، لا يزال فعالًا من حيث التكلفة للتشغيل المعتدل. - الصمامات والمضخات الصناعية: صمامات الحديد والصلب الزهر, أجسام المضخة, وغالبًا ما تأتي الشفاه من قوالب استثمارية من الزجاج المائي.
هذه الأجزاء تحتاج إلى ممرات داخلية معقدة وإنهاء سطح جيد (لتجنب التسرب) -غلة الزجاج المائي تنتج صمامات جاهزة للآلات بدون نوى. - الصب المعماري والبناء: أحياناً, عناصر الحديد/الصلب الزخرفية أو الهيكلية (مثل الشفاه, الأجهزة, أو الدعم المزخرف) يتم تصويرها عبر الزجاج المائي.
يمكن أن تلتقط العملية التفاصيل الفنية الجميلة أثناء استخدام الرمال بأسعار معقولة, مما يجعلها مناسبة للتصرفات المتخصصة (على سبيل المثال. استبدال البرونز في العناصر المعمارية). - المكونات البحرية والبحرية: كما ذكرت مصادر الصناعة, أجزاء للمقطورات, الرافعات, تستخدم الحفارات البحرية هذه الطريقة للمتانة في البيئات القاسية.
إجمالي, يتم اختيار صب الزجاج المائي في الصناعات التي تتطلب تصبفة حديدية قوية بتفاصيل معتدلة بتكلفة معقولة.
يتنافس مع صب الرمال عندما تكون هناك حاجة إلى دقة أعلى أو تفاصيل الشكل الشبكي, وهو يتنافس مع الاستثمار في السيليكا سول عندما تجعل القيود الكبيرة أو الميزانية الأخيرة مكلفة للغاية.
التحليل المقارن
مقارنة بطرق الصب الأخرى, يحتل الاستثمار في الزجاج المائي أرضًا وسطًا:
الزجاج المائي مقابل السيليكا سول الاستثمار الصب:
السيليكا سول (رابط غرواني-سيليكا مع دقيق الزركون) ينتج أفضل التفاصيل, أفضل الانتهاء من السطح (RA منخفضة تصل إلى 3-6 ميكرون), وتخفيف التسامح (ISO CT4-CT6).
لكن, إنها أكثر تكلفة: تكلفة حلول السيليكا سول ورمال الزركون أكثر بكثير, وتتطلب العملية الإرهاق للهب ودرجات حرارة إطلاق نار أعلى.
صب الزجاج المائي, على النقيض من ذلك, يتمتع بإنهاء خشن (~ ra 6-12 ميكرون) والتسامح الأوسع (CT6-CT9), ولكنه يستخدم مواد رخيصة ونقص أبسط.
تميل قذائف زجاج الماء أيضًا إلى أن تكون أقوى في التعامل قبل أن تتدفق (هم جامدون جدا بعد التجفيف) ويمكن أن تكون أكثر سمكا, الذي يفيد سكب ثقيل.
في ملخص, تم اختيار السيليكا سول لتحديد الدقة العالية, أجزاء صغيرة; يتم اختيار الزجاج المائي لأكبر, مكونات صعبة حيث يمكن التضحية بإنهاء السطح.
صب الزجاج المائي مقابل رمل صب:
صب الرمل (الرمال الخضراء أو المستعبدين كيميائيا) هو أقل تكلفة, الأكثر مرونة في صنع العفن لأجزاء كبيرة.
لكن, المسبوكات الرملية لها أسطح خشنة للغاية (رع > 25 ميكرومتر, في كثير من الأحيان 50-100 ميكرون) والتسامح فضفاض (ISO CT11 أو أسوأ).
يمنح صب الزجاج المائي سطح ودقة أفضل بكثير (كما لوحظ أعلاه) بتكلفة أعلى.
إذا كان جزء من الصب الرملي يتطلب تصنيعًا أو إصلاحًا واسعًا (مثل اللحام في النوى), قد يكون استخدام زجاج الماء أرخص.
أيضًا, بعض الأشكال المعقدة (جدران رقيقة, الفراغات الداخلية) صعبة أو مستحيلة في الرمال بدون النوى; الزجاج المائي ينتج مثل هذه الأشكال بسهولة.
المفاضلة هي أن مقاييس صب الرمال أفضل لحجم كبير للغاية (تموت القوالب أو القوالب التي يمكن استخدامها عدة مرات),
في حين أن الزجاج المائي يقتصر على حوله 150 كجم لكل قالب ويتطلب دورات متعددة.
قوة الصدفة والسلوك الحراري:
تتكون قذائف زجاج الماء من طبقات Silica مدمجة, وهي أقل انحرافًا قليلاً من طبقات الزركون أو الألومينا التي غالباً ما تستخدم في قذائف السيليكا سول.
هذا يعني أن قذائف الزجاج المائي عادة ما يكون لها درجة حرارة خدمة الحد الأقصى وقد تسمح بمزيد من التفاعل بين المعادن في سكب ساخن للغاية.
في الممارسة العملية, رغم ذلك, تنتج كلتا الطريقتين قذائف تحمل بسهولة درجات حرارة الصلب/الحديد.
من حيث القوة, كل من قذائف السيليكا سول وقذائف الماء صلبة بعد إطلاق النار, لكن السيليكا سول يمكن أن تحافظ على السلامة الهيكلية في درجات حرارة أعلى.
أفضل حالات الاستخدام:
تلخيص أفضل الاستخدامات, صب الزجاج المائي مثالي الأجزاء المتوسطة إلى الكبيرة من الصلب/الحديد حيث الدقة العالية ليست حاسمة,
مثل علب المضخة, فراغات العتاد, أجزاء الآلات الثقيلة, وأي مكون يحفظ فيه الميزات المصبوبة اللحام.
السيليكا سول هو الأفضل ل أجزاء صغيرة إلى متوسطة عالية الدقة (مكونات الفضاء الجوي, مجوهرات, يزرع الطبية, أجزاء صغيرة غير قابلة للصدأ).
الفوز الرمال الأخضر يفوز أجزاء ثقيلة ضخمة أو أحجام كبيرة للغاية حيث لا يلزم التفاصيل الضيقة (على سبيل المثال. العلب الكبيرة, كتل المحرك, ضخ الأغلفة بكميات كبيرة).
يبرز الجدول أدناه بعض المقاييس المقارنة:
- خشونة السطح (RA النموذجي): السيليكا سول ~ 3-6 ميكرون; الزجاج المائي ~ 6-12 ميكرون; الرمال الخضراء >25 ميكرومتر.
- التسامح الأبعاد: السيليكا سول ISO CT4-CT6; الزجاج المائي ~ CT6-CT9; الرمال الخضراء CT11 - CT12 (فضفاض جدا).
- تكلفة المواد: منخفضة للرمال, معتدلة للزجاج المائي, عالية للسيليكا سول. رابط سيليكات الصوديوم رخيص جدا, في حين أن رابط السيليكا الغروي مكلف.
- قوة قذيفة: جيد للسيليكا سول في ارتفاع t, معتدلة لزجاج الماء. قذائف الزركون/الألومينا (السيليكا سول) لديك انكسار أعلى.
- مقياس الإنتاج: يناسب زجاج الماء أحجام صغيرة إلى متوسطة (عشرات الآلاف في السنة), خاصة عندما تكون الأجزاء ثقيلة. دعاوى السيليكا سول الصغيرة/الدقة; يناسب الرمل مجلدات كبيرة.
إجمالي, صب الزجاج المائي جسور الفجوة: يقدم تحكم وإنهاء أفضل من صب الرمال, لكن انخفاض التكلفة من السيليكا سول.
عندما تكون متطلبات التصميم معتدلة وتقييد الميزانيات, غالبًا ما تكون تقنية الدقة الأكثر اقتصادا.
خاتمة
زجاج مائي (سيليكات الصوديوم) صب الاستثمار هو فعالة من حيث التكلفة صب الدقة العملية الأمثل للفيروس, مكونات معقدة.
باستخدام المجلدات والرمال غير المكلفة, يمكّن الشركات المصنعة من تحقيق الأجزاء القريبة من الشبكة الحديد مع التحمل المعقول (ISO CT7-CT9) وينتهي (ra ≈6-12 ميكرون) في جزء صغير من تكلفة صب السيليكا سول.
نقاط القوة في العملية هي اقتصادها المادي, صلابة قذيفة قوية, والقدرة على إنتاج الأشكال الهندسية المعقدة دون انهيار أساسي.
قيودها الرئيسية هي الانتهاء من السطح القسري والاستقرار في درجات الحرارة العالية المنخفضة, التي تقيدها على الدقة المتوسطة, تطبيقات الثقيلة.
نتطلع, لا يزال صب الزجاج المائي ذا صلة بتطبيقات مثل الآلات, تجزئة السيارات الفرعية,
معدات الزراعة والبناء, وأي أجزاء تستفيد من حل وسط جيد من التفاصيل والتكلفة.
التحسينات المستمرة (مثل تركيبات السيليكات المحسنة وطلاء الصدفة الآلية) قد تدفع دقتها أعلى قليلاً.
مع ذلك, يجب على المهندسين مطابقة الأجزاء بعناية للمعالجة: استخدم زجاج الماء متى تعقيد الصلب/الحديد والاقتصاد المتطلبات المهيمنة,
السيليكا سول متى التفاصيل الفائقة أو السبائك الخاصة ضرورية, ورمال متى حجم أو حجم شفاف نقض الدقة.
إجمالي, إن استثمار الزجاج المائي ناضج, تقنية فهم جيد.
إن استخدامه المستمر مدفوع بالطلب العالمي على قوة قوية, الأجزاء المعدنية ذات الشكل المعقد في التحمل المعتدل والتكاليف التنافسية.
التطبيق الصحيح للكيمياء وضوابط العملية - والتفتيش الشامل - يعطي متسقة, المسبوكات عالية الجودة لمجموعة واسعة من الاحتياجات الصناعية.
هذا هو الخيار الأمثل لاحتياجات التصنيع الخاصة بك إذا كنت بحاجة إلى جودة عالية صب الزجاج المائي خدمات.
