ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای آب (همچنین به عنوان ریخته گری سیلیکات سدیم شناخته می شود) نوعی ریخته گری موم از دست رفته است که از یک اتصال سیلیکات سدیم محلول در آب در پوسته سرامیکی استفاده می کند.
به عنوان یکی از دو روش اصلی ریخته گری سرمایه گذاری (دیگری سیلیس سیلی است), این تعادل دقت و مقرون به صرفه را فراهم می کند.
سرچشمه گرفته از تکنیک های سنتی موم گمشده در آسیا و اروپا, ریخته گری شیشه ای آب در قرن بیستم کشش صنعتی را به دست آورد زیرا ریخته گری به دنبال جایگزینی کم هزینه برای فرآیندهای کلوئیدی-سیلیکا بود.
با استفاده از مواد مشترک (کوارتز یا ماسه سیلیس با اتصال دهنده های سیلیکات قلیایی), این فرآیند برای دقت متوسط مناسب است, قطعات با انعطاف پذیری بالا که در آن بودجه ها محکم تر هستند.
ریخته گری های شیشه ای معمولی از چند صد گرم تا 150 کلوت, با حداکثر ابعاد در حدود 1 متر, ایده آل برای بزرگتر, اجزای حساس به هزینه.
ریخته گری سرمایه گذاری شیشه آب چیست?
ریخته گری شیشه آب نوعی سرمایه گذاری دقیق است (موم گمشده) ریخته گری که در آن سیلیکات سدیم ("شیشه آب") به عنوان چسب سرامیکی خدمت می کند.
در عمل, موم (یا پلاستیک) الگوهای ساخته شده و در یک درخت مونتاژ می شوند.
الگوها به طور مکرر هستند روکش شده در دوغاب ذرات نسوز ریز که در محلول سیلیکات سدیم محدود شده است, سپس برای ساخت پوسته با لایه های گچبری درشت به تدریج پوشانده شده است.
هنگامی که پوسته درمان می شود, موم ذوب شده یا جوشانده می شود, ترک یک حفره قالب توخالی. فلز مذاب (به طور معمول آلیاژهای فولادی یا آهن) در این پوسته سرامیکی ریخته می شود.
پس از استحکام, پوسته برای آشکار کردن قسمت بازیگران شکسته شده است. کوتاه, سرمایه گذاری شیشه ای آب "سرمایه گذاری" یک استاد مومی در سرامیک مبتنی بر سدیم سیلیکات برای تشکیل قالب.
در مقایسه با ریخته گری سرمایه گذاری سیلیس (که از سیلیس کلوئیدی و ماسه های مبتنی بر زیرکون استفاده می کند), روش شیشه ای آب برای کاهش هزینه مواد و پردازش ساده تر ، برخی از کیفیت سطح را معامله می کند.
چرا از شیشه آب استفاده کنید?
ریخته گری شیشه آب محبوب است زیرا هزینه و پردازش را کاهش می دهد نسبت به سایر روشهای دقیق.
چسب سیلیکات سدیم و ماسه های سیلیس معمولی ارزان و آسان برای کنترل هستند, بنابراین ابزار و مواد بسیار کمتر از پوسته های کلوئیدی-سیلیکا هزینه دارد.
به عنوان مثال, سیستم های شیشه ای آب از هزینه بالای سیلیس Sol و ماسه های مخصوص خودداری می کنند, هزینه سرمایه گذاری در هر بخشی پایین تر است.
روند هم بسیاری از عملیات ثانویه را از بین می برد: قطعات به شکل نزدیک به شکل بیرون آمده اند (اغلب نیاز به جوشکاری یا ماشینکاری کمی دارد).
در عمل, ریخته گری های شیشه ای آب می توانند هندسه های بسیار پیچیده ای را ضبط کنند (با زیرپوش ها و شبکه های نازک) بدون هسته, طراحی ساده.
با توجه به منابع صنعت, پیشنهادات ریخته گری شیشه ای "طراحی پیچیده بدون زاویه پیش نویس" و "دقت بالاتر در مقایسه با ریخته گری شن",
در حالی که از هسته های گران قیمت جلوگیری می کنید, قالب ها, یا جوش هایی که بسیاری از قطعات بزرگ ماسه ای به آن احتیاج دارند.
این انعطاف پذیری باعث جذابیت آن می شود تولید کوچک به متوسط اجرا می شود جایی که هزینه های ابزار باید به حداقل برسد.
در عین حال, قطعات شیشه ای به طور کلی وجود دارد دقیق تر از ریخته گری ماسه.
تحمل های بعدی معمولی در محدوده ISO CT6-CT9 قرار دارند, تقریباً مطابق با کلاسهای تحمل ریخته شده شن و ماسه خوب یا کلاسهای ریخته گری سرمایه گذاری در سطح پایین.
پایان سطح به طور متناوب متوسط است: به ترتیب RA ~ 6-12 میکرومتر (آنها 250-500 میکرون هستند),
بهتر از ریخته گری شن و ماسه سبز اما سخت تر از بازیگران سرمایه گذاری سیلیس.
کوتاه, ریخته گری شیشه ای هنگامی انتخاب می شود که فرد به شکل های پیچیده نیاز داشته و کار ثانویه ریخته گری موم گمشده را کاهش می دهد,
اما بودجه محکم تر یا اندازه بزرگتر باعث می شود فرآیند سیلیس با هزینه بالاتر غیر عملی باشد.
بررسی اجمالی فرآیند
ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای از روش کلی موم گمشده با چند تفاوت در مواد قالب پیروی می کند:
الگوی موم و مونتاژ درخت.
یک الگوی اصلی تولید می شود (با قالب تزریق, 3چاپ D, یا مجسمه سازی دستی) و الگویی در صورت لزوم می میرد/قالب ساخته می شود.
ماکت های موم این قسمت از این استاد ایجاد می شوند. چندین الگوی موم هستند مونتاژ شده بر روی یک اسپری مشترک (تشکیل "درخت") با استفاده از دروازه های موم و فیدرها.
این خوشه موم در یک ریخته بازیگران زیادی را تشکیل می دهد. سطوح موم برای از بین بردن درز یا نقص "لباس" هستند, در هر الگوی به پایان نیاز دارد.
ساختمان پوسته (پوشش سرامیک).
مونتاژ موم به طور مکرر در یک دوغاب نسوز از شن و ماسه بسیار ریز یا آرد زیرکون معلق در محلول سیلیکات سدیم رقیق شده است.
هر شیب موم را در یک لایه سرامیکی نازک می پوشاند (اغلب 0.5-1 میلی متر) قبل از گچ زدن با شن و ماسه درشت.
بعد از تخلیه دوغاب اضافی, الف لایه گچبری (گرانول های ماسه سیلیس بزرگتر) با ریختن یا بستر سیال برای پیوند به دوغاب چسبنده استفاده می شود.
سپس خوشه مجاز به سخت شدن است (غالباً خشک هوا یا گرمای کم مصرف می شود). این چرخه خشک کت به طور معمول تکرار می شود 4-7 بار برای رسیدن به ضخامت پوسته لازم (معمولاً 5-15 میلی متر در کل).
در طول این دنباله, کتهای بعدی از درشت تر و گاهی اوقات از نسوزهای مختلف استفاده می کنند (به عنوان مثال. کت های سیلیس خوب برای جزئیات بیشتر, ماسه کوارتز درشت در لایه های پشتی) برای به حداکثر رساندن قدرت و نفوذپذیری.
در فرآیندهای شیشه ای آب, ماسه های کوارتز/فیوز-سیلیکا و سوختهای آلومینو نسوزهای رایج هستند. بالاخره کل پوسته کاملاً خشک می شود (بعضی اوقات در اجاق های کنترل شده با رطوبت) برای از بین بردن رطوبت.
شباهت و شلیک.
پوسته سرامیکی سخت شده توسط ماوکس شده است ذوب موم خارج از قالب.
برخلاف پوسته های سیلیس (که به طور معمول موم را در کوره فرسودگی شغلی یا با شعله می سوزاند), پوسته های شیشه ای غالباً هستند درون آب گرم فرو رفته است یا در معرض بخار برای ذوب شدن موم.
هدف این است که موم را به سرعت پاک کنید و در عین حال استرس پوسته را به حداقل برسانید (پوسته های سیلیکات سدیم هنگام سرما سفت تر هستند).
بعد از شبنم, پوسته است اخراج شده (خفه شده) در دمای بالا (اغلب 800-1000 درجه سانتیگراد) برای تقویت سرامیک و سوزاندن هرگونه ارگانیک باقیمانده.
این همچنین باعث می شود که اتصال سدیم سیلیکات سدیم سینتر شود و تا حدی گلدان شود, تشکیل سفت و سخت, قالب قابل نفوذ گاز.
ریزش فلزی.
فلز مذاب به روش معمول در پوسته از قبل گرم شده ریخته می شود. زیرا پوسته های شیشه ای آب از ماسه های سیلیس معمولی استفاده می کنند, ظرفیت گرما و هدایت حرارتی آنها شبیه به قالب های ماسه ای است.
پوسته تا زمان جامد سازی از فلز پشتیبانی می کند (در صورت استفاده از Risers با حداقل حفره های کوچک شدن).
حذف پوسته و اتمام.
یک بار جامد, پوسته سرامیکی به وسیله مکانیکی برداشته می شود (به عنوان مثال. شلی, لرزش یا چکش زدن) برای آشکار کردن قطعات بازیگران.
ماسه کوارتز باقیمانده تمیز می شود. درخت ریخته گری از هم جدا می شود, و دروازه ها و برخاست.
نهایی به پایان رساندن ممکن است شامل سنگ زنی باشد, ماشینکاری CNC, و درمان های سطحی در صورت لزوم.
زیرا پایان اولیه پوسته متوسط است, ریخته گری های شیشه ای آب اغلب به سنگ زنی یا ماشینکاری سطح نیاز دارند, اما کمتر از ریخته گری های ماسه ای سبز.
بسیار مهم, فرآیند شیشه آب با یک فرآیند سیلیس و به طور عمده متفاوت است روش چسب و شبنم.
در ریخته گری شیشه ای, سیلیکات سدیم (سیلیکات قلیایی) با خشک کردن و درمان تنظیم می شود, در حالی که سیلیس-سیلی (سیلیس کلوئیدی) پوسته ها در درجه اول توسط ژل سخت می شوند.
Dewaxing با آب گرم انجام می شود (الف موم خیس) به جای شعله. این اختلافات بر زمان و کیفیت چرخه تأثیر می گذارد.
به عنوان مثال, خیس خیس در پوسته های شکننده ملایم است, اما به کار با آب پسمانده نیاز دارد. همچنین, پوسته های شیشه ای آب به طور کلی دارای پایداری حرارتی کمتری نسبت به پوسته های سیلیس-سیلیس حاوی زیرکون هستند, همانطور که در زیر بحث شده است.
سیستم اتصال دهنده
چسب در ریخته گری شیشه ای آب است محلول سیلیکات سدیم (با کمال). از نظر شیمیایی, شیشه آب بسیار قلیایی است (pH ~ 11-13) و با یک نسبت سیلیس به SODA خاص ساخته شده است.
فرمولاسیون های معمولی از a 2:1 به 3.3:1 سیو:نسبت وزن Na₂o (اغلب توسط ماژول بیان می شود, به عنوان مثال. M = 2.0 به معنای در مورد 2.3 قطعات sio₂ در هر na₂o).
نسبت و مواد جامد محتوای کلیدهای کلیدی را کنترل می کنند. نسبت پایین (بیشتر na₂o) یک دوغاب سیال تر و سریعتر تنظیم کنید, بلکه همچنین یک اتصال دهنده ریزگردها تر و کمتری است.
نسبت های بالاتر (بیشتر sio₂) مقاومت در برابر حرارت و pH پایین را افزایش دهید.
شیشه آب است در آب نازک (ویسکوزیته مشابه آب) و درمان با تبخیر و گرمای خفیف. همانطور که خشک می شود, این یک شبکه شیشه ای سیلیکات آمورف سفت و سخت را تشکیل می دهد.
اتصال دهنده Hygroscopic است, بنابراین پوسته ها باید قبل از شلیک یا قرار گرفتن در معرض هوای مرطوب یا آب کاملاً خشک شوند, یا آنها می توانند مجدداً تخریب و تخریب کنند.
در خدمت, اگر فلز خیلی گرم ریخته شود ، رطوبت باقیمانده می تواند منجر به جیب بخار یا تخلخل شود. مرحله پخت به طور معمول شامل پخت در دمای 100-200 درجه سانتیگراد برای سخت شدن پوسته به طور کامل و رانندگی رطوبت است.
مزایای اتصال دهنده های سیلیکات سدیم شامل هزینه کم آنها است, نامحدود "ماندگاری", و سهولت استفاده (بدون حلال های سمی یا کاتالیزور اسیدی).
آنها با خشک کردن ساده تنظیم شده اند (یا با درمان نمک) و پوسته های بسیار سفت و سخت به دست می آورد.
با این حال, محدودیت ها وجود دارند: قلیایی بالا آنها می تواند به دانه های نسوز یا فلز حمله کند (مخصوصاً آلومینیوم, وانت بنزین), و ماهیت شیشه ای آنها مقاومت در برابر درجه حرارت بالا نسبت به پوسته های سیلیس-سیلیس می بخشد.
به طور کلی, پوسته های شیشه ای آب در صورت گرم شدن بالاتر از 800-900 درجه سانتیگراد نرم می شوند, بنابراین آنها از آلیاژهای فولادی/آهن استفاده می کنند اما برای آلیاژهای بسیار داغ و با آبشار حاشیه ای هستند.
با وجود این, سیلیکات سدیم باقی مانده است چسب ثابت شده در صنعت. این یکی از سه اتصال دهنده معمولی است (همراه با سیلیس سیلیکات و کلوئیدی اتیل) معمولاً برای ساخت قالب سرمایه گذاری استناد می شود.
مواد پوسته و تکنیک های ساختمانی
پوسته ریخته گری شیشه ای تقریباً کاملاً از آن ساخته شده است نسوزهای مبتنی بر سیلیس. در عمل, مواد اولیه هستند ماسه سیلیس یا کوارتز (ذوب شده یا کریستالی), احتمالاً با آلومینو سوزی مخلوط شده است.
اندازه ذرات معمولی برای نخست (خوب) کت ممکن است 100-200 مش باشد (75-150 میکرومتر) برای گرفتن جزئیات, در حالی که کت های پشتیبان از ماسه درشت تر استفاده می کنند (به عنوان مثال. 30-60 مش).
زیرکون به ندرت در پوسته های شیشه ای استفاده می شود (برخلاف پوسته های سیلیس) به دلیل هزینه - در عوض, ماسه های سیلیس ارزان تر به کار می روند.
آرد آلومینا بهتر یا آرد تیتانیا می تواند برای بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی اضافه شود, اما پایه سیلیس است.
کنترل pH در دوغاب بسیار مهم است. چسب سیلیکات سدیم بسیار قلیایی است, بنابراین اغلب مقدار کمی از بافر یا نمک (مانند بی کربنات سدیم) برای تنظیم زمان ژل و جلوگیری از درمان فوری اضافه می شود.
تولید کنندگان pH دوغاب را کنترل می کنند (اغلب در حدود 11-12) و ویسکوزیته برای اطمینان از ضخامت پوشش مداوم. قلیایی بیش از حد زیاد می تواند باعث شود که اولین کت اول بر روی موم ژل شود.
در عمل, از پوسته های شیشه ای آب استفاده می کنند 4 به 7 لایه های روکش (پالتوی نخست به علاوه چندین کت تحت حمایت گچ).
به عنوان مثال, افت اولیه در یک دوغاب سیلیس خوب با گچ زدن با شن و ماسه کوارتز خوب دنبال می شود (این "کت برتر" در جزئیات الگوی قفل می شود).
کتهای بعدی برای ایجاد قدرت از ماسه های درشت به تدریج استفاده می کنند. هر روکش باید خشک شود (غالباً 1-2 ساعت در دمای اتاق یا سریعتر در فر با گرمای کم) قبل از کت بعدی.
ضخامت پوسته نهایی معمولاً به ترتیب 5-15 میلی متر است.
هنگام خشک شدن, دما و رطوبت با دقت کنترل می شوند - خشک کردن خیلی سریع می تواند پوسته را ترک کند, در حالی که خشک شدن خیلی آهسته می تواند باعث دویدن یا اعوجاج شود.
در مقایسه با پوسته های سیلیس-سیلی, پوسته های شیشه ای آب تمایل دارند قوی اما نسوز کمتر.
لایه های سیلیس ذوب شده استحکام گرم و مناسب را تا 900 درجه سانتیگراد می بخشد, اما فراتر از آن ، شبکه شیشه ای سیلیکات سدیم می تواند شروع به نرم شدن کند.
در مقابل, پوسته های سیلیس-سیلی اغلب از لایه های زیرکون و آلومینا استفاده می کنند که در بالا پایدار هستند 1200 درجه سانتی گراد.
به عبارت دیگر, قالب های سیلیس-سیلیس می توانند در برابر دمای بالاتر از سوپر آلوها مقاومت کنند, در حالی که پوسته های شیشه ای آب به طور معمول محدود به فولادها و آهنین هستند.
ریخته گری فلزات و سازگاری
ریخته گری شیشه ای با آلیاژهای آهنی مشترک برتری دارد. فولادهای معمولی شامل می شوند فولاد کربنی, کم- و فولادهای آلیاژ متوسط, مقاوم در برابر گرما فولادهای ضد زنگ, و فولادهای منگنز.
آیرونز (خاکستری و انعطاف پذیر) همچنین معمولاً بازیگران هستند. این آلیاژها را می توان در محدوده 1400-1600 درجه سانتیگراد ریخت بدون اینکه به طور فاجعه بار به پوسته سیلیس آسیب برساند (با برنامه های گرمای مناسب).
در واقع, شیشه آب مخصوصاً برای آن محبوب است قطعات و اجزای سنگین بپوشید ساخته شده از فولاد, جایی که قدرت پوسته اضافی است (در مقایسه با Sand Cast) و پیچیدگی پرداخت می شود.
شیشه آب است کمتر برای فلزات واکنشی یا سبک مناسب است. آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم, برای مثال, بسیار خشک نیاز دارد, پوسته های تمیز.
هر رطوبت یا سودا در پوسته می تواند تخلخل هیدروژن در آلومینیوم ایجاد کند یا باعث اکسیداسیون شود.
تیتانیوم و سایر آلیاژهای واکنشی معمولاً سیستم های پوسته سیلیس یا سرامیکی را نیاز دارند (یا ذوب خلاء) زیرا پوسته های شیشه ای آب بی تحرک یا خلوص لازم را ندارند.
(عملاً, ریخته گری موم از دست رفته تیتانیوم تقریباً به طور انحصاری با سیستم های نسوز زیرکون/آلومینا پوسته انجام می شود, شیشه آب نیست.)
بنابراین, سازگاری متالورژی یک نکته اساسی است: شیشه آب هنگامی که فلز ریخته گری با سیلیس سازگار است انتخاب می شود (سیستم های آهنی) و اقتصاد فرایند مورد نیاز است.
از نظر متالورژی, پوسته های شیشه ای آب می توانند بر کیفیت ریخته گری تأثیر بگذارند.
به عنوان مثال, فولادهای کربن در صورت آبشاری با آب اسیدی ممکن است در رابط پوسته تحت فشار قرار بگیرند, بنابراین از آب خنثی استفاده می شود.
نفوذپذیری گاز سرامیک به تهویه هیدروژن و گاز کمک می کند; با این حال, هرگونه رطوبت یا رطوبت ناکافی می تواند تخلخل گاز ایجاد کند.
تخلخل کوچک شدن طبق معمول از طریق Risers و دریچه ها اداره می شود.
به طور کلی, ریخته گری های شیشه ای آب مانند سایر ریخته گری های دقیق همان فلز رفتار می کنند-شیمی شیمی دارای حداقل اثر آلیاژ است اما می تواند کمی دکوراسیون سطح را تغییر دهد.
کنترل فرآیند مناسب (مانند خلاء یا جو بی اثر برای فولادهای خاص) ممکن است در صورت لزوم اعمال شود, اما از نوع اتصال مستقل هستند.
دقت ابعادی و پایان سطح
ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای آب به دقت متوسط می رسد. ابعادی تحمل ها به طور معمول ISO CT7-CT9 برای ابعاد عمومی. (برای دیوارهای خوب, تحمل ممکن است به CT9 یا CT10 آرام شود.)
برای چشم انداز این, ISO CT7 در 50 ویژگی MM حدود 0.10 میلی متر انحراف, در حالی که CT6 0.06 میلی متر پوند خواهد بود.
در عمل, قطعات کوچک و فرآیندهای کنترل شده می توانند به CT6-CT7 نزدیک شوند,
اما ریخته گری های بزرگتر یا پیچیده تر اغلب در محدوده CT8-CT9 قرار دارند.
این قابل مقایسه با تحمل های ریخته گری شن و ماسه خوب است.
در مقابل, ریخته گری های سیلیس با سطح بالا می توانند در ابعاد کوچک به CT4-CT6 برسند, بنابراین شیشه آب با حدود یک درجه تحمل کمتر است.
مغازه های آگاه با کیفیت تحمل را بر اساس ISO مشخص می کنند 8062, غالباً ذکر "CT8" به عنوان پایه ای برای فرآیندهای شیشه ای آب.
سطح سطح نیز به همین ترتیب درشت تر از سیلیس-سیلی است اما نرم تر از بازیگران شن و ماسه است. معمولی زبری سطح برای بازیگران شیشه ای آب به ترتیب است RA 6-12 میکرومتر (250-500 دقیقه).
یکی از ریخته گری گزارش داد که ریخته گری های شیشه ای تقریباً به RA = رسیده است 12.5 μm در تست های مقایسه. در مقابل, قطعات سیلیس-سیلی ممکن است به RA 3-6 میکرومتر برسد.
زبری بالاتر لیوان آب به دلیل اندازه دانه بزرگتر در پوسته و ماهیت اتصال سدیم سیلیکات است.
عواملی که در پایان تأثیر می گذارد شامل محتوای جامد دوغاب است, اندازه دانه گچ, ضخامت پوسته, و کیفیت الگوی.
به عنوان مثال, کتهای برتر و لایه های اصلی اضافی می توانند کیفیت سطح را بهبود بخشند.
با این وجود, طراحان باید از سطح اولیه سخت تر انتظار داشته باشند: ریخته گری های معمولی اغلب برای رسیدن به صافی در اطراف RA 3-6 میکرومتر برای سطوح بحرانی نیاز به سنگ زنی یا ماشینکاری دارند.
برای مدیریت صحت, بیشتر مغازه ها استفاده می کنند بازرسی بعدی (کولیس ها, CMM, سنج ها) در قسمت های اول و نمونه های تولید.
از آنجا که الگوی موم و درخت تنوع را معرفی می کنند, چیدمان دقیق و جبران خسارت مورد نیاز است.
ضرایب انقباض حرارتی برای فولاد (در مورد 1.6 mm/m · 100 درجه سانتیگراد) برای مقیاس الگوهای استفاده می شود. مستندات فرآیند عوامل کوچک و تحمل در هر ISO را تعریف می کند.
کنترل کیفیت و بازرسی
کنترل کیفیت در آینه های ریخته گری شیشه ای دیگر رشته های ریخته گری. مراحل بحرانی در چندین مرحله مورد بازرسی قرار می گیرد:
- بازرسی پوسته: قبل از ریختن, پوسته ها برای ترک ها مورد بررسی قرار می گیرند, تاول, یا پوشش ناقص.
پیمانکاران غالباً ضخامت پوسته را با سنجهای اولتراسونیک اندازه می گیرند و تأیید می کنند که هر لایه یکنواخت است. هرگونه لایه لایه یا سوراخ می تواند باعث نقص ریخته گری شود.
ظروف دوغاب مرطوب برای pH و مواد جامد کنترل می شوند; تغییرات می تواند پوسته های ضعیفی ایجاد کند. اجاق های خشک کن برای توزیع حتی گرما بررسی می شوند. - بررسی های بعدی: بعد از لرزش و اتمام ماشین, ریخته گری ها در برابر ابعاد طراحی اندازه گیری می شوند.
قطعات ذرات اول به طور معمول تحت بازرسی CMM قرار می گیرند تا ابعاد بحرانی در کلاس تحمل مشخص را تأیید کنند (به عنوان مثال. ISO CT8).
بلوک های سنج ساده یا سنجهای پلاگین برای قطر سوراخ استفاده می شود. زیرا زمین و کوچک شدن موم خطاهای کوچک را اضافه می کند, در صورت بروز Runout ، تنظیم ابعاد اصلی الگوی معمول است. - تشخیص نقص: ریخته گری های شیشه ای آب ممکن است مانند تخلخل گاز دچار نقصی شود, اجزاء, یا نقص فیوژن پوسته.
روشهای بازرسی متداول شامل اشعه ایکس/رادیوگرافی است (برای یافتن حفره های داخلی یا اجزاء), نفوذ کننده فلورسنت (برای ترک های سطحی و تخلخل), و آزمایش ذرات مغناطیسی (برای قطعات آهنی).
در صورت لزوم, تست فشار یا تست جریان اعمال می شود. تجزیه و تحلیل متالورژیکی (اچ کلان, میکروگراف) می تواند در طول توسعه فرآیند استفاده شود.
کلیه آزمایشات باید استانداردهای مرجع باشد (به عنوان مثال. ASTM E165 برای نفوذ, ASTM E446 برای رادیوگرافی) برای تعریف پذیرش. - مستندات پردازش: قابلیت ردیابی دقیق در بازیگران شیشه ای آب حفظ می شود. سوابق شامل نسبت های مخلوط دوغاب است, برنامه های درمانی, و زمان کوره.
بسیاری از ریخته گری ها از لیست های چک در فرآیند استفاده می کنند (سیاهههای دما برای اجاق های شبنم, گزارش های رطوبت برای اتاق های خشک کردن, و سیاهههای مربوط به استفاده از اتصال).
برای قطعات با قابلیت اطمینان بالا (به عنوان مثال. اجزای هوافضا), یک کد گرما کامل و گواهینامه شیمیایی/فیزیکی همراه با قسمت است.
ISO 9001 یا استانداردهای NADCAP ممکن است مستندات را در صنایع بحرانی حاکم کند.
در کل, فلسفه کنترل این است که هر مرحله را استاندارد سازی کنید تا هرگونه خرابی ریخته گری به علت اصلی آن ردیابی شود (به عنوان مثال. یک دوغاب ناپایدار یا یک چرخه خشک کردن از دست رفته).
ملاحظات اقتصادی
ریخته گری موم از دست رفته شیشه ای برای آن ارزش دارد مقرون به صرفه بودن در برنامه های مناسب. عوامل کلیدی اقتصادی شامل هزینه مادی است, کار, زمان چرخه, و بازده:
- مواد: چسب سیلیکات سدیم و ماسه کوارتز در مقایسه با سیلیس کلوئیدی و زیرکون ارزان است.
به عنوان مثال, محلول سیلیکات سدیم ممکن است در هر کیلوگرم چند سنت هزینه کند, در حالی که اتصال دهنده های سیلیس کلوئیدی هزینه بیشتری برای مقدار بیشتری دارند.
نمک یا شتاب دهنده های مورد استفاده حداقل هستند. الگوهای موم (مخصوصاً اگر چاپ سه بعدی باشد) هزینه اضافه کردن, اما عملکرد زیاد است.
برخی از زباله های سرامیکی قراضه وجود دارد (پوسته شکسته) اما اغلب می تواند به عنوان ماسه بازیافت شود. در کل, مواد مصرفی کم هزینه هستند. - زمان کار و پردازش: ساختن پوسته شیشه ای پر کار است, نیاز به چندین غوطه وری و چرخه خشک کردن.
چرخه زمان 24-72 ساعت از درخت موم تا ریختن معمولی است (سریعتر از سیلیس با سرعت بالا که می تواند درمان های طولانی تری داشته باشد).
مرحله شبنم مرطوب طولانی تر است (غوطه وری در مقابل سوختگی شعله باز), اما این معمولاً یک شبه خیس است. نیروی کار برای آمادگی الگوی مورد نیاز است, پوشش/عملیات گچ کاری, و لرزش.
با وجود این, هزینه های پایین تر و کاهش ماشینکاری اغلب کار بالاتری را جبران می کند.
در یک مدل هزینه, شیشه آب می تواند رقابتی باشد وقتی که حجم قسمت از چند صد در سال فراتر رود, مخصوصاً برای قسمتهای سنگین یا پیچیده که در شن و ماسه بسیار گران است. - توان: خطوط شیشه ای یک منظوره می توانند به طور مداوم اجرا شوند, اما هر ساخت (بارگیری پوسته, موم برقی, آتش, ریختن, سر و صدا) فقط قسمتهای آن درخت را کنترل می کند.
توان متوسط است; چند صدها کیلوگرم ریخته گری در هر دسته ممکن است طبیعی باشد. با این حال, اتوماسیون برای تزریق موم و پاشش پوسته وجود دارد.
مرحله محدود کننده اغلب به صورت آبD و شلیک می شود, که می تواند اجاق های دسته ای با بارهای تعریف شده باشد. برنامه ریزی موثر (درختان انباشته) می تواند استفاده را بهبود بخشد. - بازده و قراضه: زیرا روند دقیق است, در صورت کنترل نرخ قراضه می تواند پایین باشد. با این حال, هرگونه ترک پوسته یا نشت فلزی از بین رفتن کل آن ریخته گری باعث می شود.
خرابی به دلیل نقص پوسته (به عنوان مثال. ترک خوردگی) با کنترل فرآیند محکم به حداقل می رسند.
در مقایسه با ریخته گری ماسه, شیشه آب به طور کلی عملکرد بالاتری دارد زیرا قطعات راحت تر و تقریباً به شکل خالص هستند.
در مقایسه با سیلیس سیلی, عملکرد مشابه یا کمی پایین تر است (پوسته های سیلیس-سیلی می توانند بیشتر از مسائل مربوط به شبنم بخشنده باشند).
یک خشن مقایسه هزینه ممکن است نشان دهد که ریخته گری شیشه ای می تواند باشد 50-70 ٪ ارزان تر در هر قسمت از ریخته گری سیلیس برای قطعات فولادی با دقت متوسط,
به دلیل پایین تر بودن مواد و هزینه ابزار, البته با از دست دادن متوسط کیفیت سطح.
این گرانتر از ریخته گری شن و ماسه ارزان در هر واحد است, اما از آنجا که قطعات نهایی به ماشینکاری بسیار کمتری احتیاج دارند, را کل هزینه تمام شده می تواند رقابتی باشد.
کوتاه, ریخته گری شیشه ای آب به شرکت ها اجازه می دهد تا از ساعت دستگاه به زمان پردازش هزینه تغییر دهند,
که اغلب برای قطعاتی که به اندازه کافی پیچیده یا کم حجم هستند که ابزار اختصاصی توجیه نمی شود ، سودمند است.
کاربردهای صنعتی
ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای طاقچه خود را پیدا می کند اجزای سنگین و پیچیده در چندین صنایع. برنامه های قابل توجه شامل شامل:
- ماشین آلات و تجهیزات سنگین: مؤلفه های معدن, روغن & گاز, و ماشین آلات ساختمانی اغلب از ریخته گری آب استفاده می کنند.
به عنوان مثال, چرخ دنده ها, محفظه پمپاژ, دریچه ها, و پروانه ها در این بخش ها از قدرت فولاد و آزادی هندسی سرمایه گذاری سرمایه گذاری بهره مند می شوند.
لوله کشی شیشه ای آب استیل استنلس استیل مناسب - قطعات کشاورزی: قطعاتی مانند محفظه تراکتور, اجزای شخم, و پیوندهای تجهیزات مزرعه سنگین از این طریق ساخته شده است.
توانایی ریخته گری آهن انعطاف پذیر یا شکل های فولادی کم آلیاژ (به عنوان مثال. قطعات پنجه, صفحات حفاری بذر) با پروفایل های پیچیده یک مزیت مهم است. - خودرو: در حالی که برای قطعات ماشین تولید انبوه رایج نیست, ریخته گری شیشه ای آب در اجزای کم حجم خودرو یا کامیون استفاده می شود (به عنوان مثال. دسته های کوچک از چاقوهای فرمان, سلاح های تعلیق سنگین, اجزای ترمز برای وسایل نقلیه مخصوص).
دقت آن از ریخته گری شن و ماسه برای قطعات مناسب مناسب فراتر می رود, با این وجود برای اجرای متوسط مقرون به صرفه است. - دریچه ها و پمپ های صنعتی: دریچه های چدن و فولاد, بدنهای پمپ, و فلنج ها اغلب از قالب های سرمایه گذاری شیشه ای ناشی می شوند.
این قسمت ها به معابر داخلی پیچیده و سطح خوبی نیاز دارند (برای جلوگیری از نشت) -عملکرد ریخته گری شیشه ای شیرهای آماده برای ماشینکاری بدون هسته. - ساخت و ساز و بازیگران معماری: گاه, عناصر تزئینی یا ساختاری آهن/فولادی (مثل فلنج, سخت افزار, یا پشتیبانی زینتی) از طریق شیشه آب ریخته می شوند.
این فرایند می تواند ضمن استفاده از شن و ماسه مقرون به صرفه ، جزئیات هنری زیبا را ضبط کند, مناسب کردن آن برای بازیگران تخصصی (به عنوان مثال. جایگزینی برنز در عناصر معماری). - اجزای دریایی و دریایی: همانطور که توسط منابع صنعت ذکر شد, قطعات برای تریلرها, جرثقیل ها, و سکوهای دریایی از این روش برای دوام در محیط های سخت استفاده می کنند.
در کل, ریخته گری شیشه ای در صنایعی که خواستار هستند انتخاب می شود ریخته گری های آهنی قوی با جزئیات متوسط با هزینه مناسب.
در صورت نیاز به دقت بالاتر یا جزئیات به شکل خالص ، با ریخته گری ماسه رقابت می کند, و هنگامی که محدودیت های بزرگ یا بودجه ، دومی را بسیار پرهزینه می کند با ریخته گری سرمایه گذاری سیلیس-سیلیس رقابت می کند.
تحلیل تطبیقی
در مقایسه با سایر روشهای ریخته گری, ریخته گری سرمایه گذاری با آب ، یک میانه را اشغال می کند:
شیشه آب در مقابل ریخته گری سرمایه گذاری سیلیس:
سیلیس (چسب کلوئیدی-سیلیس با آرد زیرکون) بهترین جزئیات را تولید می کند, بهترین سطح سطح (Ra به اندازه 3-6 میکرومتر), و تحمل محکم تر (ISO CT4-CT6).
با این حال, آن است گران تر: راه حل های سیلیس و ماسه های زیرکون به طور قابل توجهی بیشتر هزینه دارند, و این فرایند نیاز به فرسودگی شعله و دمای بالاتر شلیک دارد.
ریخته گری, در مقابل, پایان درشت تر است (~ RA 6-12 میکرومتر) و تحمل های گسترده تر (CT6-CT9), اما از مواد ارزان قیمت و یک شبنم ساده تر استفاده می کند.
پوسته های شیشه ای آب نیز قبل از ریختن در دست زدن به قوی تر هستند (آنها بعد از خشک شدن بسیار سفت و سخت هستند) و می تواند ضخیم تر باشد, که به نفع ریختن سنگین است.
به طور خلاصه, Silica-Sol برای دقت بالا انتخاب می شود, قطعات کوچک; شیشه آب برای بزرگتر انتخاب می شود, اجزای سخت که در آن سطح سطح می تواند قربانی شود.
ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای آب در مقابل ماسه ریخته گری:
ریخته گری شن و ماسه (ماسه سبز یا پیوند شیمیایی) کمترین هزینه است, انعطاف پذیر ترین قالب برای قطعات بزرگ.
با این حال, ریخته گری های ماسه ای سطوح بسیار ناهموار دارند (Ra > 25 میکرومتر, اغلب 50-100 میکرومتر) و تحمل های سست (ISO CT11 یا بدتر).
ریخته گری شیشه ای سطح و دقت به طور قابل توجهی بهتر می دهد (همانطور که در بالا ذکر شد) با هزینه بالاتر.
اگر یک قسمت شن و ماسه ماسه ای به ماشینکاری یا تعمیر گسترده نیاز دارد (مثل جوشکاری در هسته), ممکن است استفاده از لیوان آب ارزان تر باشد.
همچنین, اشکال پیچیده خاصی (دیوارهای نازک, حفره های داخلی) در شن و ماسه بدون هسته سخت یا غیرممکن هستند; شیشه آب به راحتی چنین شکل هایی را تولید می کند.
تجارت این است که مقیاس ریخته گری شن و ماسه برای حجم بسیار بالا بهتر است (قالب ها یا قالب هایی که بارها قابل استفاده هستند),
در حالی که شیشه آب به اطراف محدود است 150 کیلوگرم در هر قالب و به چرخه های چند روزه نیاز دارد.
قدرت پوسته و رفتار حرارتی:
پوسته های شیشه ای آب از لایه های سیلیکا ذوب شده تشکیل شده اند, که نسبت به لایه های زیرکون یا آلومینا کمی نسوز کمتری دارند.
این بدان معناست که پوسته های شیشه ای آب به طور معمول دمای حداکثر خدمات کمتری دارند و ممکن است در ریختهای بسیار گرم واکنش فلز و فلزی بیشتری داشته باشد.
در عمل, هر چند, هر دو روش پوسته هایی تولید می کنند که به راحتی در برابر دمای ریزش آهن/آهن مقاومت می کنند.
از نظر قدرت, هر دو پوسته سیلیس-سیلی و آب پس از شلیک سفت و سخت هستند, اما سیلیس-Sol می تواند یکپارچگی ساختاری را در دماهای بالاتر حفظ کند.
بهترین موارد استفاده:
خلاصه بهترین استفاده ها, ریخته گری شیشه ای آب ایده آل است قطعات فولادی/آهنی متوسط تا بزرگ که در آن دقت بالا بسیار مهم نیست,
مانند محفظه های پمپ, خالی دنده, قطعات ماشین آلات سنگین, و هر مؤلفه ای که در آن ویژگی های بازیگران باعث جوشکاری می شود.
سیلیس-سیلی برای بهترین است قطعات با دقت بالا به متوسط (اجزای هوافضا, جواهرات, ایمپلنت های پزشکی, قطعات ضد زنگ کوچک).
برنده های ماسه ای سبز برای قطعات سنگین عظیم یا حجم بسیار بزرگی که در آن جزئیات تنگ لازم نیست (به عنوان مثال. محاصره, بلوک های موتور, ضربات پمپ به صورت عمده).
جدول زیر چند معیار مقایسه ای را برجسته می کند:
- زبری سطح (RA معمولی): سیلیس-سیلی 3-6 میکرومتر; شیشه آب 6-12 میکرومتر; ماسه >25 میکرومتر.
- تحمل ابعادی: سیلیس-Sol ISO CT4-CT6; شیشه آب ~ CT6-CT9; شن و ماسه سبز CT11 -CT12 (خیلی سست).
- هزینه مواد: کم برای ماسه, متوسط برای شیشه آب, بالا برای سیلیس-سیلی. چسب سیلیکات سدیم بسیار ارزان است, در حالی که اتصال سیلیس کلوئیدی گران است.
- استحکام پوسته: خوب برای سیلیس-سول در بالا, برای شیشه آب متوسط. پوسته های زیرکون/آلومینا (سیلیس) نسوز بالاتری دارند.
- مقیاس تولید: شیشه های آب حجم های کوچک به متوسط (ده ها تا هزاران در سال), مخصوصاً وقتی قطعات سنگین هستند. Silica-Sol مناسب اجراهای کوچک/دقیق است; شن و ماسه حجم های زیادی را مناسب می کند.
در کل, ریخته گری شیشه ای شکاف شکاف: آن را ارائه می دهد کنترل و پایان بهتر از ریخته گری شن و ماسه, اما هزینه پایین تر از سیلیس-سول.
هنگامی که تقاضای طراحی متوسط است و بودجه محدود می شود, این اغلب اقتصادی ترین تکنیک دقیق است.
نتیجه گیری
لیوان (سیلیکات سدیم) ریخته گری سرمایه گذاری یک است مقرون به صرفه ریخته گری دقیق فرآیند بهینه شده برای آهک, مؤلفه های پیچیده.
با استفاده از اتصال دهنده ها و ماسه های ارزان قیمت, این تولید کنندگان را قادر می سازد تا با تحمل معقول به قطعات فولادی و آهن نزدیک به شکل و آهن دست یابند (ISO CT7-CT9) و به پایان می رسد (RA ≈ 6-12 میکرومتر) در کسری از هزینه ریخته گری سیلیس.
نقاط قوت این روند اقتصاد مادی آن است, استحکام پوسته قوی, و توانایی تولید هندسه های پیچیده بدون فروپاشی هسته.
محدودیت های اصلی آن یک سطح سخت تر و پایداری درجه حرارت بالا است, که آن را به دقت متوسط محدود می کند, برنامه های کاربردی سنگین.
منتظر, ریخته گری شیشه ای برای برنامه های کاربردی مانند ماشین آلات مرتبط است, زیر مجموعه های خودرو,
تجهیزات کشاورزی و ساختمانی, و هر بخش که از سازش خوب جزئیات و هزینه بهره مند شود.
پیشرفت های مداوم (مانند فرمولاسیون بهینه شده سیلیکات و پوشش خودکار پوسته) ممکن است دقت آن را کمی بیشتر کند.
با این وجود, مهندسان برای پردازش باید با دقت با قطعات مطابقت داشته باشند: از شیشه آب استفاده کنید پیچیدگی فولاد/آهن و اقتصاد تسلط بر الزامات,
سیلیس-سیلی وقتی جزئیات فوق العاده Fine یا آلیاژهای خاص لازم هستند, و شن و ماسه حجم یا اندازه کامل دقت بیش از حد.
در کل, ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای بالغ است, تکنیک خوب درک.
ادامه استفاده از آن با تقاضای جهانی برای استحکام هدایت می شود, قطعات فلزی کاملاً پیچیده با تحمل متوسط و هزینه های رقابتی.
استفاده مناسب از شیمی و کنترل فرآیند آن - و بازرسی کامل - عملکرد سازگار است, بازیگران با کیفیت بالا برای طیف گسترده ای از نیازهای صنعتی.
این در صورت نیاز به کیفیت بالا ، انتخاب مناسبی برای نیازهای تولیدی شما است ریخته گری سرمایه گذاری شیشه ای آب خدمات.
