ریخته گری فوم گم شده چیست?

1. مقدمه

ریخته گری فوم گم شده (LFC) یک فرآیند تحول آمیز با سطح دقت و تطبیق پذیری بی نظیر بسیاری از روشهای سنتی ریخته گری است.

اولین بار در دهه 1960 تجاری شد, ریخته گری فوم گمشده به یک تکنیک گسترده اتخاذ شده در خودرو تبدیل شده است, هوافضا, و صنایع ماشین آلات سنگین به دلیل توانایی آن در تولید اجزای نزدیک به شکل با حداقل زباله.

در این مقاله یک تحلیل جامع از ریخته گری فوم گمشده ارائه شده است, بررسی اصول آن, مواد, مزایا, محدودیت ها, پیامدهای زیست محیطی, و نوآوری های در حال ظهور که آینده آن را شکل می دهد.

همانطور که تولید به سمت باهوش تر تغییر می کند, لاغر, و روشهای پایدارتر, درک کامل پتانسیل ریخته گری فوم از دست رفته ضروری می شود.

2. ریخته گری فوم گم شده چیست?

ریخته گری فوم گم شده یک فرآیند ریخته گری دقیق است که از الگوی کف استفاده می کند, به طور معمول از پلی استایرن یا سایر مواد مشابه ساخته شده است, برای ایجاد قطعات فلزی.

الگوی کف در قالب قرار می گیرد, و فلز مذاب روی آن ریخته می شود.

الگوی کف هنگام تماس با فلز مذاب تبخیر می شود, پشت حفره ای که از فلز پر شده است برای تشکیل قسمت آخر.

برخلاف قالب های سنتی, الگوی کف قبل از ریختن برداشته نمی شود - از این رو اصطلاح فوم "گمشده".

این تکنیک تحت گروه وسیع تر ریخته گری با الگوی تبخیر طبقه بندی می شود, و به ویژه برای ریخته گری های پیچیده مناسب است که در غیر این صورت به چندین هسته یا مجامع قالب پیچیده نیاز دارد.

3. شرح دقیق فرآیند

تهیه الگوی کف

این روند با ایجاد الگوی کف شروع می شود, به طور معمول ساخته شده از پلی استایرن گسترش یافته (EPS) یا کوپلیمرهایی مانند پلی متیل متاکرییدید (نخست وزیر).

EPS به دلیل سبک بودن مورد علاقه است, کم هزینه, و سهولت در شکل گیری.

از دو روش اصلی استفاده می شود:

• قالب گیری تزریقی برای تولید الگوی با حجم بالا.
• ماشینکاری CNC برای نمونه های اولیه یا با حجم کم با تحمل های بعدی محکم اجرا می شود.

پس از تشکیل, الگوهای کف اغلب است چسبانده یا ذوب شده برای تشکیل هندسه های پیچیده تر, از جمله سیستم های شیروانی و بالابر.

بسته بندی مونتاژ و قالب

پس از اتمام الگوی, آن است روکش شده با دوغاب نسوز, به طور معمول از سیلیس تشکیل شده است, زیرکون, یا aluminosilicates, محدود به یک چسب سرامیکی.

این پوشش تضمین می کند ثبات قالب, نفوذپذیری, و مقاومت حرارتی در حین ریخته گری.

بعد از خشک کردن, الگوی روکش شده در a قرار می گیرد فلاسک, سپس احاطه و فشرده شده با ماسه سیلیس بدون اتصال از طریق لرزش.

این مرحله از الگوی پشتیبانی می کند و تخلیه گاز را هنگام ریختن تسهیل می کند.

روند نزله

فلز مذاب - در حال چرخش از 700درجه سانتیگراد برای آلیاژهای آلومینیوم تا 1400 درجه سانتیگراد برای چدن- مستقیماً درون قالب ریخته می شود.

پس از تماس, را الگوی کف به هیدروکربنهای گازی تجزیه می شود, که از طریق پوشش قالب متخلخل و شن و ماسه خارج می شوند.

این تبخیر متوالی از کف اجازه می دهد صاف, جریان فلزی مداوم به حفره.

شبیه سازی های مدرن (به عنوان مثال, تجزیه و تحلیل CFD) اغلب برای بهینه سازی سیستم های دروازه و کاهش نقص مانند سوء استفاده یا تخلخل استفاده می شود.

تمیز کردن و اتمام

یک بار جامد, ریخته گری برداشته شده و در معرض آن قرار می گیرد فرآیندهای تمیز کردن مانند:

• سد
• انفجار ساینده
• عملیات حرارتی
• ماشینکاری

مقدار پردازش پس از نیاز به دلیل ریخته گری ماسه به دلیل پایین تر است پایان سطح برتر LFC و دقت بعدی, اغلب رسیدن به مقادیر RA از 3.2-6.3 میکرومتر.

4. ملاحظات مادی ریخته گری فوم گمشده

جنبه مهم بهینه سازی فرآیند ریخته گری فوم گمشده ، انتخاب دقیق مواد است.

در این بخش, ما طیف متنوعی از فلزات و آلیاژها را مرور می کنیم که می توانند با استفاده از ریخته گری فوم از دست رفته به طور مؤثر ریخته شوند, و همچنین مواد تخصصی نسوز و پوشش مورد نیاز برای اطمینان از نتایج با کیفیت بالا.

فلزات و آلیاژهای مناسب

ریخته گری فوم گمشده ، انواع مختلفی از فلزات را در خود جای می دهد, هر یک از ویژگی های منحصر به فرد که به برنامه های خاص صنعتی ارائه می دهند ارائه می دهند. در زیر نگاهی دقیق به چندین گروه کلیدی وجود دارد:

چدن

• چدن داکتیل (آهن) و آهن قابل انعطاف:
  هر دو آهنین انعطاف پذیر و قابل انعطاف در برنامه هایی که مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر سایش بسیار مهم است استفاده می شود.

• • چدن داکتیل از مقاومت و انعطاف پذیری زیاد آن بهره مند می شود, آن را برای اجزای خودرو مطلوب می کند, ماشین آلات سنگین, و لوله ها.
    داده ها نشان می دهد که این ریخته گری ها در مقایسه با آهن خاکستری سنتی پیشرفت های قابل توجهی در استحکام خستگی ارائه می دهند.
  • آهن قابل انعطاف, مشهور به سختی در مورد سختی آن, به طور معمول برای قطعاتی که پس از عملیات حرارتی نیاز به ماشینکاری و چقرمگی بهتر دارند استفاده می شود.
    با هم, این آهنین بازیگران با ارائه هندسه های پیچیده با ریزساختار قابل اعتماد ، ارزش خود را ثابت کرده اند, کاهش نقص ریخته گری, و خصوصیات مکانیکی سازگار.

آلومینیوم و آلیاژهای آن

• آلیاژهای آلومینیوم:
  آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل سبک بودن در صنایعی مانند خودرو و هوافضا ضروری است, هدایت حرارتی عالی, و مقاومت در برابر خوردگی.

  

• • مزایا: سیالیت بالای آلیاژهای آلومینیوم به پر کردن جزئیات پیچیده قالب کمک می کند,
    در حالی که پتانسیل صرفه جویی در وزن 10-25 ٪ بدون قربانی کردن استحکام ، این آلیاژها را برای ساختارهای سبک وزن جذاب می کند.
  • برنامه های کاربردی معمولی: اجزای موتور, قطعات شاسی, و مسکن که در آن کارایی و عملکرد بسیار مهم است.

فولاد کربن

• فولاد کربن (کم, متوسط, و فولاد کربن بالا):
  تطبیق پذیری فولاد کربن به آن اجازه می دهد تا طیف گسترده ای از برنامه ها را ارائه دهد, از اجزای ساختاری گرفته تا قطعات مکانیکی دقیق.

• • استانداردها: نمرات مشترک شامل مواردی از AISI است 1020 به AISI 1060, کدام فولادهای کربن کم تا متوسط ​​را پوشش می دهد, ایجاد تعادل بین قدرت, شکل پذیری, و سهولت ساخت.
  • ملاحظات: هر درجه ویژگی های منحصر به فردی را نشان می دهد - فولادهای کربن به پایین قابلیت جوشکاری و شکل گیری عالی را ارائه می دهند, در حالی که فولادهای کربن بالاتر استحکام و سختی کششی را افزایش می دهند.
  • بینش داده: مطالعات نشان می دهد که بهینه سازی محتوای کربن می تواند مقاومت سایش و عملکرد مکانیکی را تا 15-20 ٪ در برنامه های خاص بهبود بخشد.

آلیاژهای فولادی بازیگران

• آلیاژهای تخصصی استیل بازیگران:
  ریخته گری فوم گمشده به آلیاژهای مختلف فولاد بازیگران که برای برنامه های کاربردی طراحی شده اند گسترش می یابد. اینها عبارتند از:

• • ZG20simn, zg30simn, ZG30CRMO, ZG35CRO, zg35simn, zg35crmnsi, zg40mn, ZG40CR, ZG42CR, و zg42crmo, در میان دیگران - هر یک متناسب با الزامات خاص املاک.
  • برنامه های کاربردی: این آلیاژها غالباً در محیط های پر استرس مانند قطعات انتقال اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرند, چرخ دنده های سنگین, و اجزای ساختاری در ماشین آلات صنعتی.
  • معیارهای عملکرد: ترکیبات آلیاژ پیشرفته در این نمرات فولادی نه تنها قدرت افزایش یافته بلکه مقاومت برتر در برابر سایش و خوردگی در دمای بالا را نیز فراهم می کند.

فولاد ضد زنگ

• استاندارد و پیشرفته فولادهای ضد زنگ:
  فولادهای ضد زنگ در کاربردهایی که هم مقاومت و هم مقاومت در برابر خوردگی دارند ، یکپارچه هستند.

• • نمرات: نمرات مشترک مانند AISI 304, AISI 304L, AISI 316, و AISI 316L به دلیل توانایی آنها در حفظ خواص مکانیکی در دماهای بالا ، برای ریخته گری فوم از دست رفته مناسب هستند.
  • فولادهای ضد زنگ دوبلکس و فوق العاده دوبلکس: پیشرفت های بیشتر شامل فولادهای ضد زنگ دوبلکس و فوق العاده دوبلکس است, که مقاومت بالا را با مقاومت در برابر خوردگی بهبود می بخشد.
    این آلیاژها در محیط های سخت مانند پردازش شیمیایی ضروری هستند, کاربردهای دریایی, و تجهیزات صنعتی با کارایی بالا.

آلیاژهای مس

• برنج, برنز, و دیگری مس-آلیاژهای مبتنی بر:
  آلیاژهای مبتنی بر مس هدایت حرارتی و الکتریکی عالی را ارائه می دهند, همراه با مقاومت در برابر خوردگی خوب.

• • برنج و برنز: به طور معمول برای کاربردهای تزئینی و لباس پوشیده استفاده می شود, این آلیاژها می توانند دقیقاً با استفاده از LFC برای دستیابی به طرح های پیچیده و پایان سطح صاف ریخته شوند.
  • استفاده صنعتی: برنامه های آنها به سخت افزار دریایی گسترش می یابد, اتصالات, و مؤلفه هایی که هم کیفیت زیبایی شناسی و هم دوام مهم هستند.

آلیاژهای ویژه

• فولاد مقاوم در برابر سایش, فولاد مقاوم در برابر حرارت, و سایر آلیاژهای مخصوص فولاد:
  این آلیاژها برای مقاومت در برابر شرایط شدید مانند درجه حرارت بالا فرموله شده اند, ساینده ساینده, و بارهای سنگین.

• • فولاد مقاوم در برابر سایش: برای طول عمر و حداقل نگهداری بهینه شده است, این آلیاژها در معدن استفاده می شوند, ساخت و ساز, و قطعات خودروهای سنگین.
  • فولاد مقاوم در برابر حرارت: طراحی شده برای حفظ یکپارچگی ساختاری در دمای بالا, این فولادها برای اجزای موتور و کوره های صنعتی بسیار مهم هستند.
  • آلیاژهای مخصوص فولاد: فرمولاسیون مناسب اطمینان حاصل می کند که این مواد ضمن رعایت استانداردهای خاص صنعتی ، در عملکرد مکانیکی و دوام بهترین عملکرد را ارائه می دهند.

مواد نسوز و روکش

در ریخته گری فوم گمشده, پوشش نسوز نقش مهمی در تضمین یکپارچگی قالب دارد و, در نتیجه, کیفیت مؤلفه بازیگران نهایی.

انتخاب مواد و اتصال دهنده های درست نسوز برای مدیریت دینامیک حرارتی و تکامل گاز ذاتی در فرآیند ضروری است.

• ترکیب دوغاب نسوز:
  به طور معمول, الگوی فوم با یک دوغاب نسوز متشکل از موادی مانند سیلیس پوشیده شده است, زیرکون, یا aluminosilicates.
  به عنوان مثال, پوشش های مبتنی بر زیرکون ثبات حرارتی عالی را ارائه می دهند و اغلب برای ریخته گری فلزات با نقاط ذوب بالاتر مانند چدن یا فولاد انتخاب می شوند.
  این روکش ها معمولاً در محدوده 0.5-1.5 میلی متر ضخامت دارند, تهیه خاصیت سد کافی در برابر فلز مذاب بدون مانع فرار گاز.
• سیستم های چسبان:
  اتصال دهنده های موجود در پوشش نسوز باید در برابر تغییرات سریع دما مقاومت کرده و تشکیل یک قوی را تسهیل کنند, لایه محافظ.
  از اتصال دهنده های سرامیکی پیشرفته استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که پوشش در طی فرآیند ریختن درجه حرارت بالا دست نخورده باقی می ماند, در نتیجه جلوگیری از نفوذ فلز و حفظ کیفیت سطح.
• نفوذپذیری و مقاومت حرارتی:
  یک پوشش نسوز به خوبی طراحی شده باید مقاومت حرارتی را با نفوذپذیری متعادل کند تا گازهای تولید شده از تبخیر کف برای فرار امکان پذیر باشد.
• نفوذپذیری کافی نمی تواند منجر به گازهای به دام افتاده شود, که ممکن است باعث تخلخل یا نقص ریخته گری دیگر شود.
  در نتیجه, مهندسان مواد به طور مداوم فرمولاسیون این روکش ها را برای افزایش کیفیت بازیگران و به حداقل رساندن نیازهای پس از پردازش بهینه می کنند.

5. مزایای ریخته گری فوم گم شده

ریخته گری فوم گم شده (LFC) به دلیل مزایای منحصر به فرد خود در منظره تولیدی برجسته است, آن را به گزینه ای جذاب برای صنایعی که نیاز به کیفیت بالا دارند, ریخته گری های پیچیده با حداقل زباله.

در این بخش, ما مزایای اصلی ریخته گری فوم گمشده را کشف خواهیم کرد, از انعطاف پذیری طراحی و راندمان هزینه گرفته تا پیشرفت های محیطی و ایمنی.

پیچیدگی و انعطاف پذیری طراحی

یکی از مهمترین مزایای ریخته گری فوم از دست رفته ، توانایی آن در تولید هندسه های پیچیده و قطعات با ویژگی های پیچیده ای است که برای دستیابی به استفاده از روش های سنتی ریخته گری چالش برانگیز است.

• هندسه های پیچیده:
  LFC به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا قطعاتی را با زیرپوش ایجاد کنند, بخش های نازک, و کانال های داخلی پیچیده -
  ویژگی هایی که به طور معمول به روشهای سنتی ریخته گری نیاز به چندین فرآیند یا ابزار گران قیمت دارند.
  این امر به ویژه در صنایعی مانند هوافضا سودمند است, خودرو, و تولید تجهیزات پزشکی, جایی که دقت طراحی بسیار مهم است.
• حذف هسته ها:
  برخلاف ریخته گری ماسه یا ریخته گری سرمایه گذاری, LFC نیاز به هسته های سنتی را از بین می برد. الگوی فوم مستقیماً تبخیر می شود, ترک یک حفره توخالی در قالب.
  این منجر به کاهش قابل توجهی در پیچیدگی مونتاژ قالب و هزینه های کار مرتبط با آن می شود.
  علاوه بر این, عدم وجود هسته امکان استفاده کارآمدتر از چرخه های تولید مواد و سریعتر را فراهم می کند.
• کنترل تحمل:
  LFC کنترل تحمل برتر را در مقایسه با روش های ریخته گری معمولی فراهم می کند.
  این امر به این دلیل است که الگوی فوم مستقیماً با شکل قسمت نهایی مطابقت دارد,
  و نیازی به اصلاحات پس از بازی برای اسکان برای انقباض یا گسترش قالب نیست.
  این توانایی برای حفظ تحمل های محکم منجر به کاهش نیاز به عملیات ماشینکاری ثانویه می شود, کمک به صرفه جویی در هزینه کلی.

کارایی هزینه

ریخته گری فوم از دست رفته درجه بالایی از راندمان هزینه را ارائه می دهد, به خصوص در مقایسه با روشهای سنتی ریخته گری,
مخصوصاً برای کم- به تولید با حجم متوسط.

• هزینه ابزار پایین و قالب:
  روشهای سنتی, مانند ریخته گری یا ریخته گری ماسه, اغلب به قالب یا ابزار گران قیمت نیاز دارند, مخصوصاً هنگام ایجاد قطعات پیچیده.
  با ریخته گری فوم گمشده, الگوی فوم به خودی خود به عنوان یک قالب موقت عمل می کند, به طور قابل توجهی کاهش هزینه های ابزار.
  برای نمونه اولیه و تولید دسته کوچک, این می تواند منجر به صرفه جویی در هزینه تا شود 40-50% در مقایسه با سایر تکنیک های ریخته گری.
• کاهش ضایعات مواد:
  فرآیند ریخته گری فوم از دست رفته حداقل زباله ایجاد می کند زیرا الگوی کف دقیقاً برای مطابقت با شکل ریخته گری نهایی طراحی شده است.
  مواد اضافی کمی وجود ندارد, که به شدت با هدر رفتن مواد مشاهده شده در سایر روشهای ریخته گری در تضاد است, مانند ریخته گری ماسه.
  علاوه بر این, الگوی فوم در طی فرایند کاملاً مصرف می شود, هیچ ماده باقیمانده ای برای دور انداختن باقی نمی گذارد.
• کمتر مراحل پس از پردازش:
  از آنجا که LFC امکان ایجاد قطعاتی را فراهم می کند که نیاز به ماشینکاری کمی دارند,
  این نیاز به فرآیندهای ثانویه مانند سنگ زنی را کاهش می دهد, جلا دادن, یا جوشکاری.
  قطعات اغلب با اشکال نزدیک شبکه ریخته می شوند, به این معنی که آنها به تنظیمات کمتری و کار کمتری نیاز دارند,
  که هر دو صرفه جویی در وقت و هزینه را ترجمه می کند.

مزایای زیست محیطی و ایمنی

علاوه بر مزایای اقتصادی و عملکرد,
ریخته گری فوم گمشده چندین مزایای زیست محیطی و ایمنی را ارائه می دهد, آن را به یک انتخاب پایدار برای تولید مدرن تبدیل کنید.

• مصرف انرژی کمتری:
  LFC به طور معمول در مقایسه با روش های ریخته گری معمولی به انرژی کمتری نیاز دارد.
  این فرآیند شامل ریخته گری قالب با فشار بالا یا چرخه گرمایش گسترده نیست, که باعث کاهش مصرف انرژی کلی می شود.
  این یک مزیت قابل توجه در صنایع است که در تلاش برای پایداری و بهره وری انرژی هستند.
• کاهش جریان زباله:
  برخلاف ریخته گری ماسه, که مقادیر زیادی شن و ماسه تولید می کند که باید از آنها دفع یا بازیافت شود, LFC زباله های بسیار کمی تولید می کند.
  الگوی فوم در طی فرآیند ریخته گری کاملاً تبخیر می شود, و حداقل مواد باقی مانده وجود دارد.
  علاوه بر این, استفاده از مواد قابل بازیافت مانند پلی استایرن گسترش یافته (EPS) برای الگوی کف بیشتر به کاهش زباله و ترویج یک فرآیند تولید دایره ای کمک می کند.
• ایمنی و سلامت کارگران بهبود یافته:
  با از بین بردن نیاز به رسیدگی به قالب های سنگین و هسته های شن, LFC پتانسیل تصادفات و صدمات موجود در محل کار را کاهش می دهد.
  استفاده ساده و کاهش خطر قرار گرفتن در معرض شیمیایی از قالبهای سنتی ماسه یا رزین ، LFC را به یک انتخاب ایمن تر برای کارگران تبدیل می کند.
  علاوه بر این, از آنجا که هیچ دود یا مواد شیمیایی مربوط به قالب وجود ندارد, محیط کار کلی خطرناک تر است.

ویژگی های سطح و ویژگی های مکانیکی بهبود یافته

ریخته گری فوم گمشده ، پایان سطح برتر و خصوصیات مکانیکی را فراهم می کند, منجر به مؤلفه هایی با عملکرد پیشرفته.

• پایان سطح برتر:
  زیرا الگوی فوم مستقیماً با قسمت نهایی مطابقت دارد, ریخته گری های LFC اغلب بدون نیاز به درمان های ثانویه مانند شن و ماسه زدن یا صیقل دادن ، سطح صافی را نشان می دهند.
  این ویژگی به ویژه برای قطعات مورد استفاده در برنامه های قابل مشاهده بسیار ارزشمند است, مانند اجزای بدن خودرو, جایی که زیبایی شناسی و کیفیت سطح بسیار مهم است.
• کاهش نقص و دقت بعدی:
  ریخته گری فوم از دست رفته کنترل دقیق تری را بر روی شکل و ابعاد ریخته گری امکان پذیر می کند.
  این امر به این دلیل است که الگوی کف امکان تولید مثل بهتر جزئیات بخش پیچیده را بدون مشکلات مرتبط با انقباض قالب یا سوء استفاده می کند.
  در نتیجه, قطعات LFC تمایل به نشان دادن نقص کمتری مانند تخلخل دارند, ناهماهنگی, یا خطاهای بعدی,
  آنها را برای کاربردهای با کارایی بالا در صنایعی مانند هوافضا و وسایل پزشکی ایده آل می کند.
• خواص مکانیکی پیشرفته:
  فرآیند LFC می تواند خصوصیات مکانیکی ریخته گری نهایی را افزایش دهد,
  به عنوان عدم وجود ماده قالب سنتی (مانند شن و ماسه) خطر نقص مانند تغییر هسته یا اجزاء مربوط به قالب را کاهش می دهد.
  در نتیجه, ریخته گری های LFC اغلب قدرت کششی برتر را نشان می دهند, مقاومت در برابر خستگی, و تأثیرگذاری بر سختی, آنها را برای درخواست های صنعتی مناسب می کند.

6. محدودیت ها و چالش های ریخته گری فوم گمشده

در حالی که ریخته گری فوم گمشده است (LFC) از نظر پیچیدگی مزایای بی شماری را ارائه می دهد, بهره وری هزینه, و پایداری محیط زیست, همچنین با محدودیت ها و چالش های خاصی همراه است.

محدودیت های فرآیند

با وجود انعطاف پذیری و توانایی رسیدگی به هندسه های پیچیده, LFC از نظر اندازه محدودیت های ذاتی دارد, ضخامت دیواری, و پیچیدگی ریخته گری که می تواند تولید کند.

• محدودیت های اندازه و ضخامت دیوار:
  LFC به طور کلی برای تولید بازیگران متوسط ​​تا کوچک مناسب تر است.
  قطعات بزرگتر اغلب در دستیابی به کیفیت مداوم در سراسر قالب با چالش هایی روبرو هستند, به خصوص هنگامی که فرآیند تبخیر کف به طور یکنواخت پیش نمی رود.
  ریخته گری هایی با بخش های بسیار ضخیم نیز ممکن است از استحکام ناهموار و احتمال بیشتر نقص رنج ببرد, مانند تخلخل انقباض یا اجزاء گاز.
• محدودیت های پیچیدگی و وضوح:
  در حالی که ریخته گری فوم گمشده برای تولید طرح های پیچیده عالی است, هنوز هم محدودیت هایی در پیچیدگی و وضوح ویژگی هایی وجود دارد که می توانند به طور دقیق تکثیر شوند.
  جزئیات بسیار خوب, به خصوص آنهایی که تحمل بسیار محکم یا میکرو ژنتیکی دارند, ممکن است و همچنین در سایر تکنیک های پیشرفته ریخته گری اسیر نشود, مانند ریخته گری سرمایه گذاری.
• کنترل تبخیر کف:
  فرآیند تبخیر الگوی کف نیاز به کنترل دقیق دارد.
  اگر کف به طور یکنواخت تبخیر نشود, این می تواند منجر به نقص در بازیگران نهایی شود, مانند تخلخل گاز, پر کردن ناقص, یا نواقص سطحی.
  دستیابی به تبخیر مداوم به ویژه هنگام کار با الگوهای بسیار پیچیده یا قالب های بزرگ چالش برانگیز است.

کنترل مواد و فرآیند

دستیابی به کیفیت و قوام مورد نظر در ریخته گری فوم از دست رفته نیاز به توجه جدی به انتخاب مواد و کنترل فرآیند دارد, زیرا چندین عامل می توانند بر نتیجه تأثیر بگذارند.

• کیفیت و قوام الگوی:
  کیفیت الگوی کف به طور مستقیم بر موفقیت فرآیند LFC تأثیر می گذارد.
  هرگونه ناسازگاری در تراکم کف, پرداخت سطح, یا ساختار می تواند منجر به نقص در بازیگران نهایی شود.
  به عنوان مثال, تغییرات در ماده فوم می تواند باعث تبخیر ناهموار شود یا منجر به دقت بعدی بعدی شود.
• کیفیت روکش:
  پوشش اعمال شده به الگوی فوم یکی دیگر از عوامل مهم در فرآیند LFC است.
  یک پوشش ضعیف می تواند منجر به مسائلی مانند فروپاشی قالب شود, قدرت قالب کافی, یا پرداخت سطحی ضعیف.
  قوام در ضخامت پوشش و یکنواختی برای اطمینان از جریان صاف فلز مذاب و اینکه قالب یکپارچگی خود را در کل فرآیند ریخته گری حفظ می کند ، ضروری است.
• نرخ شیب حرارتی و جامد سازی:
  موفقیت LFC همچنین به کنترل شیب های حرارتی و میزان جامد سازی بستگی دارد.
  اگر ریخته گری خیلی سریع یا خیلی آهسته خنک شود, این می تواند منجر به فشارهای داخلی شود, ترک ها, یا سایر نقص ها.
  دستیابی به نرخ خنک کننده مناسب بسیار مهم است, مخصوصاً برای فلزات با نقاط ذوب بالا, مانند فولاد ضد زنگ و فولادهای آلیاژ بالا.

الزامات پس از پردازش

در حالی که ریخته گری فوم از دست رفته می تواند قطعاتی را با حداقل نقص پس از ریخته گری تولید کند, برخی از مؤلفه ها برای دستیابی به پایان و عملکرد مورد نظر هنوز به پردازش گسترده نیاز دارند.

• تمیز کردن و برداشتن باقیمانده:
  بعد از اینکه الگوی کف تبخیر شد, برخی از باقیمانده یا سرباره ممکن است در قالب باقی بماند, نیاز به تمیز کردن.
  میزان تمیز کردن به مواد ریخته گری و پیچیدگی قسمت بستگی دارد.
  در حالی که برخی از باقیمانده ها را می توان به راحتی از طریق شستشو یا مسواک زدن برداشت کرد, دیگران ممکن است به تکنیک های تمیز کننده تهاجمی تر نیاز داشته باشند, اضافه کردن زمان و هزینه به روند.
• اتمام سطح و ماشینکاری:
  در حالی که ریخته گری های LFC به طور معمول سطح خوبی دارند, قطعات خاص ممکن است هنوز هم برای دستیابی به صافی یا زیبایی شناسی مورد نیاز به درمان های اضافی نیاز داشته باشند.
  این می تواند شامل پولیش باشد, سنگ زنی, یا ماشینکاری, به خصوص اگر ریخته گری با بافت سخت تر یا ویژگی هایی که به پالایش نیاز دارند تولید شده است.
  این مراحل پس از پردازش می تواند هم زمان تولید و هم هزینه کلی قسمت را افزایش دهد.
• تنظیمات بعدی:
  در برخی موارد, ریخته گری ها ممکن است به دلیل تغییرات جزئی در شکل یا اندازه نهایی ، نیاز به تنظیمات بعدی پس از تولید داشته باشند.
  در حالی که ریخته گری فوم بسیار دقیق است, وجود برخی از تحمل ها ممکن است نیاز به ماشینکاری یا سنگ زنی جزئی داشته باشد, به خصوص برای اجزای تحمل محکم.
  نیاز به ماشینکاری اضافی می تواند هزینه کلی تولید را افزایش دهد, مخصوصاً برای تولید با حجم بالا.

محدودیت در ریخته گری مواد با ذوب بالا

یکی دیگر از چالش های ریخته گری از دست رفته در مواد ریخته گری با نقاط ذوب بالا نهفته است, مانند برخی از فولادهای ضد زنگ, آلیاژهای تیتانیوم, و سوپرآلیاژها.

• چالش هایی با مواد درجه حرارت بالا:
  موادی که دارای نقاط ذوب بالا هستند تمایل دارند به تجهیزات و تکنیک های تخصصی برای رسیدگی به دمای شدید مورد نیاز برای فرآیند ریخته گری نیاز داشته باشند.
  به عنوان مثال, ریخته گری فولادهای آلیاژ بالا یا آلیاژهای تیتانیوم ممکن است به مواد نسوز پیشرفته نیاز داشته باشد
  و کنترل دقیق دمای ریختن برای جلوگیری از نقص مانند پارگی گرم یا نفوذ فلز.
  این چالش ها می تواند پیچیدگی و هزینه استفاده از LFC را برای برنامه های با کارایی بالا افزایش دهد,
  مانند آنهایی که در هوافضا یا تجهیزات صنعتی هستند.
• خطر تخریب الگوی کف:
  فلزات درجه حرارت بالاتر همچنین می توانند منجر به تخریب خود الگوی فوم شوند.
  الگوهای فوم طراحی شده برای استفاده با مواد نقطه ذوب پایین ممکن است برای کاربردهای دمای بالاتر مناسب نباشد,
  نیاز به توسعه مواد فوم تخصصی یا روکش هایی که می توانند در برابر گرمای شدید مقاومت کنند.
  این هزینه های اضافی مواد را معرفی می کند و ممکن است استفاده از LFC را در برخی از بخش های با کارایی بالا محدود کند.

تأثیر محیطی زباله های کف

در حالی که LFC اغلب به دلیل زباله های کم مواد و کاهش انتشار آن مورد ستایش قرار می گیرد, مواد فوم مورد استفاده در این فرآیند بدون نگرانی های زیست محیطی آن نیست.

• دفع فوم و بازیافت:
  پس از تبخیر الگوی کف, مقادیر کمی از باقیمانده ها را پشت سر می گذارد که باید به درستی اداره شوند.
  پلی استایرن گسترش یافته (EPS), ماده مشترکی که برای الگوهای کف استفاده می شود, تخریب پذیر نیست و در صورت عدم استفاده صحیح از آلودگی محیط زیست می تواند کمک کند.
  تولید کنندگان باید گزینه های بازیافت یا گزینه های پایدارتر را برای به حداقل رساندن تأثیرات زیست محیطی کشف کنند.
• انتشار گازهای شیمیایی:
  برخی از انواع فوم و روکش مورد استفاده در LFC ممکن است ترکیبات آلی بی ثبات ساطع کنند (VOCs) یا سایر مواد شیمیایی بالقوه مضر در طی فرآیند تبخیر.
  اگرچه انتشار گازهای گلخانه ای به طور کلی در مقایسه با سایر روشهای تولید کم است,
  هنوز هم ممکن است نگرانی در مورد کیفیت هوا و ایمنی کارگران وجود داشته باشد, به ویژه در امکاناتی که فاقد سیستم های کنترل مناسب یا کنترل انتشار هستند.

7. برنامه ها و دیدگاه های صنعت ریخته گری فوم گمشده

ریخته گری فوم گم شده (LFC) به دلیل تطبیق پذیری آن ، به طور فزاینده ای در صنایع مختلف به دست می آید, مقرون به صرفه بودن, و توانایی تولید اجزای بسیار پیچیده و سبک وزن.

صنعت خودرو

• اجزای موتور و سرهای سیلندر:
  ریخته گری فوم گمشده برای ریختن اجزای پیچیده مانند بلوک های موتور استفاده می شود, سر سیلندر, و منیفولدهای مصرف.
  این تکنیک به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا قطعاتی را با دقت ابعادی عالی و اتمام سطح با کیفیت بالا ایجاد کنند, کاهش نیاز به ماشینکاری اضافی و پس از پردازش.
• کالیپر ترمز و اجزای تعلیق:
  LFC همچنین در تولید کالیپر ترمز به کار می رود, اجزای تعلیق, و سایر قطعات ساختاری, جایی که قدرت و طراحی سبک وزن مهم است.
  با استفاده از ریخته گری فوم گمشده, تولید کنندگان می توانند قطعاتی را با دیوارهای نازک و ویژگی های داخلی پیچیده تولید کنند که دستیابی به روشهای سنتی ریخته گری دشوار یا غیرممکن خواهد بود.

هوافضا و دفاع

• قطعات ساختاری و آیرودینامیکی:
  LFC برای تولید اجزای ساختاری پیچیده مانند محفظه های توربین استفاده می شود, روکش ها, براکت ها, و ساختار قاب.
  دقت ریخته گری فوم از دست رفته امکان تولید قطعات با حداقل ماشینکاری را فراهم می کند,
  که برای کاهش وزن و هزینه در برنامه های هوافضا ضروری است.

  

• اجزای موتور هوافضا:
  بخش هوافضا به مؤلفه هایی نیاز دارد که می توانند در برابر درجه حرارت و استرس شدید مقاومت کنند.
  LFC قادر به تولید قطعات فلزی با خصوصیات مکانیکی برتر است, که آن را برای ریخته گری موادی مانند Superalloys و آلیاژهای درجه حرارت بالا که در موتورهای هوافضا استفاده می شود ایده آل می کند.

ماشین آلات سنگین و تجهیزات صنعتی

• جعبه دنده و اجزای هیدرولیک:
  LFC معمولاً برای ریخته گری اجزای مانند جعبه دنده استفاده می شود, محفظه پمپ هیدرولیک, و بدنهای دریچه.
  این قسمت ها اغلب به معابر و ساختارهای داخلی پیچیده نیاز دارند, که ریخته گری فوم از دست رفته می تواند بدون نیاز به مواد اصلی اضافی یا مجامع قالب تولید کند.
• ریخته گری های ساختاری:
  برای ماشین آلات سنگین مانند بیل مکانیکی, بولدوزرها, و جرثقیل ها, LFC برای تولید اجزای ساختاری بادوام استفاده می شود.
  این قسمت ها از پتانسیل صرفه جویی در هزینه ریخته گری فوم از دست رفته بهره مند می شوند, مخصوصاً در کم- به تولید با حجم متوسط.

برنامه های نوظهور و طاقچه

• بازیگران هنر و معماری:
  LFC به طور فزاینده ای برای ایجاد عناصر معماری پیچیده و سفارشی مانند ستون های تزئینی به کار می رود, نماها, و مجسمه ها.
  توانایی آن در تولید الگوهای و بافت های دقیق آن را به یک روش ایده آل برای ریخته گری آثار فلزی هنری و زینتی تبدیل می کند.
• وسایل پزشکی و کاشت:
  یکی دیگر از برنامه های نوظهور برای ریخته گری فوم گمشده در ساخت وسایل پزشکی است, ایمپلنت ها, و پروتز.
  توانایی روش برای تولید پیچیده, سبک وزن, و قطعات فلزی زیست سازگار در زمینه مراقبت های بهداشتی امکانات جدیدی را باز می کند.
  به عنوان مثال, ایمپلنت تیتانیوم سفارشی برای روشهای ارتوپدی با استفاده از LFC تولید می شود.
• لوازم الکترونیکی مصرفی:
  با افزایش تقاضا برای جمع و جور, سبک وزن, و مؤلفه های با کارایی بالا در الکترونیک مصرفی,
  LFC برای بازیگران قطعاتی مانند محفظه های تلفن های هوشمند مورد کاوش قرار می گیرد, پوشیدنی, و سایر دستگاه ها.
  این روش امکان تولید قطعات دقیق با دیوارهای نازک را فراهم می کند, که برای اندازه کوچک شدن دستگاه های الکترونیکی بسیار مهم است.

8. تجزیه و تحلیل تطبیقی ​​با روش های ریخته گری جایگزین

در این بخش مقایسه مفصلی بین ریخته گری فوم و سایر تکنیک های محبوب ریخته گری ارائه می شود.

مانند ریخته گری ماسه, ریخته گری سرمایه گذاری, و دایکستینگ, در بین عوامل مختلفی مانند کیفیت سطح, مناسب بودن مواد, پیچیدگی, بهره وری هزینه, و سرعت تولید.

مقایسه با ریخته گری ماسه

ریخته گری شن و ماسه یکی از قدیمی ترین و پرکاربردترین تکنیک های ریخته گری است. این شامل ریختن فلز مذاب در قالب ساخته شده از ماسه است, که در اطراف یک الگوی فشرده شده است.

پیچیدگی طراحی:

LFC در هنگام پیچیدگی الگوهای ایجاد شده از ریخته گری ماسه ای برتر است.
ریخته گری فوم از دست رفته امکان هندسه های پیچیده تر را فراهم می کند, معابر داخلی, و ویژگی های پیچیده, دستیابی به آن با ریخته گری شن و ماسه دشوار یا غیرممکن خواهد بود.
ریخته گری ماسه به طور معمول برای ایجاد حفره های داخلی به هسته های جداگانه نیاز دارد, که هم به پیچیدگی و هم به هزینه قالب می افزاید.

• مزیت LFC: انعطاف پذیری طراحی بالاتر, ویژگی های پیچیده بدون نیاز به هسته.

پایان سطح:

LFC در مقایسه با ریخته گری شن و ماسه یک سطح صاف تر تولید می کند. الگوی کف نقص کمتری را روی سطح می گذارد, کاهش نیاز به ماشینکاری گسترده پس از بازی.
از سوی دیگر, ریخته گری شن و ماسه معمولاً منجر به سطوح سخت تر می شود که ممکن است نیاز به اتمام اضافی داشته باشد.

• مزیت LFC: سطح بهتر با پردازش کمتر.

دقت ابعادی:

LFC به دلیل دقت بالایی خود شناخته شده است. این الگوی خود ماکت نزدیک محصول نهایی را ارائه می دهد, کاهش شانس پیچ و تاب یا تغییر شکل.
ریخته گری شن و ماسه, به دلیل ماهیت سست ماسه و تحریف الگوی احتمالی, ممکن است در قسمت هایی که کمی از تحمل خارج هستند منجر شود.

• مزیت LFC: دقت بعدی بعدی.

کارایی هزینه:

ریخته گری شن و ماسه برای تولید با حجم بزرگ مقرون به صرفه است, مخصوصاً برای قطعات ساده.
با این حال, برای هندسه های پیچیده تر, ریخته گری شن و ماسه به هسته های اضافی و مجامع قالب پیچیده نیاز دارد, که هزینه ها را افزایش می دهد.
LFC, با توانایی آن در ایجاد الگوهای پیچیده به طور مستقیم, نیاز به هسته را کاهش می دهد و در موارد کم می تواند مقرون به صرفه تر باشد- به تولید با حجم متوسط.

• مزیت LFC: مقرون به صرفه برای قطعات پیچیده, به خصوص در حجم کم به متوسط.

انعطاف پذیری مواد:

ریخته گری شن و ماسه از طیف گسترده ای از فلزات پشتیبانی می کند, از جمله چدن, فولاد, و آلیاژهای آلومینیومی.
LFC همچنین از طیف گسترده ای از مواد پشتیبانی می کند اما به ویژه برای فلزات غیر آهنی مناسب است, مانند آلومینیوم, برنز, و انواع خاصی از فولاد, که تبخیر از فلزات آهنی آسان تر است.

• گره: انعطاف پذیری مواد مشابه, اگرچه LFC ممکن است به برخی از آلیاژها محدود شود.

مقایسه با ریخته گری سرمایه گذاری

ریخته گری سرمایه گذاری (همچنین به عنوان ریخته گری موم گم شده نیز شناخته می شود) یک فرآیند ریخته گری دقیق است که در آن یک الگوی با یک ماده نسوز برای ایجاد قالب پوشانده شده است.

هنگامی که قالب سخت شد, این الگوی ذوب و برداشته می شود, ترک یک حفره برای فلز مذاب.

پیچیدگی طراحی:

هر دو LFC و ریخته گری سرمایه گذاری امکان تولید قطعات پیچیده و با دقت بالا را فراهم می کنند, اما LFC هنگام ایجاد قطعات بزرگتر با هندسه های داخلی پیچیده ، یک مزیت مشخص دارد.
ریخته گری سرمایه گذاری برای تولید جزئیات خوب و سطوح صاف مناسب تر است,
اما LFC به دلیل توانایی الگوی فوم در شکل های پیچیده و بدون نیاز به قالب های هسته ، می تواند مؤلفه های بزرگتر را به طور کارآمدتر کنترل کند.

• مزیت LFC: قطعات بزرگتر را با هندسه های پیچیده تر کنترل می کند.

پایان سطح:

ریخته گری سرمایه گذاری به طور کلی در مقایسه با LFC ، سطح سطح برتر را تولید می کند.
الگوی موم مورد استفاده در ریخته گری سرمایه گذاری یک سطح فوق العاده صاف ایجاد می کند, که اغلب به اتمام اضافی نیاز دارد.
در مقابل, LFC به طور معمول منجر به یک سطح کمی سخت تر می شود, نیاز به کار بیشتر پس از پردازش.

• مزیت ریخته گری سرمایه گذاری: کیفیت پایان سطح بالاتر.

دقت ابعادی:

ریخته گری سرمایه گذاری دقت ابعادی عالی را ارائه می دهد, مخصوصاً برای قطعات کوچک به متوسط,
آن را برای صنایعی مانند هوافضا و وسایل پزشکی ایده آل می کند, جایی که دقت بسیار مهم است.
با این حال, LFC دقت بهتری را برای قطعات بزرگتر فراهم می کند و از نظر اندازه مقیاس آسان تر است.

• مزیت ریخته گری سرمایه گذاری: دقت بالاتر برای قطعات کوچکتر.

کارایی هزینه:

ریخته گری سرمایه گذاری به طور کلی گران تر از ریخته گری Sand یا LFC است, مخصوصاً برای تولید کم حجم.
پیچیدگی ایجاد قالب ها و الگوهای, همراه با هزینه های بالای مواد, اضافه می کند. با این حال, این مزایای قابل توجهی را برای برنامه های با دقت بالا ارائه می دهد.
LFC اغلب برای حجم پایین مقرون به صرفه تر است, قطعات پیچیده به دلیل کمترین ابزار و هزینه های مواد آن.

• مزیت LFC: مقرون به صرفه تر برای قطعات پیچیده در حجم کم به متوسط.

انعطاف پذیری مواد:

ریخته گری سرمایه گذاری می تواند طیف گسترده تری از مواد را اداره کند, از جمله آلیاژهای درجه حرارت بالا و فولادهای ضد زنگ, که اغلب برای هوافضا و صنایع پزشکی مورد نیاز است.
در حالی که LFC از بسیاری از فلزات غیر آهنی پشتیبانی می کند, به طور کلی برای موادی که دارای نقاط ذوب بالا هستند مناسب تر است, مانند superalloys.

• مزیت ریخته گری سرمایه گذاری: دامنه مواد گسترده تر, از جمله آلیاژهای با ذوب بالا.

مقایسه با ریخته گری

دایکستینگ یک فرآیند پر سرعت است که در آن فلز مذاب تحت فشار به داخل حفره قالب تزریق می شود, که به طور معمول از فولاد یا سایر مواد بادوام ساخته شده است.

پیچیدگی طراحی:

ریخته گری برای تولید با حجم بالا ایده آل است, قطعات ساده با هندسه های نسبتاً ساده.
برای طرح های پیچیده ای که نیاز به ساختارهای داخلی پیچیده دارند ، کمتر مناسب است.
LFC, از سوی دیگر, می تواند قطعات بسیار پیچیده تری تولید کند, مخصوصاً آنهایی که دارای ویژگی های توخالی هستند, زیر انداز, و معابر داخلی پیچیده.

• مزیت LFC: انعطاف پذیری طراحی بالاتر, به خصوص برای هندسه های پیچیده.

پایان سطح:

ریخته گری مرده به طور کلی یک سطح صاف را فراهم می کند, که برای بسیاری از برنامه ها مناسب است.
با این حال, LFC غالباً بدون نیاز به پردازش اضافی ، سطح قابل مقایسه ای را به دست می آورد,
اگرچه پایان به طور کلی از نظر ریخته گری سرمایه گذاری صاف نیست.

• گره: پایان سطح قابل مقایسه, گرچه برای جزئیات دقیق ، نسخه های ریخته گری سرمایه گذاری کمی از آن استفاده می کنند.

دقت ابعادی:

Die Casting دقت ابعادی خوبی را برای ساده ارائه می دهد, قطعات با حجم بالا. با این حال, با قطعاتی که دارای ویژگی های پیچیده ای هستند یا به تنظیمات خوبی نیاز دارند ، مبارزه می کند.
LFC در تولید قطعاتی که به هندسه های پیچیده با دقت ابعادی عالی نیاز دارند ، برتری دارد.

• مزیت LFC: برتر برای طرح ها و هندسه های پیچیده.

کارایی هزینه:

ریخته گری برای تولید با حجم بالا بسیار مقرون به صرفه می شود, به خصوص برای قطعات کوچک به متوسط.
با این حال, هزینه های اولیه ابزار برای ریخته گری می تواند قابل توجه باشد.
LFC ممکن است گزینه ای مقرون به صرفه تر برای کم باشد- تا با حجم متوسط ​​اجرا می شود, زیرا نیازی به مرگ یا قالب های گران قیمت ندارد.

• مزیت LFC: مقرون به صرفه تر برای کم- به تولید با حجم متوسط.

انعطاف پذیری مواد:

ریخته گری مرده در درجه اول برای فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم استفاده می شود, روی, و آلیاژهای منیزیم.
از نظر انتخاب مواد کمتر از LFC متنوع است, زیرا LFC می تواند طیف گسترده تری از فلزات را در خود جای دهد, از جمله آلیاژهای آهنی مانند چدن.

• مزیت LFC: انعطاف پذیری بیشتر مواد.

خلاصه: نمای کلی

جدول زیر خلاصه می شود که چگونه ریخته گری کف گم شده با ریخته گری ماسه ای مقایسه می شود, ریخته گری سرمایه گذاری, و در حال بازیگران در ویژگی های کلیدی است.

9. نتیجه گیری

ریخته گری فوم گمشده یک روش ریخته گری پیشرفته و بسیار سازگار است که مزایای قابل توجهی در صنایع به همراه دارد.

با فعال کردن تولید مجتمع, سبک وزن, و اجزای مقرون به صرفه, این چالش های مدرن عملکرد را برطرف می کند, پایداری, و کارایی.

در حالی که محدودیت های خاصی وجود دارد - به ویژه در مدیریت گاز و سازگاری با مواد - در شبیه سازی, مواد, و کنترل فرآیند به سرعت بر این موانع غلبه می کند.

از آنجا که صنایع همچنان به سمت تولید هوشمند و پایدار تکامل می یابند, ریخته گری فوم گمشده به عنوان یک فناوری حیاتی است که نوآوری و عملی صنعتی را به هم می زند.

این در صورت نیاز به کیفیت بالا ، انتخاب مناسبی برای نیازهای تولیدی شما است خدمات ریخته گری فوم گمشده.

امروز با ما تماس بگیرید!