Casting investasi gelas air (juga dikenal sebagai casting natrium silikat) adalah bentuk casting lilin hilang yang menggunakan pengikat natrium silikat yang larut dalam air dalam cangkang keramik.
Sebagai salah satu dari dua metode casting investasi utama (Yang lainnya adalah silica sol), Ini memberikan keseimbangan presisi dan efektivitas biaya.
Berasal dari teknik wax yang hilang tradisional di Asia dan Eropa, Pengecoran gelas air memperoleh traksi industri di abad ke-20 karena pengecoran mencari alternatif berbiaya lebih rendah untuk proses koloid-silika.
Dengan menggunakan bahan umum (kuarsa atau pasir silika dengan pengikat silikat alkali), Proses ini sangat cocok untuk presisi menengah, bagian kompleksitas tinggi di mana anggaran lebih ketat.
Coran kaca air khas berkisar dari beberapa ratus gram 150 kg, dengan dimensi maksimal sekitar 1m, membuatnya ideal untuk lebih besar, Komponen yang peka terhadap biaya.
Apa itu casting investasi kaca air?
Casting kaca air adalah varian dari investasi presisi (lilin hilang) casting di mana Sodium silikat ("Kaca air") berfungsi sebagai pengikat keramik.
Dalam praktiknya, lilin (atau plastik) pola dibuat dan dirakit menjadi pohon.
Polanya berulang kali Dilapisi dalam bubur partikel refraktori halus yang diikat dalam larutan natrium silikat, kemudian ditutupi dengan lapisan plesteran yang semakin kasar untuk membangun cangkang.
Setelah cangkang menyembuhkan, lilin dilebur atau direbus, meninggalkan rongga cetakan berlubang. Logam cair (Biasanya paduan baja atau besi) dituangkan ke dalam cangkang keramik ini.
Setelah pemadatan, cangkang itu rusak untuk mengungkapkan bagian cor. Pendeknya, Casting investasi kaca air "Invests" master lilin dalam keramik berbasis natrium-silikat untuk membentuk cetakan.
Dibandingkan dengan casting investasi silika-sol (yang menggunakan silika koloid dan pasir berbasis zirkon), Metode kaca air memperdagangkan beberapa kualitas permukaan dengan biaya bahan yang lebih rendah dan pemrosesan yang lebih sederhana.
Mengapa Menggunakan Kaca Air?
Pengecoran gelas air populer karena itu mengurangi biaya dan pemrosesan relatif terhadap metode presisi lainnya.
Pengikat natrium silikat dan pasir silika konvensional tidak mahal dan mudah ditangani, Jadi perkakas dan bahan harganya jauh lebih murah daripada untuk cangkang koloid-silika.
Misalnya, Sistem kaca air menghindari biaya tinggi silika sol dan pasir khusus, menghasilkan biaya investasi per-bagian yang lebih rendah.
Prosesnya juga menghilangkan banyak operasi sekunder: bagian-bagian keluar dari net-net-shape (sering membutuhkan sedikit pengelasan atau pemesinan).
Dalam praktiknya, Coran kaca air dapat menangkap geometri yang sangat kompleks (dengan pelepasan dan jaring tipis) tanpa core, Desain Menyederhanakan.
Menurut sumber industri, Penawaran water-glass casting “Desain Kompleks Tanpa Sudut Rancangan” Dan “Akurasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan casting pasir”,
Sambil menghindari core yang mahal, cetakan, atau lasan yang dibutuhkan banyak bagian pasir besar.
Fleksibilitas ini membuatnya menarik bagi produksi kecil hingga menengah dimana biaya perkakas harus diminimalkan.
Pada saat yang sama, Bagian kaca air umumnya lebih akurat dari casting pasir.
Toleransi dimensi tipikal berada dalam kisaran ISO CT6-CT9, Kelas-kelas toleransi pasir pasir yang kira-kira cocok atau kelas casting investasi kelas bawah.
Permukaan akhir bersamaan: atas urutan Ra ~ 6-12 μm (Mereka 250-500 μt),
lebih baik dari casting pasir hijau tetapi lebih kasar dari coran investasi silika-sol.
Pendeknya, Pengecoran kaca-air dipilih ketika seseorang membutuhkan bentuk yang kompleks dan berkurangnya pekerjaan sekunder dari casting yang hilang,
Tetapi anggaran yang lebih ketat atau ukuran yang lebih besar membuat proses silika-sol biaya yang lebih tinggi tidak praktis.
Proses Tinjauan
Casting investasi kaca air mengikuti prosedur lilin ganas umum dengan beberapa perbedaan bahan cetakan:
Pola lilin dan perakitan pohon.
Pola master diproduksi (dengan cetakan injeksi, 3D Pencetakan, atau memahat tangan) dan pola die/cetakan dibuat jika diperlukan.
Replika lilin bagian ini dibuat dari master ini. Beberapa pola lilin kemudian berkumpul di atas sariawan umum (membentuk "pohon") Menggunakan gerbang dan pengumpan lilin.
Cluster lilin ini akan membentuk banyak coran dalam satu tuangkan. Permukaan lilin "berpakaian" untuk menghilangkan jahitan atau cacat, menghasilkan hasil akhir yang sama pada setiap pola.
Bangunan Shell (Lapisan keramik).
Unit lilin berulang kali dicelupkan ke dalam bubur refraktori pasir yang sangat halus atau tepung zirkon yang tersusun dalam larutan natrium silikat encer.
Setiap celup melapisi lilin dalam lapisan keramik tipis (sering 0,5-1 mm) sebelum plesteran dengan pasir kasar.
Setelah mengeringkan bubur berlebih, A lapisan plesteran (butiran pasir silika yang lebih besar) diaplikasikan dengan menuang atau difluidisasi tempat tidur untuk mengikat ke bubur lengket.
Cluster kemudian diizinkan untuk mengeras (sering kali dikeringkan dengan udara kering atau panas rendah). Siklus kering mantel ini biasanya diulangi 4–7 kali untuk mencapai ketebalan cangkang yang diperlukan (biasanya total 5–15 mm).
Selama urutan ini, Mantel kemudian menggunakan refraktori yang lebih kasar dan terkadang berbeda (misalnya. Mantel silika halus pertama untuk detail, pasir kuarsa kasar di lapisan dukungan) untuk memaksimalkan kekuatan dan permeabilitas.
Dalam proses kaca air, pasir kuarsa/silika dan silikat alumino adalah refraktori umum. Seluruh cangkang akhirnya dikeringkan (Terkadang dalam oven yang dikendalikan kelembaban) untuk menghilangkan kelembaban.
Dewaxing dan tembak.
Cangkang keramik yang dikeraskan dewaxed oleh melelehkan lilin Keluar dari cetakan.
Tidak seperti cangkang silika-sol (yang biasanya membakar lilin di tungku burnout atau dengan api), Kerang kaca air sering kali dicelupkan ke dalam air panas atau terkena uap untuk melelehkan lilin.
Tujuannya adalah untuk dengan cepat membersihkan lilin sambil meminimalkan stres cangkang (Cangkang natrium silikat lebih kaku saat dingin).
Setelah dewaxing, cangkangnya dipecat (Sintered) pada suhu tinggi (Seringkali 800–1000 ° C.) untuk memperkuat keramik dan membakar organik yang tersisa.
Ini juga menyebabkan pengikat natrium silikat menjadi sinter dan sebagian vitrifikasi, membentuk kaku, cetakan gas-permeabel.
Menuangkan logam.
Logam cair dituangkan ke dalam cangkang yang dipanaskan sebelumnya. Karena cangkang kaca air menggunakan pasir silika konvensional, Kapasitas panas dan konduktivitas termal mereka mirip dengan cetakan pasir.
Shell mendukung logam sampai pemadatan (dengan rongga penyusutan minimal jika riser digunakan).
Pelepasan dan finishing shell.
Sekali padat, Cangkang keramik dihilangkan dengan cara mekanis (misalnya. tembakan-meledak, getaran atau palu) untuk mengungkapkan bagian cor.
Pasir kuarsa residual dibersihkan. Pohon casting terpisah, dan gerbang dan riser dipangkas.
Terakhir finishing mungkin termasuk penggilingan, Pemesinan CNC, Dan Perawatan permukaan sesuai kebutuhan.
Karena lapisan cangkang awal sedang, Coran kaca air sering membutuhkan beberapa permukaan penggilingan atau pemesinan, tapi kurang dari coran pasir hijau.
Terpenting, Proses kaca air berbeda dari proses silika-sol terutama metode pengikat dan dewax.
Dalam casting kaca air, Sodium silikat (alkali silikat) set dengan mengeringkan dan menyembuhkan, sedangkan silica-sol (Silika koloid) kerang mengeras terutama dengan gelasi.
Dewaxing dilakukan dengan air panas (A Dewax basah) bukannya api. Perbedaan ini mempengaruhi waktu dan kualitas siklus.
Misalnya, Wet-Dewax lebih lembut pada cangkang rapuh, Tapi itu membutuhkan penanganan air limbah. Juga, Kerang kaca air umumnya memiliki stabilitas termal yang lebih rendah daripada cangkang silika-sol yang mengandung zirkon, seperti yang dibahas di bawah ini.
Sistem pengikat
Binder dalam water-glass casting adalah larutan natrium silikat (Na₂oi · secara komando). Secara kimiawi, Kaca air sangat basa (pH ~ 11–13) dan dibuat dengan rasio silika-ke-soda tertentu.
Formulasi khas berkisar dari a 2:1 ke 3.3:1 Sio₂:Rasio berat Na₂o (sering diungkapkan dengan modul, misalnya. M = 2.0 berarti tentang 2.3 bagian sio₂ per na₂o).
Rasio dan Padatan Kontrol Kontrol Kunci Properti Kunci. Rasio yang lebih rendah (Lebih banyak na₂o) Berikan bubur yang lebih cair dan lebih cepat pengeringan, tetapi juga pengikat yang lebih higroskopis dan refraktoris yang lebih rendah.
Rasio yang lebih tinggi (lebih banyak sio₂) Tingkatkan ketahanan panas dan pH rendah.
Kaca air adalah turhi air (Viskositas mirip dengan air) dan menyembuhkan dengan penguapan dan panas ringan. Saat mengering, itu membentuk jaringan kaca silikat amorf yang kaku.
Pengikatnya higroskopis, Jadi cangkang harus dikeringkan secara menyeluruh sebelum menembak atau terpapar udara lembab atau air, atau mereka dapat menembak kembali dan merendahkan.
Dalam layanan, kelembaban residual dapat menyebabkan kantong uap atau porositas jika logam dituangkan terlalu panas. Tahap curing biasanya termasuk memanggang pada suhu 100-200 ° C untuk mengeraskan cangkang sepenuhnya dan mengusir kelembaban.
Keuntungan dari pengikat natrium silikat termasuk biaya rendah, "Umur simpan" tanpa batas ", dan kemudahan penggunaan (Tidak ada pelarut beracun atau katalis asam).
Mereka diatur dengan pengeringan sederhana (atau dengan obat garam) dan menghasilkan cangkang yang sangat kaku.
Namun, ada batasan: Alkalinitas tinggi mereka dapat menyerang biji -bijian atau logam refraktori (terutama aluminium, menyebabkan pickup gas), dan sifat kaca mereka memberikan kekuatan suhu tinggi yang lebih rendah daripada cangkang silika-sol.
Umumnya, Kerang kaca air melunak jika dipanaskan di atas ~ 800–900 ° C, Jadi mereka sesuai dengan paduan baja/besi tetapi marjinal untuk paduan yang sangat panas.
Meskipun demikian, natrium silikat tetap a Binder yang terbukti di industri. Itu adalah salah satu dari tiga pengikat konvensional (bersama dengan etil silikat dan silika koloid) umumnya dikutip untuk pembuatan cetakan investasi.
Bahan Shell dan Teknik Konstruksi
Cangkang untuk casting kaca air dibangun hampir seluruhnya dari Refraktori berbasis silika. Dalam praktiknya, bahan utamanya adalah pasir silika atau kuarsa (menyatu atau kristal), mungkin dicampur dengan alumino-silikat.
Ukuran partikel khas untuk prima (Bagus) mantel mungkin 100–200 mesh (75–150 μm) untuk menangkap detail, Sedangkan mantel cadangan menggunakan pasir kasar (misalnya. 30–60 mesh).
Zirkon jarang digunakan dalam cangkang kaca air (Tidak seperti cangkang silika-sol) karena biaya - sebagai gantinya, Pasir silika yang lebih murah digunakan.
Tepung alumina atau titania yang lebih halus dapat ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan guncangan termal, Tapi dasarnya adalah silika.
Kontrol pH sangat penting dalam bubur. Binder natrium silikat sangat basa, begitu sering sedikit dari penyangga atau garam (seperti natrium bikarbonat) ditambahkan untuk menyesuaikan waktu gel dan mencegah penyembuhan langsung.
Produsen memantau pH bubur (sering sekitar 11–12) dan viskositas untuk memastikan ketebalan lapisan yang konsisten. Alkalinitas yang terlalu tinggi dapat menyebabkan mantel pertama menjadi gel sebelum lilin.
Dalam praktiknya, Penggunaan cangkang kaca air 4 ke 7 lapisan pelapis (Prime Coat ditambah beberapa mantel yang didukung plesteran).
Misalnya, saus awal dalam bubur silika halus diikuti oleh plesteran dengan pasir kuarsa kuarsa halus ("Mantel Prime" ini mengunci detail pola).
Mantel selanjutnya menggunakan pasir yang lebih kasar secara progresif untuk membangun kekuatan. Setiap lapisan harus kering (Seringkali 1-2 jam pada suhu kamar atau lebih cepat dalam oven rendah panas) sebelum mantel berikutnya.
Ketebalan cangkang terakhir biasanya pada urutan total 5–15 mm.
Selama pengeringan, Suhu dan kelembaban dikontrol dengan cermat - pengeringan yang terlalu cepat dapat memecahkan cangkang, sementara pengeringan terlalu lambat dapat menyebabkan berjalan atau distorsi.
Dibandingkan dengan cangkang silika-sol, cangkang kaca air cenderung kuat tapi kurang refraktori.
Lapisan silika yang menyatu memberikan kekuatan panas yang layak hingga ~ 900 ° C, Tapi di luar itu jaringan kaca natrium silikat dapat mulai melunak.
Sebaliknya, Kerang silika-sol sering menggunakan lapisan zirkon dan alumina yang tetap stabil di atas 1200 ° C..
Dengan kata lain, Cetakan silika-sol dapat menahan lebih baik suhu superalloy yang lebih tinggi, Sedangkan cangkang kaca air biasanya terbatas pada baja dan setrika.
Casting logam dan kompatibilitas
Pengecoran kaca air unggul dengan paduan besi yang umum. Baja khas termasuk baja karbon, rendah- dan baja paduan sedang, tahan panas Baja tahan karat, dan baja mangan.
Cast Irons (abu -abu dan ulet) juga biasa dilemparkan. Paduan ini dapat dituangkan dalam kisaran 1400–1600 ° C tanpa merusak cangkang silika secara bencana (dengan jadwal panas yang tepat).
nyatanya, Klasik air sangat populer Kenakan bagian dan komponen berat terbuat dari baja, dimana kekuatan shell ekstra (Dibandingkan dengan gips pasir) dan kompleksitas membuahkan hasil.
Kaca air adalah kurang cocok untuk logam reaktif atau ringan. Paduan aluminium dan magnesium, Misalnya, membutuhkan sangat kering, Bersihkan cangkang.
Kelembaban atau soda apa pun dalam cangkang dapat menghasilkan porositas hidrogen dalam aluminium atau menyebabkan oksidasi.
Titanium dan paduan reaktif lainnya biasanya menuntut sistem silika-sol atau keramik keramik (atau peleburan vakum) Karena cangkang kaca air tidak memiliki inertness atau kemurnian yang diperlukan.
(Praktis, Pengecoran titanium yang hilang dilakukan hampir secara eksklusif dengan sistem zirkon/alumina-shell refraktori, bukan gelas air.)
Dengan demikian, Kompatibilitas metalurgi adalah pertimbangan utama: Kaca air dipilih saat logam cor kompatibel dengan silika (Sistem Ferrous) dan proses ekonomi dibutuhkan.
Dalam hal metalurgi, Kerang kaca air dapat mempengaruhi kualitas casting.
Misalnya, Baja karbon dapat mengalami sedikit karburisasi pada antarmuka shell jika dewaxed dengan air yang diasamkan, Jadi air netral digunakan.
Permeabilitas gas keramik membantu melampiaskan hidrogen dan gas; Namun, Dewax atau kelembaban yang tidak memadai dapat menghasilkan porositas gas.
Porositas penyusutan dikelola melalui riser dan ventilasi seperti biasa.
Umumnya, Coran kaca air berperilaku metalurgi seperti coran presisi lainnya dari logam yang sama-kimia shell memiliki efek paduan minimal tetapi sedikit dapat mengubah dekarburisasi permukaan.
Kontrol proses yang tepat (seperti debu atau atmosfer inert untuk menuangkan baja tertentu) mungkin diterapkan sesuai kebutuhan, tetapi tidak tergantung pada jenis pengikat.
Akurasi dimensi dan permukaan akhir
Coran investasi kaca air mencapai presisi sedang. Dimensi toleransi biasanya ISO CT7-CT9 untuk dimensi umum. (Untuk dinding halus, Toleransi dapat bersantai di CT9 atau CT10.)
Untuk menempatkan ini dalam perspektif, ISO CT7 pada a 50 Fitur mm memungkinkan sekitar ± 0,10 mm penyimpangan, sedangkan CT6 akan ± 0,06 mm.
Dalam praktiknya, Bagian kecil dan proses yang dikendalikan dengan baik dapat mendekati CT6-CT7,
tetapi coran yang lebih besar atau lebih kompleks sering berada di kisaran CT8-CT9.
Ini sebanding dengan toleransi casting pasir halus.
Sebaliknya, Coran silika-sol kelas atas dapat mencapai CT4-CT6 pada dimensi kecil, Jadi gelas air kurang akurat dengan sekitar satu tingkat toleransi.
Toko-toko yang sadar kualitas akan menentukan toleransi berdasarkan ISO 8062, sering mencatat "CT8" sebagai garis dasar untuk proses kaca air.
Finishing permukaan juga lebih kasar dari silika-sol tetapi lebih halus dari pasir cor. Khas kekasaran permukaan untuk coran kaca air ada di urutan RA 6–12 μm (250–500 menit).
Satu pengecoran melaporkan bahwa coran kaca air mencapai kira-kira ra = 12.5 μm dalam tes perbandingan. Sebaliknya, Bagian silika-sol dapat mencapai RA 3-6 μm.
Kekasaran kaca air yang lebih tinggi disebabkan oleh ukuran butir yang lebih besar dalam cangkang dan sifat pengikat natrium-silikat.
Faktor -faktor yang mempengaruhi hasil akhir termasuk konten padatan bubur, Ukuran biji -bijian plesteran, ketebalan cangkang, dan kualitas pola.
Misalnya, Mantel prima yang lebih halus dan lapisan utama tambahan dapat meningkatkan kualitas permukaan.
Namun, Desainer harus mengharapkan permukaan awal yang lebih kasar: Coran yang khas sering membutuhkan penggilingan cahaya atau pemesinan untuk mencapai kehalusan di sekitar RA 3-6 μm untuk permukaan kritis.
Untuk mengelola akurasi, kebanyakan toko menggunakan Inspeksi Dimensi (jangka lengkung, CMM, pengukur) pada bagian pertama dan sampel produksi.
Karena pola lilin dan pohon memperkenalkan beberapa variabilitas, Tata letak yang cermat dan kompensasi menyusut diperlukan.
Koefisien kontraksi termal untuk baja (tentang 1.6 mm/m · 100 ° C.) digunakan untuk skala pola. Dokumentasi proses mendefinisikan faktor penyusutan dan toleransi per ISO.
Kontrol dan inspeksi kualitas
Kontrol kualitas dalam casting kaca air mencerminkan disiplin pendatang lainnya. Langkah -langkah penting diperiksa pada beberapa tahap:
- Inspeksi Shell: Sebelum menuangkan, Kerang diperiksa untuk retakan, lepuh, atau lapisan yang tidak lengkap.
Kontraktor sering mengukur ketebalan cangkang dengan pengukur ultrasonik dan memverifikasi bahwa setiap lapisan seragam. Delaminasi atau lubang kecil apa pun dapat menyebabkan cacat casting.
Wadah bubur basah dipantau untuk pH dan padatan; Variasi dapat menghasilkan cangkang yang lemah. Oven pengering diperiksa bahkan untuk distribusi panas. - Pemeriksaan Dimensi: Setelah shakeout dan finish-machining, Coran diukur terhadap dimensi desain.
Bagian artikel pertama biasanya menjalani inspeksi CMM untuk memverifikasi dimensi kritis ke dalam kelas toleransi yang ditentukan (misalnya. ISO CT8).
Blok pengukur sederhana atau alat pengukur steker digunakan untuk diameter lubang. Karena pitch pohon dan penyusutan lilin menambah kesalahan kecil, Adalah umum untuk menyesuaikan dimensi master pola jika runout terjadi. - Deteksi Cacat: Coran kaca air mungkin menderita cacat seperti porositas gas, inklusi, atau cacat fusi shell.
Metode inspeksi umum termasuk sinar-X/radiografi (untuk menemukan rongga atau inklusi internal), penetran neon (untuk retak permukaan dan porositas), dan pengujian partikel-magnetik (untuk bagian besi).
Jika perlu, Pengujian tekanan atau uji aliran diterapkan. Analisis Metalurgi (etsa makro, mikrograf) dapat digunakan selama pengembangan proses.
Semua pengujian harus referensi standar (misalnya. ASTM E165 untuk penetran, ASTM E446 untuk radiografi) untuk mendefinisikan penerimaan. - Dokumentasi proses: Keterlacakan ketat dipertahankan pada gips kaca air. Catatan termasuk rasio campuran bubur, jadwal penyembuhan, dan waktu tungku.
Banyak pengecoran menggunakan daftar periksa dalam proses (Log suhu untuk oven dewax, Log kelembaban untuk kamar pengeringan, dan Log Penggunaan Binder).
Untuk suku cadang keandalan tinggi (misalnya. Komponen Aerospace), Kode panas penuh dan sertifikasi kimia/fisik menyertai bagian ini.
Iso 9001 atau standar NADCAP dapat mengatur dokumentasi di industri kritis.
Keseluruhan, Filosofi kontrol adalah untuk membakukan setiap langkah sehingga setiap kegagalan casting dapat dilacak kembali ke akar penyebabnya (misalnya. bubur yang tidak stabil atau siklus pengeringan yang terlewatkan).
Pertimbangan Ekonomi
Pengecoran gantung-gelas air dihargai Efektivitas biaya dalam aplikasi yang sesuai. Faktor ekonomi utama termasuk biaya material, tenaga kerja, waktu siklus, dan menghasilkan:
- Bahan: Pengikat natrium silikat dan pasir kuarsa tidak mahal dibandingkan dengan silika koloid dan zirkon.
Misalnya, Larutan natrium silikat mungkin berharga beberapa sen per kilogram, Sedangkan pengikat silika koloid lebih mahal.
Garam atau akselerator yang digunakan minimal. Pola lilin (terutama jika 3D-dicetak) tambahkan biaya, tapi hasilnya tinggi.
Ada beberapa bekas sampah keramik (shell patah) Tapi seringkali bisa didaur ulang sebagai pasir. Keseluruhan, bahan habis pakai berbiaya rendah. - Waktu kerja dan pemrosesan: Membangun cangkang gelas air bersifat intensif tenaga kerja, Membutuhkan beberapa saus dan siklus pengeringan.
Waktu siklus 24–72 jam Dari pohon lilin hingga tuang adalah tipikal (lebih cepat dari silika-sol suhu tinggi yang dapat menerima obat yang lebih lama).
Langkah Dewax Basah lebih panjang (Perendaman vs Bakar Api Terbuka), Tapi ini biasanya rendam semalam. Buruh diperlukan untuk persiapan pola, Operasi Lapisan/Pesan, dan Shakeout.
Meskipun demikian, biaya perkakas yang lebih rendah dan pengurangan pemesinan sering kali mengimbangi tenaga kerja yang lebih tinggi.
Dalam model biaya, Kaca air bisa kompetitif ketika volume bagian melebihi beberapa ratus per tahun, terutama untuk bagian berat atau kompleks yang akan sangat mahal di pasir atau casting mati. - Throughput: Garis kaca air serba guna dapat berjalan terus menerus, tetapi masing -masing membangun (pemuatan shell, Dewax, api, menuangkan, pukulan knockout) hanya menangani bagian -bagian di pohon itu.
Throughput sedang; Beberapa ratusan kilogram coran per batch mungkin normal. Namun, Otomatisasi ada untuk injeksi lilin dan penyemprotan shell.
Langkah pembatas sering kali di -dewaxed dan ditembakkan, yang bisa berupa oven batch dengan beban yang ditentukan. Penjadwalan yang efektif (menumpuk pohon) dapat meningkatkan pemanfaatan. - Hasil dan memo: Karena prosesnya tepat, Tarif memo bisa rendah jika dikendalikan. Namun, Setiap crack crack atau logam bocor-through menghasilkan kerugian total dari casting itu.
Kegagalan karena cacat shell (misalnya. retak pasca-dewaaks) diminimalkan dengan kontrol proses yang ketat.
Dibandingkan dengan casting pasir, Klasik air umumnya memiliki hasil yang lebih tinggi karena bagian lebih mudah dibersihkan dan hampir berbentuk bersih.
Dibandingkan dengan silica sol, hasilnya serupa atau sedikit lebih rendah (Kerang silika-sol bisa lebih memaafkan masalah Dewax).
Kasar perbandingan biaya mungkin menunjukkan bahwa casting kaca air bisa 50–70% lebih murah per bagian dari casting silica-sol untuk bagian baja presisi menengah,
Karena biaya material dan perkakas yang lebih rendah, meskipun dengan kehilangan kualitas permukaan yang sederhana.
Lebih mahal dari casting pasir murah per unit, tetapi karena bagian akhir membutuhkan lebih sedikit pemesinan, itu Total biaya bagian jadi bisa kompetitif.
Pendeknya, Pengecoran kaca air memungkinkan perusahaan untuk mengubah biaya dari jam mesin ke waktu memproses waktu,
yang seringkali menguntungkan untuk bagian yang cukup kompleks atau cukup volume sehingga perkakas khusus tidak dibenarkan.
Aplikasi Industri
Casting investasi kaca air menemukan ceruknya komponen tugas berat dan kompleks di beberapa industri. Aplikasi penting termasuk:
- Mesin dan alat berat: Komponen untuk penambangan, minyak & gas, dan mesin konstruksi sering menggunakan casting kaca air.
Misalnya, roda gigi, pompa rumah, katup, dan impeler di sektor -sektor ini mendapat manfaat dari kekuatan baja dan kebebasan geometris casting investasi.
Gelas air casting fitting pipa katup stainless steel - Bagian Pertanian: Bagian seperti rumah traktor, komponen bajak, dan hubungan peralatan pertanian berat dibuat dengan cara ini.
Kemampuan untuk melemparkan zat besi ulet atau bentuk baja paduan rendah (misalnya. bagian anakan, pelat pengeboran benih) dengan profil yang rumit adalah keuntungan utama. - Otomotif: Meskipun tidak umum untuk bagian mobil yang diproduksi secara massal, Casting kaca air digunakan dalam komponen otomotif atau truk volume rendah (misalnya. kumpulan kecil buku -buku jari kemudi, Lengan suspensi yang berat, komponen rem untuk kendaraan khusus).
Presisinya melampaui casting pasir untuk bagian yang sesuai kritis, namun tetap hemat biaya untuk menjalankan sedang. - Katup dan pompa industri: Katup besi cor dan baja, tubuh pompa, dan flensa sering berasal dari cetakan investasi kaca air.
Bagian -bagian ini membutuhkan lorong internal yang kompleks dan permukaan akhir yang baik (untuk menghindari kebocoran) -Pengecoran gelas air menghasilkan katup yang siap untuk pemesinan tanpa core. - Coran Konstruksi dan Arsitektur: Kadang-kadang, elemen besi/baja dekoratif atau struktural (seperti flensa, perangkat keras, atau dukungan hiasan) dilemparkan melalui kaca air.
Prosesnya dapat menangkap detail artistik yang bagus saat menggunakan pasir yang terjangkau, membuatnya cocok untuk coran khusus (misalnya. Penggantian Perunggu dalam Elemen Arsitektur). - Komponen lepas pantai dan maritim: Seperti yang disebutkan oleh sumber industri, Bagian untuk trailer, crane, dan rig kelautan menggunakan metode ini untuk daya tahan di lingkungan yang keras.
Keseluruhan, Pengecoran kaca air dipilih dalam industri yang menuntut coran besi yang kuat dengan detail sedang dengan biaya yang wajar.
Ini bersaing dengan casting pasir saat akurasi yang lebih tinggi atau detail bentuk bersih diperlukan, Dan itu bersaing dengan casting investasi silika-sol saat ukuran besar atau kendala anggaran membuat yang terakhir terlalu mahal.
Analisis komparatif
Dibandingkan dengan metode casting lainnya, Pengecoran investasi kaca air menempati jalan tengah:
Kaca air vs. Casting investasi silika-sol:
Silika-sol (pengikat koloid-silika dengan tepung zirkon) menghasilkan detail terbaik, Finish Surface Terbaik (RA serendah 3-6 μm), dan toleransi yang lebih ketat (ISO CT4-CT6).
Namun, dia lebih mahal: Solusi Solica Sol dan Zircon Sands harganya lebih mahal, dan prosesnya membutuhkan kelelahan nyala dan suhu penembakan yang lebih tinggi.
Pengecoran kaca air, sebaliknya, memiliki hasil yang lebih kasar (~ Ra 6–12 μm) dan toleransi yang lebih luas (CT6-CT9), tetapi menggunakan bahan murah dan dewax yang lebih sederhana.
Kerang gelas air juga cenderung lebih kuat dalam penanganan sebelum menuangkan (Mereka sangat kaku setelah pengeringan) dan bisa lebih tebal, yang menguntungkan tuangkan berat.
Dalam ringkasan, silica-sol dipilih untuk presisi tinggi, bagian kecil; kaca air dipilih untuk lebih besar, Komponen sulit di mana permukaan akhir dapat dikorbankan.
Casting investasi gelas air vs. Pasir Pengecoran:
Casting pasir (pasir hijau atau terikat kimia) adalah biaya terendah, Pembuatan cetakan yang paling fleksibel untuk sebagian besar.
Namun, Coran pasir memiliki permukaan yang sangat kasar (Ra > 25 μm, Seringkali 50-100 μm) dan toleransi longgar (Iso ct11 atau lebih buruk).
Pengecoran kaca air memberikan permukaan dan akurasi yang jauh lebih baik (Seperti disebutkan di atas) dengan biaya lebih tinggi.
Jika bagian pasir-cast membutuhkan pemesinan atau perbaikan yang luas (seperti pengelasan di inti), mungkin lebih murah menggunakan kaca air.
Juga, bentuk kompleks tertentu (dinding tipis, Kosong internal) sulit atau tidak mungkin di pasir tanpa inti; Kaca air dengan mudah menghasilkan bentuk seperti itu.
Trade-off adalah skala casting pasir yang lebih baik untuk volume yang sangat tinggi (cetakan die atau cetakan yang dapat digunakan berkali -kali),
Sedangkan kaca air terbatas pada sekitar 150 kg per cetakan dan membutuhkan siklus multi-hari.
Kekuatan shell dan perilaku termal:
Kerang gelas air terdiri dari lapisan silika yang menyatu, yang sedikit kurang refraktori daripada lapisan zirkon atau alumina yang sering digunakan dalam cangkang silika-sol.
Ini berarti cangkang kaca air biasanya memiliki suhu servis maksimum yang lebih rendah dan dapat memungkinkan lebih banyak reaksi logam-shell dalam tuang yang sangat panas.
Dalam praktiknya, meskipun, Kedua metode menghasilkan cangkang yang dengan mudah menahan suhu baja/besi tuang.
Dalam hal kekuatan, Baik cangkang silika-sol dan kaca air kaku setelah penembakan, Tetapi silika-sol dapat mempertahankan integritas struktural pada suhu yang lebih tinggi.
Kasus penggunaan terbaik:
Meringkas penggunaan terbaik, pengecoran kaca air sangat ideal untuk Bagian baja/besi sedang hingga besar di mana presisi tinggi tidak kritis,
seperti rumah pompa, Kosong gear, Suku Cadang Mesin Berat, dan komponen apa pun di mana fitur cast-on menghemat pengelasan.
Silica-sol adalah yang terbaik untuk Bagian presisi tinggi kecil hingga menengah (Komponen Aerospace, perhiasan, Implan medis, Bagian stainless kecil).
Casting sandan hijau menang untuk bagian berat yang besar atau volume yang sangat besar di mana detail ketat tidak diperlukan (misalnya. rumah besar, Blok mesin, Pompa Casing dalam jumlah besar).
Tabel di bawah ini menyoroti beberapa metrik komparatif:
- Kekasaran permukaan (RA yang khas): Silika-sol ~ 3–6 μm; kaca air ~ 6–12 μm; pasir hijau >25 μm.
- Toleransi dimensi: Silica-sol ISO CT4-CT6; Glass Air ~ CT6-CT9; Pasir Hijau CT11 - CT12 (sangat longgar).
- Biaya material: Rendah untuk pasir, Sedang untuk kaca air, tinggi untuk silika-sol. Pengikat sodium silikat sangat murah, Sedangkan binder silika koloid itu mahal.
- Kekuatan Shell: Baik untuk silika-sol di T tinggi, sedang untuk kaca air. Kerang zirkon/alumina (Silika-sol) memiliki refactoriness yang lebih tinggi.
- Skala produksi: Kaca air cocok dengan volume kecil hingga menengah (puluhan hingga ribuan per tahun), Apalagi saat bagiannya berat. Silica-sol cocok dengan berjalan kecil/presisi; Pasir cocok dengan volume besar.
Keseluruhan, casting kaca air menjembatani celah: itu menawarkan Kontrol dan finish yang lebih baik dari casting pasir, Tetapi Biaya lebih rendah dari silika-sol.
Saat tuntutan desain sedang dan anggaran dibatasi, Ini sering merupakan teknik presisi yang paling ekonomis.
Kesimpulan
Gelas air (Sodium silikat) casting investasi adalah a hemat biaya casting presisi proses dioptimalkan untuk ferrous, komponen kompleks.
Dengan menggunakan pengikat dan pasir murah, Ini memungkinkan produsen untuk mencapai baja bentuk dekat dan bagian besi dengan toleransi yang wajar (ISO CT7-CT9) dan selesai (RA ≈6-12 μm) di sebagian kecil dari biaya casting silika-sol.
Kekuatan proses adalah ekonomi materialnya, kekakuan cangkang yang kuat, dan kemampuan untuk menghasilkan geometri yang kompleks tanpa keruntuhan inti.
Keterbatasan utamanya adalah lapisan permukaan yang lebih kasar dan stabilitas suhu tinggi yang lebih rendah, yang membatasi presisi menengah, Aplikasi tugas berat.
Melihat ke depan, Pengecoran kaca air tetap relevan untuk aplikasi seperti mesin, Subassemblies otomotif,
peralatan pertanian dan konstruksi, dan setiap bagian yang mendapat manfaat dari kompromi detail dan biaya yang baik.
Perbaikan berkelanjutan (seperti formulasi silikat yang dioptimalkan dan lapisan shell otomatis) mungkin mendorong akurasinya sedikit lebih tinggi.
Namun demikian, Insinyur harus dengan cermat mencocokkan suku cadang untuk diproses: Gunakan gelas air saat Kompleksitas dan Ekonomi Baja/Besi Persyaratan mendominasi,
silika-sol kapan detail ultra halus atau paduan khusus dibutuhkan, dan pasir kapan volume atau ukuran belaka ketepatan penanggulangan.
Keseluruhan, Casting investasi kaca air sudah matang, teknik yang dipahami dengan baik.
Penggunaannya yang berkelanjutan didorong oleh permintaan global untuk kuat, Bagian logam berbentuk rumit pada toleransi sedang dan biaya kompetitif.
Aplikasi yang tepat dari kontrol kimia dan prosesnya - dan inspeksi menyeluruh - menghasilkan konsisten, Coran berkualitas tinggi untuk berbagai kebutuhan industri.
INI adalah pilihan yang sempurna untuk kebutuhan manufaktur Anda jika Anda membutuhkan berkualitas tinggi casting investasi gelas air Layanan.
