ریخته گری فوم گم شده: نحوه انتخاب مهره های فوم مناسب?

ریخته گری فوم گم شده (LFC), همچنین به عنوان ریخته گری الگوی مصرفی شناخته می شود, خود را به عنوان یک فناوری تولید تقریباً توری متحول کننده در صنعت ریخته گری مدرن تثبیت کرده است, به دلیل توانایی آن در تولید پیچیده ارزشمند است, ریخته گری دقیق از نظر ابعاد با استفاده از مواد بالا و اثرات زیست محیطی کم.

در هسته فرآیند LFC، الگوی فوم قابل انبساط قرار دارد, که به عنوان یک قالب قربانی عمل می کند که در تماس با فلز مذاب کاملاً تبخیر می شود.

ترکیب شیمیایی, رفتار تخریب حرارتی و خواص فیزیکی دانه های فوم خام به طور مستقیم کیفیت ریخته گری نهایی را تعیین می کند., انتخاب مهره یکی از حیاتی ترین تصمیمات بالادستی در تولید ریخته گری فوم از دست رفته است.

یکی از پایدارترین و غیرقابل حل ترین چالش های کیفیت در ریخته گری فوم از دست رفته، نقص های مربوط به کربن است., که از پیرولیز ناقص الگوی فوم سرچشمه می گیرند. انتخاب نامناسب مهره نه تنها نرخ رد را افزایش می دهد، بلکه استفاده از ریخته گری فوم از دست رفته را برای ریخته گری های ساختاری آلیاژی با عیار بالا و دقیق محدود می کند..

این مقاله به طور سیستماتیک مکانیسم پیرولیز الگو و تأثیر آن بر کیفیت ریخته‌گری را تجزیه و تحلیل می‌کند, ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و فرآیندی چهار سیستم اصلی دانه فوم را مقایسه می‌کند, و معیارهای انتخاب مواد خاص را با آلیاژهای ریخته گری مختلف و الزامات تولید ایجاد می کند.

1. دانه های فوم ریخته گری از دست رفته چیست؟?

ریخته گری فوم گم شده (LFC) دانه های فوم هستند مهره های پلیمری ترموپلاستیک قابل انبساط برای تولید الگوهای فوم قابل مصرف برای فرآیند ریخته گری فوم گم شده استفاده می شود.

این دانه ها از قبل با بخار منبسط شده اند, سالخورده, و به شکل دقیق ریخته گری نهایی قالب گیری می شود.

در حین ریختن, الگوی فوم تبخیر شده و با فلز مذاب جایگزین می شود, از بین بردن نیاز به حذف حفره قالب سنتی.

بر خلاف فوم بسته بندی معمولی, دانه های فوم درجه ریخته گری به طور خاص مهندسی شده اند برای دستیابی به گسترش کنترل شده, دقت ابعادی بالا, باقیمانده حرارتی کم, و رفتار تجزیه در اثر حرارت قابل پیش بینی در دمای فلز مذاب.

نقش دانه های فوم در ریخته گری فوم گم شده

در ریخته گری فوم گم شده, الگوی فوم صرفاً یک مدل یکبار مصرف نیست، بلکه بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند ریخته‌گری است..

وقتی فلز مذاب وارد قالب می شود, فوم تحت تجزیه حرارتی سریع قرار می گیرد (پیرولیز), تولید محصولات تجزیه گازی و جامد.

رفتار فوم در این مرحله مستقیماً تأثیر می گذارد:

• پایان سطح ریخته گری
• دقت ابعادی
• عملکرد پر کردن قالب
• تکامل گاز
• پیکاپ کربن
• عیوب گنجاندن
• کیفیت کلی ریخته گری

به همین دلیل, انتخاب مواد دانه فوم مناسب به اندازه انتخاب آلیاژ مناسب یا پوشش نسوز مهم است.

2. تاثیر محصولات پیرولیز الگوی فوم بر کیفیت ریخته گری

الگوی فوم قابل مصرف یکی از مشخصه های تعیین کننده ریخته گری فوم گم شده است (LFC), تمایز آن از ریخته گری شن و ماسه معمولی و ریخته گری سرمایه گذاری.

برخلاف قالب های سنتی, جایی که حفره قبل از ریختن کاملاً تشکیل شده است, الگوی فوم در داخل قالب باقی می ماند و در طول پر شدن به تدریج با فلز مذاب جایگزین می شود.

در نتیجه, رفتار تجزیه حرارتی فوم صرفاً یک ویژگی مادی نیست، بلکه به بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند ریخته‌گری تبدیل می‌شود., تاثیر مستقیم بر جریان فلز, پر کردن قالب, تثبیت, و کیفیت نهایی ریخته گری.

ویژگی های فرآیند پیرولیز الگوی فوم

در حین ریختن, فلز مذاب در دماهای متفاوت از تقریبا 1,400درجه سانتی گراد تا 1700 درجه سانتی گراد الگوی فوم را به سرعت گرم می کند.

به جای ناپدید شدن آنی, پلیمر تحت یک سری واکنش های ترموشیمیایی پیچیده قرار می گیرد, از جمله ذوب شدن, پلیمریزاسیون, ترک حرارتی, اکسیداسیون, کربن سازی, و گازی شدن.

این واکنش ها همزمان با پیشروی جبهه فلز مذاب اتفاق می افتد, تجزیه الگوی فوم را به یک فرآیند بسیار پویا تبدیل می کند.

محصولات پیرولیز به طور کلی شامل:

• دی اکسید کربن (همکار)
• مونوکسید کربن (هم)
• بخار آب (هوس)
• متان (CH4) و سایر هیدروکربن های سبک
• کربن گرافیتی رایگان
• باقی مانده های کربن دار یا کاربید جامد

بر خلاف فرآیندهای ریخته گری معمولی, جایی که فلز مذاب یک حفره خالی را پر می کند, ریخته گری فوم گم شده به الگوی فوم برای تجزیه و تخلیه حفره قالب دقیقاً با همان سرعت فلز پیشرو نیاز دارد..

اگر سرعت تجزیه خیلی کند باشد, جریان فلز ممکن است مسدود شود, منجر به نقص هایی مانند اشتباه می شود, سرد می بندد, یا پر کردن ناقص.

برعکس, تولید بیش از حد سریع گاز ممکن است از نفوذپذیری پوشش نسوز و قالب ماسه فراتر رود, منجر به گیر افتادن گاز می شود, تخلخل, یا ناپایداری قالب.

این تعامل هماهنگ بین پر کردن فلزی, پیرولیز فوم, تخلیه گاز, و انجماد یک پنجره پردازش باریک ایجاد می کند, تبدیل فوم به یکی از حیاتی ترین عوامل حاکم بر ثبات فرآیند و کیفیت ریخته گری.

اثرات محصولات گازی و کربن آزاد

تجزیه حرارتی الگوهای فوم گونه های مختلف گازی را تولید می کند, در درجه اول دی اکسید کربن (همکار), مونوکسید کربن (هم), بخار آب (هوس), متان (CH4), هیدروژن, و سایر هیدروکربن های با وزن مولکولی پایین.

زمانی که پوشش نسوز دارای نفوذپذیری و دریچه کافی باشد, خلاء, و سیستم های تهویه به درستی طراحی شده اند, این گازها را می توان به سرعت از طریق پوشش و شن و ماسه خشک بدون تأثیر نامطلوب بر کیفیت ریخته گری تخلیه کرد..

چالش برانگیزتر شکل گیری است کربن آزاد در طی پیرولیز.

بسته به دمای محلی, در دسترس بودن اکسیژن, و شرایط جریان فلز, بخشی از کربن حاصل از تجزیه پلیمر به ذرات گرافیت ریز پراکنده تبدیل می شود..

بخش قابل توجهی از این ذرات توسط پوشش نسوز جذب شده و یا توسط گازهای خارج شده به خارج از حفره قالب منتقل می شوند..

با این حال, کربن باقی مانده ممکن است در فلز مذاب حبس شود, جایی که می تواند در آلیاژ حل شود یا در قسمت جلوی فلز جمع شود.

مقادیر کمی از کربن آزاد به طور یکنواخت پراکنده معمولاً تأثیر کمی بر یکپارچگی کلی ریخته گری دارد..

با این حال, هنگامی که جریان فلزی متلاطم این ذرات را در مناطق محلی متمرکز می کند, آنها می توانند نقص های ماکروسکوپی مانند آخال کربن ایجاد کنند, ذخایر درخشان کربن, لکه های کربن سطحی, یا کربوریزاسیون موضعی.

این عیوب نه تنها ظاهر سطح را مختل می کند بلکه ممکن است ترکیب شیمیایی و ریزساختار ریخته گری را نیز تغییر دهد., به ویژه در آلیاژهایی که به جذب کربن حساس هستند, مانند چدن داکتیل و چدن.

خطرات باقیمانده کربن جامد

در میان تمام محصولات پیرولیز, بقایای کربن جامد بزرگترین چالش را برای ریخته گری فوم گم شده ارائه دهید.

این باقیمانده ها, که شامل قطعات پلیمری کربنیزه و ذرات کاربید مانند است که در طی تجزیه حرارتی ناقص تشکیل شده اند., نمی تواند با تخلیه گاز حذف شود یا به طور موثر توسط پوشش نسوز جذب شود.

در عوض, آنها در داخل فلز مذاب به دام می افتند یا در طول انجماد به سطح ریخته گری متصل می مانند.

باقیمانده های جامد مسئول بسیاری از پایدارترین عیوب مرتبط با ریخته گری فوم گم شده هستند., از جمله اجزای کربن, قرقره-مانند سپرده ها, دلمه های سطحی, آلودگی داخلی, و کربوریزاسیون موضعی.

علاوه بر تخریب سطح پرداخت, این عیوب می تواند استحکام مکانیکی را کاهش دهد, سفتی فشار را مختل می کند, کاهش مقاومت در برابر خستگی, و افزایش هزینه ماشینکاری.

برای قطعات با یکپارچگی بالا, آنها اغلب به عامل محدود کننده ای تبدیل می شوند که از رعایت استانداردهای کیفیت سختگیرانه و الزامات بازرسی غیر مخرب جلوگیری می کند..

بنابراین کاهش تشکیل پسماندهای جامد یکی از موثرترین روش‌ها برای بهبود کیفیت ریخته‌گری است..

تحت شرایط فرآیندی مشابه, مواد فوم با راندمان گازی شدن بالاتر و تولید باقیمانده کمتر به طور مداوم ریخته گری تمیزتر با نقص های مرتبط با کربن کمتر تولید می کنند..

در نتیجه, انتخاب دانه های فوم درجه ریخته گری با شیمی پلیمری مناسب, اندازه ذرات کنترل شده, و ویژگی های تجزیه حرارتی عالی یک پیش نیاز اساسی برای دستیابی به تولید پایدار است, بازده پاس اول بالا, و عملکرد ریخته گری قابل اعتماد در ریخته گری Lost Foam.

3. ویژگی های دانه های فوم قابل گسترش اصلی برای ریخته گری فوم گم شده

عملکرد یک الگوی فوم در ریخته گری فوم گمشده اساساً توسط ترکیب شیمیایی دانه های فوم قابل انبساط که از آن تولید می شود تعیین می شود..

سیستم های پلیمری مختلف مکانیسم های تجزیه حرارتی متمایز را نشان می دهند, راندمان گازی سازی, و رفتارهای تولید باقیمانده, همه آنها به طور مستقیم بر کیفیت ریخته گری تأثیر می گذارد.

دانه های فوم قابل گسترش با درجه ریخته گری تجاری را می توان به طور کلی به چهار دسته طبقه بندی کرد:

پلی استایرن قابل گسترش (EPS), کوپلیمر استایرن- متیل متاکریلات (STMMA), پلی متیل متاکریلات قابل گسترش (EPMMA), و کوپلیمر اصلاح شده FD.

این مواد در درجه اول در نسبت متفاوت هستند پلی استایرن (PS) و پلی متیل متاکریلات (PMMA) در ساختار مولکولی آنها.

از آنجایی که PS و PMMA تحت واکنش های پیرولیز اساسا متفاوتی قرار می گیرند, ویژگی های باقی مانده کربن و عملکرد ریخته گری آنها نیز به طور قابل توجهی متفاوت است.

EPS (پلی استایرن قابل گسترش) مهره ها

EPS پرمصرف ترین مواد فوم قابل انبساط است و به عنوان ماده الگوی معمولی برای ریخته گری فوم گم شده برای چندین دهه خدمت کرده است..

این توسط پلیمریزاسیون سوسپانسیون مونومر استایرن تولید می شود, به دنبال آن آغشته به یک عامل دمنده هیدروکربنی کم جوش است, معمولا پنتان.

ستون فقرات مولکولی EPS به طور کامل از واحدهای استایرن تکراری تشکیل شده است, هر کدام شامل هشت اتم کربن و هشت اتم هیدروژن است.

در نتیجه, EPS دارای محتوای کربن فوق العاده بالا تقریباً است 92 درصد وزنی, بالاترین در بین تمام مواد فوم ریخته گری تجاری موجود.

حلقه های بنزن معطر در زنجیره پلی استایرن پایداری حرارتی فوق العاده ای از خود نشان می دهند و در برابر تجزیه اکسیداتیو بسیار مقاوم هستند..

در حین ریختن, پلیمر را نمی توان به طور کامل به گاز تبدیل کرد, باعث می شود که بخش قابل توجهی از کربن به عنوان باقیمانده کربن جامد باقی بماند.

این پیرولیز ناقص به طور قابل ملاحظه ای احتمال ورود کربن را افزایش می دهد, پیکاپ کربن, رسوبات کربن سطحی, و سایر عیوب ریخته گری مرتبط با کربن.

علاوه بر این, نمرات EPS تجاری اغلب حاوی تثبیت کننده هستند, بازدارنده های شعله, یا فرآوری مواد افزودنی که می توانند مقدار باقیمانده غیرفرار تولید شده در طی تجزیه حرارتی را بیشتر افزایش دهند..

اگرچه EPS قالب‌گیری عالی را ارائه می‌دهد, هزینه کم تولید, و فناوری پردازش بالغ, ویژگی های نسبتا ضعیف گازی شدن آن، مناسب بودن آن را برای ریخته گری های با کیفیت یا حساس به نقص محدود می کند.

امروز, EPS در درجه اول برای ریخته گری های آهن خاکستری همه منظوره استفاده می شود که در آن الزامات آلودگی کربن کمتر سختگیرانه است..

STMMA (کوپلیمر استایرن- متیل متاکریلات) مهره ها

STMMA یک کوپلیمر قابل انبساط ویژه توسعه یافته است که برای بهبود ویژگی های تجزیه حرارتی EPS معمولی طراحی شده و در عین حال عملکرد قالب گیری خوب را حفظ می کند..

از کوپلیمریزاسیون سوسپانسیون استایرن و متیل متاکریلات تولید می شود (MMA), با استفاده از آغازگرهای پراکسید و عوامل دمنده هیدروکربنی کم جوش.

یک فرمول معمولی STMMA تقریباً شامل 70% PMMA و 30% PS بر حسب جرم, کاهش محتوای کربن کلی مواد به حدود 63 درصد وزنی.

اختلاط PMMA به طور قابل توجهی مکانیسم تجزیه در اثر حرارت را تغییر می دهد.

در حین ریختن, جزء PMMA به آسانی به مونومرهای فرار تبدیل می شود, منجر به فرآیند کامل‌تر شدن گاز و تشکیل پسماند جامد نسبت به EPS خالص می‌شود.

در مقایسه با EPS, STMMA تکامل گاز بالاتری را فراهم می کند, تجزیه پاک کننده, و کاهش قابل توجهی در عیوب ریخته گری مرتبط با کربن.

در عین حال, ویژگی های پردازش مطلوب را حفظ می کند, از جمله پیش گسترش پایدار, همجوشی مهره خوب, و دقت ابعادی قابل اعتماد.

زیرا تعادل عالی بین کیفیت ریخته گری ارائه می دهد, کارایی تولید, و هزینه مواد,

STMMA به مواد فوم ترجیحی برای اکثر رسانه ها تبدیل شده است- و برنامه های ریخته گری فوم از دست رفته درجه بالا, از جمله آهن داکتیل, آهن با کروم بالا, اجزای نگهدارنده فشار, و ریخته گری دقیق آهن خاکستری.

EPMMA (پلی متیل متاکریلات قابل گسترش) مهره ها

EPMMA نشان دهنده بالاترین عملکرد مواد فومی است که در حال حاضر برای ریخته گری فوم گم شده موجود است.

برخلاف سیستم های کوپلیمری, ساختار مولکولی آن به طور کامل از پلی متیل متاکریلات تشکیل شده است, با زنجیره های پلیمری غنی از گروه های عاملی استر (-کوچ3).

پیوند استری انرژی پیوند نسبتاً کمی دارد, در حالی که α-هیدروژن مجاور گروه استر بسیار واکنش پذیر است.

هنگام گرم شدن, پلیمر ترجیحاً تحت بتا بریدگی قرار می گیرد, شروع یک مکانیسم پلیمریزاسیون سریع "زیپ" که به طور متوالی زنجیره پلیمری را به متیل متاکریلات تبدیل می کند. (MMA) مونومر.

در دمای معمولی ریخته گری تقریباً 1500درجه سانتی گراد, مونومر MMA آزاد شده بیشتر به محصولات گازی با وزن مولکولی کم مانند دی اکسید کربن اکسید می شود. (همکار), مونوکسید کربن (هم), متان (CH4), و سایر ترکیبات فرار.

در نتیجه, EPMMA به صورت مجازی خارج می شود بدون باقی مانده کربن جامد پس از تجزیه.

این تقریباً کامل تبدیل به گاز کمترین خطر ورود کربن را فراهم می کند, کربوریزاسیون, و نقایص مربوط به باقیمانده در بین تمام مواد مهره قابل گسترش تجاری.

در نتیجه, EPMMA به طور گسترده ای به عنوان انتخاب بهینه برای ریخته گری با یکپارچگی بالا که نیاز به تمیزی متالورژیکی استثنایی دارد، شناخته شده است., مانند آهن داکتیل دقیق, چدن با آلیاژ بالا, اجزای هوافضا, و ریخته گری های حاوی فشار بحرانی.

کاربرد گسترده آن, با این حال, به دلیل هزینه های بالاتر مواد خام محدود شده است, چرخه های پردازش طولانی تر, و الزامات ساخت دقیق تر.

دانه های کوپلیمر اصلاح شده FD

FD Modified Copolymer یک ماده فوم منبسط شونده با هزینه بهینه است که برای پر کردن شکاف عملکرد بین EPS معمولی و STMMA با کارایی بالا ساخته شده است..

ترکیب پلیمری آن حاوی نسبت بیشتری از پلی استایرن نسبت به STMMA است اما به طور قابل توجهی کمتر از EPS خالص است, منجر به محتوای کربن متوسط ​​و بهبود ویژگی‌های تجزیه حرارتی می‌شود.

در مقایسه با EPS, کوپلیمر FD به میزان قابل توجهی باقیمانده کربن جامد کمتری تولید می کند و راندمان گازسازی بالاتری را نشان می دهد., در نتیجه وقوع آخال کربن و نقص کربن سطحی را کاهش می دهد.

اگرچه عملکرد آن به طور کامل با STMMA یا EPMMA مطابقت ندارد, این یک سازش عملی بین کیفیت ریخته گری و هزینه تولید ارائه می دهد.

برای ریخته گری هایی که به دنبال ارتقاء از EPS سنتی بدون افزایش قابل ملاحظه هزینه های مواد هستند, FD Modified Copolymer یک راه حل اقتصادی ارائه می دهد.

این به ویژه برای ریخته گری استاندارد آهن خاکستری مناسب است, محاصره خودرو, بدنهای پمپ, اجزای ماشین,

و سایر کاربردها که در آن بهبودهای متوسط ​​در تمیزی ریخته گری و کاهش عیوب مورد نظر است در حالی که هزینه های تولید رقابتی حفظ می شود..

4. مقایسه پارامترهای فرآیند و خواص فیزیکوشیمیایی

انتخاب دانه های فوم قابل گسترش برای ریخته گری فوم گم شده نیازمند ارزیابی هر دو است ویژگی های پردازش و عملکرد ریخته گری.

در حالی که ترکیب پلیمری رفتار تجزیه حرارتی فوم را تعیین می کند, قابلیت ساخت آن به عواملی مانند شرایط پیش از گسترش بستگی دارد, همجوشی مهره, و ثبات پیری.

به همین ترتیب, خواص فیزیکوشیمیایی دانه های تمام شده - از جمله اندازه ذرات, محتوای فرار, محتوای کربن, و تکامل گاز - به طور مستقیم بر کیفیت الگو تأثیر می گذارد, راندمان گازی شدن, و احتمال عیوب ریخته گری.

مقایسه پارامترهای فرآیند پیش از گسترش

مقایسه ویژگی های فیزیکوشیمیایی و عملکرد ریخته گری

در کل, این مقایسه ها روند عملکرد واضحی را نشان می دهد: از EPS تا FD Modified Copolymer, STMMA, و EPMMA, محتوای کربن به تدریج کاهش می یابد, راندمان تبدیل به گاز بهبود می یابد, و پتانسیل عیوب مرتبط با کربن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

در عین حال, نیازهای پردازش به طور فزاینده ای خواستار می شوند, نیاز به دمای پیش از انبساط بالاتر, فشار بخار کنترل شده, و دوره های پیری طولانی تر برای اطمینان از گسترش پایدار مهره و کیفیت الگوی ثابت.

5. معیارهای انتخاب مهره بر اساس مواد ریخته گری و شرایط خدمات

انتخاب دانه های فوم قابل انبساط مناسب گامی حیاتی در ریخته گری فوم گم شده است زیرا آلیاژهای ریخته گری مختلف دماهای ریختن متفاوتی از خود نشان می دهند., رفتارهای انجماد, ویژگی های سیالیت, و حساسیت به آلودگی کربن.

هیچ ماده فومی برای هر کاربرد مناسب نیست. در عوض, انتخاب مهره باید بر اساس ارزیابی جامع سیستم آلیاژی باشد, هندسه ریخته گری, الزامات کیفیت, شرایط خدمت, و هزینه تولید.

ریخته گری متعارف آهن خاکستری

آهن خاکستری به دلیل ویژگی های ریخته گری عالی یکی از مناسب ترین آلیاژها برای ریخته گری فوم گم شده است..

با یک معادل کربن که معمولاً از 3.7% به 4.1% و دمای مایع تقریباً 1200-1230 درجه سانتی گراد, آهن خاکستری پنجره دمای ریختن نسبتاً وسیعی را فراهم می کند.

از آنجایی که حاوی عناصر آلیاژی حساس به اکسیداسیون کمی است, فلز مذاب را می توان بیش از بیش گرم کرد 300درجه سانتی گراد, تامین انرژی حرارتی کافی برای تجزیه کامل کف.

علاوه بر این, آهن خاکستری به طور کلی به روشی جهت دار جامد می شود و سیالیت فلز مذاب عالی از خود نشان می دهد.

این ویژگی ها به ذرات کربن و بقایای تجزیه اجازه می دهد تا قبل از انجماد به سمت سطح ریخته گری مهاجرت کنند., به طور قابل توجهی خطر ورود کربن داخلی را کاهش می دهد.

برای محصولات آهنی خاکستری معمولی مانند بدنه گیربکس, بلوک های موتور, محفظه کلاچ, بدنه موتور, بدنهای پمپ, و بدنه شیرهای هیدرولیک, کوپلیمر اصلاح شده FD به طور کلی اقتصادی ترین و کاربردی ترین انتخاب است.

در مقایسه با EPS معمولی, دانه های FD به طور قابل ملاحظه ای باقیمانده کربن را کاهش می دهند, به حداقل رساندن نقص کربن و سرباره کربن, و با حفظ هزینه های تولید رقابتی، بازده پاس اول را بهبود بخشد.

برای ریخته‌گری‌هایی که به کیفیت سطح برتر یا کنترل کیفی داخلی سخت‌تر نیاز دارند, STMMA ممکن است به عنوان ارتقاء انتخاب شود.

ریخته گری آهن با کروم بالا و فشار محکم

قطعات نگهدارنده فشار و چدن های پر آلیاژ الزامات کیفی بسیار سخت تری را نسبت به ریخته گری های معمولی آهن خاکستری اعمال می کنند..

محصولاتی مانند محفظه پمپ, شیرهای فشار, محفظه های کمپرسور, و اجزای سازه ای با مقاومت بالا باید سفتی فشار عالی را حفظ کنند, خواص مکانیکی, و تمیزی داخلی.

حتی مقادیر کمی از کربن یا کربن ممکن است منجر به نشت شود, کاهش قدرت خستگی, یا شکست در حین بازرسی غیر مخرب.

برای این برنامه ها, دانه های کوپلیمری مبتنی بر PMMA به شدت توصیه می شوند. STMMA تجزیه در اثر حرارت به طور قابل توجهی تمیزتر از EPS است و به طور موثر نقص های مربوط به کربن را در شرایط تولید عادی کاهش می دهد..

جایی که بالاترین سطح تمیزی متالورژیکی مورد نیاز است, به ویژه برای ریخته گری های حاوی فشار بحرانی یا مرتبط با ایمنی, EPMMA به دلیل تجزیه حرارتی تقریباً بدون باقیمانده و حداقل خطر جذب کربن، ماده ترجیحی است..

ریخته گری چدن داکتیل

چدن داکتیل نسبت به چدن خاکستری محیط ریخته گری سخت تری دارد. معادل کربن آن به طور کلی از 4.1% به 4.7%, با دمای مایع تقریباً 1250-1270 درجه سانتی گراد.

برای حفظ اثربخشی درمان ندولاریزاسیون منیزیم و جلوگیری از محو شدن بیش از حد منیزیم, دمای ریختن معمولاً به حدود محدود می شود 1450درجه سانتی گراد, منجر به یک سوپرهیت نسبتاً کم می شود, به طور معمول در زیر 200درجه سانتی گراد.

این حاشیه حرارتی کاهش یافته زمان در دسترس برای گازی شدن کامل فوم را کوتاه می کند.

در عین حال, آهن داکتیل سیالیت کمتری از خود نشان می دهد و تمایل دارد به روشی تقریباً همزمان جامد شود., شناور شدن ذرات کربن حباب شده به سطح ریخته گری قبل از انجماد را دشوار می کند.

در نتیجه, ریخته گری های چدن انعطاف پذیر به طور قابل توجهی نسبت به ذرات کربن زیر سطحی حساس تر هستند, کربوریزاسیون داخلی, و نقص سرباره کربن.

برای اکثر کاربردهای چدن داکتیل, STMMA این ماده فوم توصیه می شود زیرا راندمان گازی شدن بالا را با تولید کم باقیمانده ترکیب می کند, در نتیجه نقص کربن در منبع آنها کاهش می یابد.

برای ریخته‌گری‌های چدن داکتیل درجه یک که نیاز به استحکام داخلی استثنایی یا مطابقت با استانداردهای دقیق تست غیرمخرب دارند., EPMMA بالاترین سطح اطمینان فرآیند را فراهم می کند.

ریخته گری فولاد

در میان همه آلیاژهای ریخته گری رایج, فولاد چالش برانگیزترین ماده برای ریخته گری فوم گم شده است. فولاد کربنی معمولاً حاوی کمتر از 0.5% کربن و دمای مایع نزدیک به 1500درجه سانتی گراد.

به دلیل سیالیت نسبتا ضعیف آن, دمای ریختن اغلب باید افزایش یابد 1620-1700 درجه سانتیگراد برای اطمینان از پر شدن کامل قالب.

با این حال, گرمای بیش از حد می تواند باعث اکسیداسیون شود, درشت شدن دانه, و نقص در گرمای بیش از حد, بنابراین سوپرهیت مجاز به طور کلی به تقریباً محدود می شود 200درجه سانتی گراد.

فولاد همچنین در یک محدوده انجماد باریک به سرعت جامد می شود, فرصت کمی برای ذرات کربن ناقص تجزیه شده برای فرار از فلز مذاب باقی می گذارد.

در نتیجه, ذرات کربن و کاربید باقیمانده تولید شده در طی پیرولیز فوم به راحتی در داخل قالب ریخته گری به دام می افتند., کنترل کربن و کربن را به ویژه دشوار می کند.

برای ریخته گری فولاد با کیفیت بالا, مسیر تولید ارجح است پوسته توخالی (فرسودگی) فرآیند, که در آن الگوی فوم قبل از ریختن برداشته می شود تا حفره ای حاوی حداقل کربن باقیمانده ایجاد شود.

این روش به طور موثر منبع اصلی آلودگی کربن را حذف می کند و در عین حال مزایای هندسی فناوری Lost Foam را حفظ می کند..

هنگامی که ریخته گری مستقیم فوم گم شده استفاده می شود, EPMMA باید انتخاب شود زیرا گازی شدن تقریباً کامل آن جذب کربن را به حداقل می رساند و تمیزی متالورژیکی را بهبود می بخشد.

فولاد پر منگنز, صفحات خنک کننده, و ریخته گری ضد وزن

ریخته گری های صنعتی خاص, از جمله صفحات خنک کننده کوره بلند, اجزای مقاوم در برابر سایش با منگنز بالا, و وزنه های تعادل سنگین, نسبتاً در برابر آلودگی محدود کربن داخلی مقاوم هستند.

با این وجود, مقدار زیادی از باقی مانده کربن سطحی تولید شده توسط EPS معمولی اغلب منجر به آسیاب گسترده می شود., تمیز کردن, و عملیات تعمیر پوشش, افزایش هزینه های کلی تولید.

جایگزینی EPS استاندارد با مواد کوپلیمر درجه ریخته گری می تواند به طور قابل ملاحظه ای رسوبات کربن سطح را کاهش دهد و سطح را بهبود بخشد., در نتیجه زمان پس از پردازش و هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد.

برای این محصولات, کوپلیمر اصلاح شده FD اغلب مقرون به صرفه ترین راه حل را ارائه می دهد, در حالی که STMMA ممکن است زمانی انتخاب شود که کیفیت سطح بالاتر یا سازگاری ابعادی بهبود یافته مورد نیاز باشد.

الگوهای فوم بزرگ باند شده و با ماشینکاری CNC

ریخته گری های بزرگ مانند تخت های ماشین ابزار, پایگاه تجهیزات سنگین, اجزای توربین بادی, و قالب های مهر زنی اغلب در مقادیر کم تولید می شوند و نمی توان آنها را با استفاده از ابزارهای فوم قالب گیری بخار معمولی تولید کرد..

در عوض, بلوک های فوم بزرگ به یکدیگر متصل می شوند و متعاقباً توسط تجهیزات CNC ماشین کاری می شوند تا هندسه الگوی مورد نیاز تولید شود..

کیفیت سطح این الگوهای ماشینکاری شده به شدت به اندازه مهره بستگی دارد. تخته های فوم استاندارد EPS معمولاً از دانه های نسبتاً درشت تولید می شوند 0.9 میلی متر قطر.

در طول ماشینکاری CNC, دانه های منفرد به راحتی جدا می شوند, ایجاد گودال های عمیق و علائم بیرون کشیدن مهره که به طور صادقانه روی سطح ریخته گری تکثیر می شوند..

صرفاً افزایش تراکم فوم نمی تواند این مشکل را برطرف کند زیرا این عیب از اندازه مهره ناشی می شود تا تراکم..

برای الگوهای ماشینکاری دقیق, تخته فوم درجه ریخته گری تولید شده از دانه های ریز کوچکتر از 0.9 میلی متر, به ویژه آنهایی که بر اساس STMMA, سطوح ماشین‌کاری شده بسیار صاف‌تری را با حداقل کشیدن مهره‌ها تولید کنید.

الگوهای فوم حاصل دقت ابعادی و یکپارچگی سطح بالاتری را نشان می‌دهند, کاهش قابل توجه عملیات تکمیل سطح پس از ریخته گری.

6. اصول کنترل کیفیت تکمیلی برای مشخصات مهره

انتخاب مواد دانه فوم مناسب تنها اولین گام برای دستیابی به کیفیت ریخته گری پایدار در ریخته گری فوم گم شده است..

حتی زمانی که سیستم پلیمری صحیح انتخاب شده باشد, تغییرات در کیفیت مهره, ثبات گسترش, و ساخت الگو می تواند به طور قابل توجهی بر رفتار تجزیه حرارتی فوم و, در نتیجه, کیفیت ریخته گری تمام شده.

بنابراین, مشخصات دانه فوم باید توسط یک سیستم کنترل کیفیت جامع که بازرسی مواد خام را پوشش می دهد پشتیبانی شود, تولید الگو, و تأیید فرآیند.

درجه مهره را با توجه به الزامات کیفیت ریخته گری انتخاب کنید

سطح کیفی مورد نیاز ریخته گری همیشه باید مشخصات مهره فوم را تعیین کند تا هزینه مواد به تنهایی.

ریخته گری با الزامات سختگیرانه برای سلامت داخلی, سفتی فشار, خواص مکانیکی, یا مواد فوم روکش سطحی با ویژگی‌های برتر تبدیل به گاز و حداقل تولید باقیمانده جامد نیاز دارند.

برای ریخته گری های آهن خاکستری همه منظوره, گریدهای کوپلیمر مقرون به صرفه مانند کوپلیمر اصلاح شده FD به طور کلی عملکرد کافی را ارائه می دهد.

متوسط- و چدن داکتیل با عیار بالا و ریخته گری آهن آلیاژی باید ترجیحا استفاده شود STMMA, در حالی که EPMMA برای ریخته‌گری‌های ممتاز که در آن‌ها جذب کربن و اجزاء آن باید به حداقل برسد، توصیه می‌شود.

انتخاب یک فوم با درجه پایین صرفاً برای کاهش هزینه‌های مواد، اغلب منجر به نرخ رد بالاتر و افزایش هزینه‌های تکمیل می‌شود., در نهایت هزینه کل تولید را افزایش می دهد.

توزیع ثابت اندازه ذرات مهره را حفظ کنید

اندازه یکنواخت مهره برای تولید الگوهای فوم با چگالی ثابت ضروری است, سطوح صاف, و رفتار تجزیه قابل پیش بینی.

توزیع بیش از حد گسترده در اندازه ذرات می تواند منجر به همجوشی ناهموار مهره شود, تغییرات چگالی محلی, و نرخ‌های گازی‌سازی متناقض در حین ریختن.

خوب, مهره های یکنواخت چندین مزیت را ارائه می دهند:

• کیفیت سطح الگوی بهبود یافته
• دقت ابعادی بهتر
• ضخامت پوشش یکنواخت تر
• کاهش بیرون کشیدن مهره در حین ماشینکاری
• تجزیه حرارتی پایدارتر

برای ریخته گری دقیق و الگوهای فوم با ماشینکاری CNC, مواد مهره های ریز به ویژه برای دستیابی به پایان سطح برتر مهم هستند.

کنترل تراکم الگوی فوم

چگالی الگو به طور مستقیم بر استحکام مکانیکی فوم و میزان محصولات تجزیه تولید شده در حین ریختن تأثیر می گذارد..

اگر چگالی الگو خیلی زیاد باشد:

• پلیمر بیشتری وارد حفره قالب می شود
• تکامل گاز افزایش می یابد
• تولید باقی مانده کربن افزایش می یابد
• مقاومت پر شدن قالب بیشتر می شود

برعکس, الگوهای با چگالی بیش از حد کم ممکن است دچار مشکل شوند:

• ثبات ابعادی ضعیف
• تغییر شکل الگو
• آسیب به سطح در حین جابجایی
• کاهش دقت قالب گیری

بنابراین, چگالی الگو باید با توجه به اندازه ریخته گری بهینه شود, ضخامت دیواری, نوع آلیاژ, و شرایط ریزش به جای اینکه به سادگی به حداقل برسد.

از پیش گسترش و پیری پایدار اطمینان حاصل کنید

کیفیت مهره های از پیش گشاد شده تأثیر تعیین کننده ای بر سازگاری الگو دارد.

پارامترهایی مانند دمای بخار, فشار انبساط, زمان برگزاری, و مدت زمان پیری باید به دقت کنترل شود تا از گسترش یکنواخت در سراسر دسته مهره اطمینان حاصل شود.

پیری کافی اجازه می دهد تا فشار داخلی درون دانه ها تثبیت شود زیرا هوا به تدریج به داخل سلول ها پخش می شود در حالی که عامل دمنده اضافی به بیرون منتشر می شود.. مهره هایی که به درستی پیر شده اند به نمایش گذاشته می شوند:

• ابعاد پایدار
• همجوشی مهره ها بهبود یافته است
• کاهش انقباض
• عملکرد قالب گیری ثابت
• دقت ابعادی بهتر

پیری ناکافی ممکن است منجر به انبساط نابرابر شود, همجوشی ضعیف, و تغییر شکل الگوی تمام شده.

بررسی عملکرد تجزیه حرارتی

مشخصات مواد به تنهایی نمی تواند عملکرد ریخته گری را به طور کامل نشان دهد.

دانه های فوم تولید کنندگان مختلف ممکن است با وجود داشتن ترکیبات شیمیایی مشابه، تفاوت های قابل توجهی در رفتار تجزیه نشان دهند..

هر زمان که ممکن است, ریخته گری ها باید خواص حرارتی کلیدی را ارزیابی کنند, از جمله:

• حجم تکامل گاز
• محتوای کربن باقیمانده
• باقیمانده پیرولیز
• سرعت تجزیه حرارتی
• محتوای خاکستر

این شاخص ها ارزیابی دقیق تری از مناسب بودن فوم برای کاربردهای خاص ریخته گری نسبت به نوع پلیمری به تنهایی ارائه می دهند..

دانه های فوم را با پارامترهای پوشش و فرآیند مطابقت دهید

ویژگی های تجزیه دانه های فوم باید با فرآیند کلی ریخته گری فوم گم شده سازگار باشد.

مواد فوم, پوشش نسوز, سطح خلاء, ریختن دما, و طراحی دروازه باید به عنوان یک سیستم یکپارچه بهینه شود تا اینکه به طور مستقل در نظر گرفته شود.

به عنوان مثال:

• مواد با گازپذیری بالا به پوشش هایی با نفوذپذیری کافی برای تخلیه موثر گازهای تجزیه نیاز دارند.
• مواد مبتنی بر PMMA با پسماند کم تنها زمانی می توانند عملکرد کامل خود را به دست آورند که با نفوذپذیری پوشش مناسب و شرایط خلاء پایدار جفت شوند..
• الگوهای فوم متراکم یا پوشش‌های با نفوذپذیری کم ممکن است تخلیه گاز را کند کند, افزایش خطر نقص گاز بدون در نظر گرفتن کیفیت مهره.

هماهنگی مناسب بین مواد فوم و پارامترهای فرآیند پر شدن پایدار قالب را تضمین می کند, حذف کارآمد گاز, و حداقل نقص های مرتبط با کربن.

7. نتیجه گیری

انتخاب مهره فوم بسیار بیشتر از یک تصمیم ساخت الگو است - این یک عامل تعیین کننده در موفقیت متالورژیکی فرآیند ریخته گری فوم گم شده است..

ویژگی های تجزیه حرارتی فوم به طور مستقیم بر تکامل گاز تأثیر می گذارد, تشکیل باقی مانده کربن, تولید نقص, و یکپارچگی کلی ریخته گری نهایی.

در میان مواد تجاری موجود است, EPS به دلیل هزینه کم و سهولت پردازش جذاب است اما بالاترین باقیمانده کربن را تولید می کند, آن را فقط برای کاربردهای کم تقاضا مناسب می کند.

STMMA به ماده ترجیحی برای اکثر ریخته گری های صنعتی Lost Foam تبدیل شده است, ارائه سازش عالی بین کارایی پردازش, عملکرد گازی شدن, و کیفیت ریخته گری.

EPMMA تمیزترین تجزیه و تبدیل به گاز را تقریباً بدون باقیمانده ارائه می دهد, آن را به انتخاب بهینه برای ارزش بالا تبدیل می کند, ریخته گری با یکپارچگی بالا که در آن کنترل عیب بسیار مهم است.

در نهایت, مشخصات بهینه دانه فوم همیشه باید با در نظر گرفتن آلیاژ ریخته گری تعیین شود, ریختن دما, رفتار انجماد, الزامات کیفیت, و اقتصاد تولید به عنوان یک سیستم یکپارچه.

به محلول های ریخته گری فوم گمشده حرفه ای نیاز دارید?

این جامع ارائه می دهد ریخته گری فوم گم شده خدمات, از پشتیبانی مهندسی تا تولید در مقیاس کامل, کمک به مشتریان برای دستیابی به ریخته گری با کیفیت بالا با راندمان بهبود یافته و هزینه های ساخت کمتر.

• ریخته گری فوم گمشده سفارشی برای آهن, فولاد, و ریخته گری آلیاژی
  طراحی و بهینه سازی الگوی فوم
  فرآیند ریخته گری و مهندسی سیستم دروازه
  انتخاب مواد و DFM (طراحی برای تولید) بررسی کنید
  توسعه نمونه اولیه و تولید انبوه
  خدمات بازرسی و ماشینکاری دقیق با کیفیت

با این تماس بگیریدتیم مهندسی امروز برای ارزیابی پروژه رایگان و راه حل های متخصص ریخته گری فوم گم شده متناسب با برنامه شما.

 

سوالات متداول

چرا نمی توان از مهره های EPS برای همه ریخته گری فوم از دست رفته استفاده کرد؟?

EPS دارای محتوای کربن به همان اندازه است 92% و مقدار زیادی باقیمانده کربن جامد در طی پیرولیز تولید می کند, که باعث کربوریزه شدن می شود, لکه های کربن و سایر عیوب.

در حالی که برای ریخته گری های درجه پایین با تحمل کربن بالا قابل قبول است, نمی تواند الزامات کیفیت چدن داکتیل را برآورده کند, فولاد و قطعات ضد فشار.

کدام درجه مهره بهترین تعادل بین هزینه و کیفیت را برای اکثر ریخته گری ها ارائه می دهد?

دانه های کوپلیمر STMMA انتخاب اصلی صنعت با درجه متوسط ​​به بالا هستند.

آنها باقیمانده جامد را به طور چشمگیری در مقایسه با EPS با هزینه متوسط ​​کاهش می دهند, آنها را برای اکثر تولیدات چدن داکتیل و آهن خاکستری با کیفیت بالا مناسب می کند.

آیا EPMMA همیشه بهتر از STMMA است؟?

EPMMA باقیمانده کربن کمتری را ارائه می دهد, اما گران تر است و نیاز به کنترل فرآیند پیش از گسترش دقیق تری دارد.

برای اکثر کاربردهای آهن خاکستری و انعطاف پذیر, STMMA کیفیت کافی را با هزینه کمتر فراهم می کند. EPMMA فقط برای ریخته‌گری‌های فولادی بسیار حساس به کربن و قطعات دقیق ممتاز قابل توجیه است..

آیا اندازه مهره ریزتر همیشه سطح بهتری برای ریخته‌گری ایجاد می‌کند؟?

دانه‌های ظریف‌تر سطوح الگوی صاف‌تری را تولید می‌کنند و روکش بهتری را به صورت ریخته‌گری ایجاد می‌کنند, اما آنها همچنین هزینه مواد خام را افزایش می دهند و نیاز به کنترل دقیق تری قبل از توسعه دارند.

اندازه مهره باید با ضخامت دیوار و نیازهای سطح مطابقت داشته باشد نه اینکه به طور جهانی حداکثر شود.