물 유리 투자 캐스팅 (나트륨 규산염 주조라고도합니다) 세라믹 쉘에서 수용성 나트륨 규산소 바인더를 사용하는 잃어버린 웨스 캐스팅의 한 형태입니다..
두 가지 주요 투자 캐스팅 방법 중 하나로 (다른 하나는 실리카 졸입니다), 정밀도와 비용 효율성의 균형을 제공합니다.
아시아와 유럽의 전통적인 잃어버린 웨스 기술에서 비롯됩니다, 파운드리가 콜로이드-실리카 공정에 대한 저렴한 대안을 찾으면서 20 세기에 물 유리 캐스팅이 산업 견인력을 얻었습니다..
일반적인 재료를 사용하여 (알칼리 실리케이트 바인더를 갖는 석영 또는 실리카 모래), 이 프로세스는 중간 규정에 적합합니다, 예산이 더 단단한 높은 복잡한 부분.
전형적인 워터 글래스 주물은 수백 그램에서 150 kg, 최대 1m의 최대 치수, 더 큰 것에 이상적입니다, 비용에 민감한 구성 요소.
물 유리 투자 캐스팅이란 무엇입니까??
물 유리 주물은 정밀 투자의 변형입니다 (잃어버린 왁스) 캐스팅 나트륨 규산염 ("물 유리") 세라믹 바인더 역할을합니다.
실제로, 밀랍 (아니면 플라스틱) 패턴은 나무로 만들어져 조립됩니다.
패턴은 반복적으로 있습니다 나트륨 규산염 용액에 결합 된 미세한 내화 입자의 슬러리에 코팅, 그런 다음 점차 거친 치장 용 벽토 층으로 덮여 껍질을 구축하십시오..
일단 쉘이 치료되면, 왁스가 녹거나 끓입니다, 중공 곰팡이 공동을 남겨 둡니다. 녹은 금속 (일반적으로 강철 또는 철 합금) 이 세라믹 껍질에 붓습니다.
응고 후, 캐스트 부분을 드러내기 위해 껍질이 부서져. 요컨대, 물 유리 투자 캐스팅 캐스팅은 나트륨 실리케이션 기반 세라믹의 왁스 마스터를“투자”하여 곰팡이를 형성합니다..
실리카-고체 투자 캐스팅과 비교하여 (콜로이드 실리카 및 지르콘 기반 모래를 사용합니다), 워터 글래스 방법은 낮은 재료 비용과 간단한 처리를 위해 약간의 표면 품질을 거래합니다..
물 유리를 사용하는 이유?
물 유리 주물은 인기가 있기 때문에 인기가 있습니다 비용과 처리를 줄입니다 다른 정밀 방법과 관련이 있습니다.
나트륨 규산염 바인더 및 기존 실리카 모래는 저렴하고 처리하기 쉽습니다., 그래서 툴링과 재료는 콜로이드-실리카 껍질보다 훨씬 저렴합니다..
예를 들어, 수상 시스템은 실리카 솔과 스페셜티 모래의 높은 비용을 피합니다., 파트 당 투자 비용이 낮아집니다.
프로세스도 많은 보조 작업을 제거합니다: 부품은 네트 모양 근처에서 나옵니다 (용접이나 가공이 거의 필요합니다).
실제로, 수상 유리 주물은 매우 복잡한 형상을 포착 할 수 있습니다 (언더컷과 얇은 웹) 코어없이, 디자인 단순화.
업계 소스에 따르면, 워터 글라스 캐스팅 제안 "초안 각도가없는 복잡한 디자인" 그리고 "모래 주조와 비교하여 높은 정확도",
비싼 코어를 피하면서, 금형, 또는 많은 큰 모래 캐스트 부품에 필요한 용접.
이 유연성은 매력적입니다 소규모에서 중소 생산이 운영됩니다 툴링 비용을 최소화 해야하는 곳.
동시에, 물 유리 부분은 일반적으로입니다 모래 주조보다 더 정확합니다.
전형적인 차원 공차는 ISO CT6-CT9의 범위에 있습니다., 미세한 모래 캐스트 공차 수업 또는 하위 엔드 투자 캐스팅 클래스.
표면 마감은 이에 따라 보통입니다: 순서대로 RA ~ 6-12 μm (그들은 250–500 μt입니다),
녹색 모래 주조보다 낫지 만 실리카 솔 투자 주물보다 거칠다.
요컨대, 수상 유리 캐스팅은 복잡한 모양과 감소 된 2 차 작업이 필요할 때 선택됩니다.,
그러나 예산이 높거나 더 큰 크기는 더 높은 비용 실리카-고체 공정으로 비실용적입니다..
프로세스 개요
수상 유리 투자 캐스팅은 곰팡이 재료에 몇 가지 차이가있는 일반적인 잃어버린 웨이스 절차를 따릅니다.:
왁스 패턴 및 트리 어셈블리.
마스터 패턴이 생성됩니다 (주입 성형으로, 3D 프린팅, 또는 손 조각) 필요한 경우 패턴 다이/곰팡이.
부품의 왁스 복제본은이 마스터에서 생성됩니다.. 그런 다음 여러 왁스 패턴이 있습니다 공통 스프루에 조립 ("나무"형성) 왁스 게이트와 피더 사용.
이 왁스 클러스터는 한 번에 많은 주물을 형성합니다.. 왁스 표면은 이음새 나 결함을 제거하기 위해 "옷을 입고", 각 패턴에 필요한 마무리를 산출합니다.
쉘 빌딩 (세라믹 코팅).
왁스 어셈블리는 희석 된 나트륨 규산염 용액에 매달린 매우 미세한 모래 또는 지르콘 밀가루의 내화성 슬러리에 반복적으로 담그고 있습니다..
각 딥은 얇은 세라믹 층에서 왁스를 코팅합니다. (종종 0.5–1 mm) 거친 모래를 곁들인 치장 벽토 전에.
과도한 슬러리를 배수 한 후, 에이 치장 용 벽토 층 (더 큰 실리카 모래 과립) 끈적 끈적한 슬러리에 결합하기 위해 쏟아지거나 유동화 된 침대로 적용됩니다..
그런 다음 클러스터가 강화됩니다 (종종 공기 건조 또는 저열 경화). 이 코트 건조 사이클은 일반적으로 반복됩니다 4–7 번 필요한 쉘 두께에 도달합니다 (일반적으로 총 5-15mm).
이 순서 중에, 나중에 코트는 거칠고 때로는 다른 내화를 사용합니다 (예를 들어. 미세한 실리카 첫 코트 세부 사항, 후원 층의 거친 석영 모래) 강도와 투과성을 최대화합니다.
물 유리 공정에서, 석영/융합-실리카 모래 및 알루미노-실리케이트는 일반적인 내화물입니다. 전체 껍질이 마침내 철저히 건조됩니다 (때로는 습도 제어 오븐에서) 수분을 제거합니다.
탈 왁스 및 발사.
강화 된 세라믹 껍질은 탈 웬트됩니다 왁스를 녹입니다 곰팡이 밖으로.
실리카-고체 껍질과 달리 (일반적으로 번 아웃 용광로 또는 불꽃으로 왁스를 태우는), 물 유리 껍질은 종종 있습니다 뜨거운 물에 담그고 또는 증기에 노출되어 왁스를 녹입니다.
목적은 쉘 응력을 최소화하면서 왁스를 빠르게 제거하는 것입니다. (차가워지면 나트륨 규산염 껍질은 단단합니다).
탈 왁스 후, 껍질은 해고 (소결) 고온에서 (종종 800–1000 ° C) 세라믹을 강화하고 남아있는 유기물을 태우기 위해.
이것은 또한 나트륨 규산염 바인더가 소결 및 부분적으로 유리질이 발생합니다., 단단한 형성, 가스 투과성 곰팡이.
금속 붓기.
녹은 금속은 일반적인 방식으로 예열 껍질에 부어줍니다.. 물 유리 껍질은 기존의 실리카 모래를 사용하기 때문입니다, 그들의 열 용량 및 열전도도는 모래 금형과 유사합니다..
쉘은 고형화 될 때까지 금속을지지합니다 (라이저를 사용하는 경우 최소 수축 공동으로).
쉘 제거 및 마무리.
한 번 견고합니다, 세라믹 쉘은 기계적 수단으로 제거됩니다 (예를 들어. 샷 블라스팅, 진동 또는 망치질) 캐스트 부분을 공개합니다.
잔류 석영 모래가 청소됩니다. 캐스팅 트리는 절단됩니다, 그리고 게이트와 라이저는 손질됩니다.
결정적인 마무리 손질 그라인딩을 포함 할 수 있습니다, CNC 가공, 그리고 표면 처리 필요에 따라.
초기 쉘 마감은 중간 정도이기 때문입니다, 수상 유리 주물에는 종종 표면 연삭 또는 가공이 필요합니다, 그러나 녹색 샌드 캐스팅보다 적습니다.
결정적으로, 물 유리 공정은 주로 실리카-졸 공정과 다릅니다. 바인더 및 Dewax 방법.
수상 유리 캐스팅에서, 나트륨 규산염 (알칼리 실리케이트) 건조 및 경화로 세트, 실리카-졸 (콜로이드 실리카) 껍질은 주로 겔화에 의해 강화됩니다.
탈 왁스는 온수로 수행됩니다 (에이 젖은 이슬) 불꽃 대신. 이러한 차이는주기 시간과 품질에 영향을 미칩니다.
예를 들어, 젖은 웨스트는 부서지기 쉬운 껍질에 더 부드럽습니다, 그러나 폐수 취급이 필요합니다. 또한, 물 유리 껍질은 일반적으로 지르콘 함유 실리카-고체 쉘보다 열 안정성이 낮습니다., 아래에서 논의 된 바와 같이.
바인더 시스템
워터 글래스 캐스팅의 바인더는 다음과 같습니다 나트륨 규산염 용액 (상징적으로 na₂oi · 끈). 화학적, 물 유리는 알칼리성입니다 (pH ~ 11–13) 특정 실리카 대 소다 비율로 만들어졌습니다.
전형적인 제형은 a 2:1 에게 3.3:1 시오 ₂:na₂o 중량비 (종종 모듈로 표현됩니다, 예를 들어. M = 2.0은 2.3 na₂o 당 부품 sio₂).
비율 및 고체 컨텐츠는 키 속성을 제어합니다. 더 낮은 비율 (더 많은 na₂o) 더 유동적 인 슬러리와 더 빠른 설정 건조를 제공하십시오, 또한보다 흡습성 및 저항성 바인더.
더 높은 비율 (더 많은 sio₂) 내열성을 높이고 pH를 낮추십시오.
물 유리입니다 물 층 (물과 유사한 점도) 증발과 가벼운 열에 의해 치료됩니다. 건조 할 때, 엄격한 비정질 규산염 유리 네트워크를 형성합니다.
바인더는 흡습성입니다, 따라서 습한 공기 또는 물에 노출되거나 노출되기 전에 껍질을 철저히 건조시켜야합니다., 또는 다시 소개되고 저하 될 수 있습니다.
서비스 중, 금속이 너무 뜨거워지면 잔류 수분이 증기 주머니 또는 다공성으로 이어질 수 있습니다.. 경화 단계는 일반적으로 100-200 ° C에서의 베이킹을 포함하여 쉘을 완전히 강화하고 수분을 끄는 것을 포함합니다..
나트륨 규산염 결합제의 장점은 저렴한 비용을 포함합니다, 무제한 "유적 수명", 그리고 사용의 용이성 (독성 용매 또는 산 촉매가 없습니다).
그들은 간단한 건조로 설정합니다 (또는 소금 치료와 함께) 매우 뻣뻣한 껍질을 생성합니다.
하지만, 제한이 존재합니다: 그들의 알칼리도는 내화성 곡물이나 금속을 공격 할 수 있습니다 (특히 알루미늄, 가스 픽업을 유발합니다), 그리고 그들의 유리성 특성.
일반적으로, 물 유리 껍질은 ~ 800–900 ° C 이상으로 가열되면 연화됩니다, 그래서 그들은 강철/철 합금에 적합하지만 매우 뜨거운 캐스팅 합금에는 한계가 있습니다..
그럼에도 불구하고, 실리즘 나트륨은 남아 있습니다 입증 된 바인더 업계에서. 3 개의 기존 바인더 중 하나입니다 (에틸 실리케이트 및 콜로이드 실리카와 함께) 투자 곰팡이 제작으로 일반적으로 인용됩니다.
쉘 재료 및 건축 기술
워터 글래스 캐스팅 용 쉘은 거의 전적으로 실리카 기반 내화물. 실제로, 주요 재료는입니다 실리카 또는 석영 모래 (융합 또는 결정), 아마도 Alumino-silicates와 혼합 될 수 있습니다.
프라임을위한 전형적인 입자 크기 (괜찮은) 코트는 100-200 메쉬 일 수 있습니다 (75–150 μm) 세부 사항을 캡처합니다, 백업 코트는 거친 모래를 사용합니다 (예를 들어. 30–60 메쉬).
지르콘은 물 유리 껍질에 거의 사용되지 않습니다 (실리카-고체 껍질과 달리) 비용으로 인해 - 대신, 저렴한 실리카 모래가 사용됩니다.
더 미세한 알루미나 또는 티타니아 밀가루를 첨가하여 열 충격 저항성을 향상시킬 수 있습니다., 그러나베이스는 실리카입니다.
pH 제어는 슬러리에서 중요하다. 나트륨 규산염 바인더는 매우 알칼리성입니다, 너무 적은 양의 완충 또는 소금 (중탄산 나트륨처럼) 젤 시간을 조정하고 즉각적인 치료를 방지하기 위해 추가됩니다..
제조업체는 슬러리 pH를 모니터링합니다 (종종 11-12 년경) 일관된 코팅 두께를 보장하기위한 점도. 지나치게 높은 알칼리도는 첫 번째 코트가 왁스에 조기에 젤을 유발할 수 있습니다..
실제로, 수상 껍질 사용 4 에게 7 코팅 층 (프라임 코트와 몇 개의 치장 용 벽토가 지원되는 코트).
예를 들어, 미세한 실리카 슬러리의 초기 딥은 미세 석영 모래와 함께 치장 벽토가 뒤 따릅니다. (이 "프라임 코트"는 패턴 세부 사항을 고정시킵니다).
후속 코트는 점진적으로 거친 모래를 사용하여 강도를 높입니다. 각 코팅은 건조해야합니다 (실온에서 1 ~ 2 시간 또는 저열 오븐에서 더 빠릅니다.) 다음 코트 전에.
최종 쉘 두께는 일반적으로 총 5-15mm 정도입니다..
건조 중, 온도와 습도는 신중하게 제어됩니다 - 너무 빠른 건조는 껍질을 깨뜨릴 수 있습니다., 너무 느리게 건조하면 달리기 또는 왜곡이 발생할 수 있습니다.
실리카-고체 쉘과 비교합니다, 물 유리 껍질은 경향이 있습니다 강력하지만 내화성이 적습니다.
융합 실리카 층은 최대 ~ 900 ° C의 괜찮은 뜨거운 강도를 제공합니다., 그러나 그 외에도 Sodium Silicate Glass Network가 부드러워지기 시작할 수 있습니다..
대조적으로, 실리카-고체 쉘은 종종 위에 안정적으로 유지되는 지르콘과 알루미나 층을 사용합니다. 1200 ℃.
다시 말해서, 실리카-고체 곰팡이는 슈퍼 합금의 쏟아지는 온도를 더 잘 견딜 수 있습니다., 물 유리 껍질은 일반적으로 강과 다리미로 제한됩니다..
주조 금속 및 호환성
수상 유리 캐스팅은 일반적인 철 합금으로 탁월합니다. 전형적인 강에는 포함됩니다 탄소강, 낮은- 중간 합금강, 열 내성 스테인리스강, 망간 강.
다리미 캐스트 (회색과 연성) 또한 일반적으로 캐스팅됩니다. 이 합금은 실리카 껍질을 치명적으로 손상시키지 않고 1400–1600 ° C 범위에 부을 수 있습니다. (적절한 열 일정으로).
사실은, 워터 글래스는 특히 인기가 있습니다 부품과 무거운 구성 요소를 착용하십시오 강철로 만들어졌습니다, 여분의 쉘 강도 (모래 캐스트에 비해) 복잡성은 돈을 지불합니다.
물 유리입니다 반응성 또는 광금속에 덜 적합합니다. 알루미늄 및 마그네슘 합금, 예를 들어, 매우 건조해야합니다, 깨끗한 껍질.
껍질의 모든 수분 또는 소다는 알루미늄에서 수소 다공성을 생성하거나 산화를 유발할 수 있습니다..
티타늄 및 기타 반응성 합금은 일반적으로 실리카-졸 또는 세라믹 쉘 시스템을 요구합니다. (또는 진공 용융) 물 유리 껍질에는 필요한 불활성이나 순도가 없기 때문에.
(거의, 티타늄의 잃어버린 왁스 캐스팅은 거의 독점적으로 내화 지르콘/알루미나 쉘 시스템으로 이루어집니다., 물 유리가 아닙니다.)
따라서, 야금 적 호환성이 주요 고려 사항입니다: 주조 금속이 실리카와 호환 될 때 물 유리가 선택됩니다. (철 시스템) 그리고 프로세스 경제가 필요합니다.
야금 측면에서, 물 유리 껍질은 주조 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
예를 들어, 산성화 된 물로 탈 웨이크를 받으면 탄소강이 쉘 인터페이스에서 약간의 기화를 겪을 수 있습니다., 따라서 중성수가 사용됩니다.
세라믹의 가스 투과성은 수소와 가스를 배출하는 데 도움이됩니다.; 하지만, 부적절한 탈 웨이스 또는 수분은 가스 다공성을 생성 할 수 있습니다.
수축 다공성은 평소와 같이 라이저와 통풍구를 통해 관리됩니다..
일반적으로, 물 유리 주물은 동일한 금속의 다른 정밀 주물과 마찬가지로 야금 적으로 행동합니다-쉘 화학은 최소한의 합금 효과를 가지지 만 표면 디카베이션을 약간 변경할 수 있습니다..
적절한 프로세스 제어 (특정 강에 대한 진공 또는 비활성 대기권과 같은) 필요에 따라 적용될 수 있습니다, 그러나 바인더 유형과 무관합니다.
치수 정확도 및 표면 마감
물 유리 투자 주물은 적당한 정밀도를 달성합니다. 치수 공차 일반적으로 ISO CT7-CT9 일반적인 차원. (미세 벽, 공차는 CT9 또는 CT10으로 이완 될 수 있습니다.)
이것을 원근법에 넣습니다, ISO CT7 on 50 MM 기능은 약 ± 0.10mm 편차를 허용합니다, 반면 CT6은 ± 0.06 mm입니다.
실제로, 작은 부품과 잘 통제 된 프로세스는 CT6-CT7에 접근 할 수 있습니다,
그러나 더 크거나 더 복잡한 주물은 종종 CT8-CT9 범위에 있습니다..
이것은 미세 모래 주조 공차와 비슷합니다.
대조적으로, 고급 실리카-고체 주조는 작은 치수로 CT4-CT6에 도달 할 수 있습니다, 따라서 물 유리는 약 1 개의 공차 등급으로 덜 정확합니다..
품질에 민감한 상점은 ISO를 기반으로 공차를 지정합니다 8062, 종종 "CT8"을 워터 유리 공정의 기준으로 지적합니다.
표면 마감은 마찬가지로 실리카 솔보다 거칠지 만 모래 캐스트보다 부드럽습니다.. 전형적인 표면 거칠기 수상 유리 주물의 경우 순서대로 있습니다 RA 6–12 μm (250–500 분).
한 파운드리는 물 유리 주물이 대략 RA =에 도달했다고보고했습니다. 12.5 비교 테스트에서 μM. 대조적으로, 실리카-고체 부품은 RA 3-6 μm를 달성 할 수 있습니다.
물 유리의 거칠기가 높을수록 껍질의 곡물 크기가 더 크고 나트륨-실리케이션 바인더의 특성에 기인합니다..
마무리에 영향을 미치는 요인에는 슬러리 솔리드 함량이 포함됩니다, 치장 용 벽토 입자 크기, 쉘 두께, 그리고 패턴 품질.
예를 들어, 더 미세한 프라임 코트 및 추가 프라임 층은 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다..
그래도 여전히, 디자이너는 더 거친 초기 표면을 기대해야합니다: 일반적인 주물은 종종 임계 표면을 위해 RA 3–6 μm 주위의 부드러움에 도달하기 위해 가벼운 연삭 또는 가공이 필요합니다..
정확도를 관리합니다, 대부분의 상점은 사용합니다 치수 검사 (캘리퍼스, CMM, 게이지) 첫 부분 및 생산 샘플.
왁스 패턴과 트리는 약간의 변동성을 유발하기 때문에, 신중한 레이아웃 및 수축 보상이 필요합니다.
강철에 대한 열 수축 계수 (~에 대한 1.6 mm/m · 100 ° C) 패턴을 확장하는 데 사용됩니다. 프로세스 문서는 ISO 당 수축 계수와 공차를 정의합니다.
품질 관리 및 검사
수상 유리 캐스팅의 품질 관리는 다른 파운드리 분야를 반영합니다. 중요한 단계는 여러 단계에서 검사됩니다:
- 쉘 검사: 쏟아지기 전에, 껍질은 균열을 검사합니다, 물집, 또는 불완전한 코팅.
계약자는 종종 초음파 게이지로 쉘 두께를 측정하고 각 층이 균일한지 확인합니다.. 모든 박리 또는 핀홀은 주조 결함을 유발할 수 있습니다.
습식 슬러리의 용기는 pH 및 고체를 위해 모니터링됩니다.; 변형은 약한 껍질을 생성 할 수 있습니다. 건조기 오븐은 열 분포조차 확인됩니다. - 치수 점검: 쉐이크 아웃 및 마감 처리 후, 주물은 설계 치수에 대해 측정됩니다.
1- 아트릴 부품은 일반적으로 지정된 공차 클래스 내에서 중요한 치수를 확인하기 위해 CMM 검사를받습니다. (예를 들어. ISO CT8).
간단한 게이지 블록 또는 플러그 게이지는 구멍 직경에 사용됩니다.. 트리 피치와 왁스 수축이 작은 오류를 추가하기 때문에, 런아웃이 발생하면 패턴 마스터 치수를 조정하는 것이 일반적입니다.. - 결함 감지: 물 유리 주물은 가스 다공성과 같은 결함을 겪을 수 있습니다, 포함, 또는 쉘 퓨전 결함.
일반적인 검사 방법에는 X- 선/방사선 촬영이 포함됩니다 (내부 구멍이나 포함), 형광 침투제 (표면 균열과 다공성), 및 자기 입자 시험 (철분의 경우).
적절한 경우, 압력 테스트 또는 흐름 테스트가 적용됩니다. 야금 분석 (매크로 에치, 현미경 사진) 공정 개발 중에 사용할 수 있습니다.
모든 테스트는 표준을 참조해야합니다 (예를 들어. 침투용에 대한 ASTM E165, 방사선 촬영을위한 ASTM E446) 수락을 정의합니다. - 프로세스 문서: 물 유리 캐스트에서 엄격한 추적 성이 유지됩니다. 레코드에는 슬러리 믹스 비율이 포함됩니다, 치료 일정, 그리고 퍼니스 시간.
많은 파운드리는 프로세스 내 점검 목록을 사용합니다 (Dewax 오븐의 온도 로그, 건조 실의 습도 통나무, 그리고 바인더 사용량 로그).
고출성 부품의 경우 (예를 들어. 항공우주 부품), 전체 열 코드 및 화학/물리 인증이 동반됩니다..
ISO 9001 또는 NADCAP 표준은 중요한 산업의 문서를 관리 할 수 있습니다.
전반적인, 제어 철학은 모든 단계를 표준화하여 모든 캐스팅 실패를 근본 원인으로 다시 추적 할 수 있도록하는 것입니다. (예를 들어. 불안정한 슬러리 또는 놓친 건조주기).
경제적 고려 사항
워터 글라스 손실 웨스 캐스팅은 가치가 있습니다 비용 효율성 적절한 응용 프로그램에서. 주요 경제적 요인에는 재료 비용이 포함됩니다, 노동, 사이클 시간, 그리고 수율:
- 재료: 나트륨 규산염 바인더와 석영 모래는 콜로이드 실리카 및 지르콘에 비해 저렴합니다..
예를 들어, 규산 나트륨 용액은 킬로그램 당 몇 센트 비용이들 수 있습니다., 반면 콜로이드 실리카 결합제는 몇 배 더 많은 비용이 듭니다..
사용 된 소금 또는 가속기는 최소화됩니다. 왁스 패턴 (특히 3D 인쇄 인 경우) 비용을 추가하십시오, 그러나 수율은 높습니다.
스크랩 세라믹 폐기물이 있습니다 (깨진 쉘) 그러나 종종 모래로 재활용 할 수 있습니다. 전반적인, 소모품은 저렴한 비용입니다. - 노동 및 처리 시간: 물 유리 껍질을 만드는 것은 노동 집약적입니다, 여러 딥 및 건조 사이클이 필요합니다.
사이클 시간 24–72 시간 왁스 나무에서 붓기까지는 일반적입니다 (더 오래 치료할 수있는 첨단 실리카-고체보다 빠릅니다).
젖은 탈 웨이스 단계가 더 길다 (침수 대 열린 불꽃 화상), 그러나 이것은 보통 하룻밤 동안 몸을 담그고 있습니다. 패턴 준비를 위해서는 노동이 필요합니다, 코팅/치장 용 벽토 운영, 그리고 쉐이크 아웃.
그럼에도 불구하고, 더 낮은 툴링 비용과 가공 감소는 종종 더 높은 노동력을 상쇄합니다..
비용 모델에서, 부품 부피가 연간 수백을 초과하면 물 유리가 경쟁적 일 수 있습니다., 특히 모래 또는 다이 캐스팅에서 매우 비싸거나 무겁거나 복잡한 부품의 경우. - 처리량: 단일 목적 수상 유리선은 지속적으로 실행될 수 있습니다, 그러나 각 빌드 (쉘 로딩, Dewax, 불, 붓다, 녹아웃) 그 나무의 부품 만 처리합니다.
처리량은 중간 정도입니다; 배치 당 수백 킬로그램의 주물은 정상 일 수 있습니다.. 하지만, 왁스 주입 및 쉘 스프레이를 위해 자동화가 존재합니다.
제한 단계는 종종 탈 웨축 및 발사됩니다, 로드가 정의 된 배치 오븐이 될 수 있습니다. 효과적인 스케줄링 (쌓는 나무) 활용도를 향상시킬 수 있습니다. - 수율과 스크랩: 프로세스가 정확하기 때문입니다, 제어하면 스크랩 속도가 낮을 수 있습니다. 하지만, 모든 쉘 균열 또는 금속 누출 스루는 해당 캐스팅의 총 손실을 산출합니다..
쉘 결함으로 인한 고장 (예를 들어. Dewax 후 크래킹) 엄격한 프로세스 제어에 의해 최소화됩니다.
모래 주조와 비교합니다, 수상 유리는 일반적으로 부품이 청소하기 쉽고 거의 그물 모양이기 때문에 수율이 높습니다..
실리카 졸과 비교합니다, 수율은 비슷하거나 약간 낮습니다 (실리카-고체 껍질은 탈 왁스 문제를 더 용서할 수 있습니다).
거친 비용 비교 수상 유리 캐스팅이 가능하다는 것을 보여줄 수 있습니다 50부품 당 –70% 저렴합니다 중간 규정 강철 부품에 대한 실리카-고체 주조보다,
재료 및 툴링 비용이 낮아, 표면 품질의 겸손한 손실은 있지만.
단위당 저렴한 모래 주조보다 비쌉니다., 그러나 최종 부품은 훨씬 적은 가공이 필요하기 때문입니다, 그만큼 완성 된 부품 비용 경쟁력이있을 수 있습니다.
요컨대, 워터 글래스 캐스팅은 회사가 기계 시간에서 처리 시간으로 비용을 전환 할 수 있도록합니다.,
전용 툴링이 정당화되지 않을 정도로 복잡하거나 볼륨이 낮은 부품에 종종 유리합니다..
산업용 애플리케이션
수상 유리 투자 캐스팅은 틈새 시장을 찾습니다 무거운 의무 및 복잡한 구성 요소 여러 산업에서. 주목할만한 응용 프로그램에는 포함됩니다:
- 기계 및 중장비: 광업 구성 요소, 기름 & 가스, 건설 기계는 종종 물 유리 주물을 사용합니다.
예를 들어, 기어, 펌프 하우징, 밸브, 이 부문의 임펠러는 강철의 강도와 투자 캐스팅의 기하학적 자유로부터 이익을 얻습니다..
물 유리 주조 스테인레스 스틸 밸브 파이프 피팅 - 농업 부품: 트랙터 하우징과 같은 부품, 쟁기 구성 요소, 그리고 무거운 농장 장비 연결이 이런 식으로 이루어집니다.
연성 철 또는 저금리 강철 모양을 주조하는 능력 (예를 들어. 경운기 부품, 종자 시추판) 복잡한 프로파일을 사용하는 것이 핵심 이점입니다. - 자동차: 대량 생산 자동차 부품에는 일반적이지 않습니다, 물 유리 캐스팅은 저용량 자동차 또는 트럭 구성 요소에 사용됩니다. (예를 들어. 스티어링 너클의 작은 배치, 무거운 서스펜션 암, 특수 차량의 브레이크 구성 요소).
정밀도는 중요한 부품을 위해 모래 주조를 능가합니다, 그러나 적당한 달리기에는 비용 효율적입니다. - 산업 밸브 및 펌프: 주철 및 강철 밸브, 펌프 바디, 플랜지는 종종 물 유리 투자 금형에서 나옵니다.
이 부분은 복잡한 내부 통로와 좋은 표면 마감이 필요합니다. (누출을 피하기 위해) -워터 글래스 캐스팅은 코어없이 가공 할 준비가 된 밸브를 생성합니다.. - 건축 및 건축 주물: 가끔, 장식 또는 구조 철/강철 요소 (플랜지처럼, 하드웨어, 또는 화려한 지지대) 워터 글래스를 통해 캐스트됩니다.
이 과정은 저렴한 모래를 사용하면서 훌륭한 예술적 세부 사항을 포착 할 수 있습니다., 특수 주물에 적합하게 만듭니다 (예를 들어. 건축 요소의 청동 교체). - 해외 및 해양 구성 요소: 업계 소스에서 언급했듯이, 트레일러 용 부품, 크레인, 그리고 해양 굴착 장치는이 방법을 활용하여 가혹한 환경에서 내구성.
전반적인, 워터 유리 캐스팅은 수요가있는 산업에서 선택됩니다 합리적인 비용으로 적당한 세부 사항을 가진 강력한 철제 주물.
더 높은 정확도 또는 그물 모양의 디테일이 필요할 때 모래 주조와 경쟁합니다., 그리고 대형 크기 또는 예산 제약이 후자를 너무 비싸게 할 때 실리카 고체 투자 캐스팅과 경쟁합니다..
비교 분석
다른 주조 방법과 비교합니다, 수상 유리 투자 캐스팅은 중간 지점을 차지합니다:
물 유리 대 실리카-고체 투자 캐스팅:
실리카-고체 (지르콘 가루를 곁들인 콜로이드-실리카 바인더) 최고의 세부 사항을 생성합니다, 최고의 표면 마감 (RA는 3-6 μm 정도입니다), 그리고 더 엄격한 공차 (ISO CT4-CT6).
하지만, 그것은 더 비싸다: 실리카 졸용 솔루션 및 지르콘 샌드 비용은 훨씬 더 비쌉니다, 그리고 그 과정에는 화염 소진과 더 높은 발사 온도가 필요합니다..
수상 유리 캐스팅, 대조적으로, 거친 마무리가 있습니다 (~ RA 6–12 μm) 그리고 더 넓은 공차 (CT6-CT9), 그러나 저렴한 재료와 더 간단한 탈 웨이스를 사용합니다.
물 유리 껍질은 또한 쏟아지기 전에 취급에 더 강한 경향이 있습니다. (건조 후에는 매우 단단합니다) 더 두껍습니다, 무거운 붓에 도움이됩니다.
요약하면, 실리카-졸은 고정밀을 위해 선택됩니다, 작은 부품; 워터 글래스는 더 크게 선택됩니다, 표면 마감이 희생 될 수있는 힘든 구성 요소.
모래 주조 (녹색 모래 또는 화학적으로 결합) 가장 낮은 비용입니다, 큰 부품의 가장 유연한 금형 제작.
하지만, 모래 주물에는 매우 거친 표면이 있습니다 (라 > 25 μm, 종종 50–100 μm) 그리고 느슨한 공차 (ISO CT11 이상).
수상 유리 캐스팅은 표면과 정확도가 훨씬 향상됩니다 (위에서 언급 한 바와 같이) 더 높은 비용으로.
모래 캐스트 부품에 광범위한 가공 또는 수리가 필요한 경우 (코어에서 용접처럼), 물 유리를 사용하는 것이 더 저렴할 수 있습니다.
또한, 특정 복잡한 모양 (얇은 벽, 내부 공극) 코어가없는 모래에서는 어렵거나 불가능합니다; 물 유리는 이러한 모양을 쉽게 생성합니다.
트레이드 오프는 모래 주조 스케일이 매우 많은 양을 더 잘한다는 것입니다. (여러 번 사용할 수있는 다이 곰팡이 또는 금형),
수상 유리는 주변으로 제한됩니다 150 곰팡이 당 kg 및 며칠 사이클이 필요합니다.
쉘 강도 및 열 거동:
물 유리 껍질은 융합-실리카 층으로 구성됩니다, 실리카-고체 껍질에 자주 사용되는 지르콘 또는 알루미나 층보다 내화성이 약간 적습니다..
이것은 물 유리 껍질이 일반적으로 최대 서비스 온도가 낮으며 매우 뜨거운 붓기에서 더 많은 금속 반응을 허용 할 수 있음을 의미합니다..
실제로, 그렇지만, 두 방법 모두 강철/철분을 쉽게 견딜 수있는 껍질을 생성합니다..
힘의 관점에서, 실리카-고체 및 물 유리 껍질은 발사 후 단단합니다, 그러나 실리카-고체는 더 높은 온도에서 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다.
최상의 사용 사례:
최상의 용도를 요약합니다, 수상 유리 캐스팅은 이상적입니다 높은 정밀도가 중요하지 않은 중간 규모의 강철/철 부품,
펌프 하우징과 같은, 기어 블랭크, 중장비 부품, 캐스트 온 기능이 용접을 저장하는 구성 요소.
실리카-졸이 가장 좋습니다 소형 대 중소 기준 고정밀 부품 (항공우주 부품, 보석류, 의료용 임플란트, 작은 스테인레스 부품).
그린 샌드 캐스팅이 승리합니다 거대한 무거운 부품 또는 긴밀한 디테일이 필요하지 않은 매우 큰 볼륨 (예를 들어. 큰 주택, 엔진 블록, 대량으로 펌프 케이싱).
아래 표는 몇 가지 비교 메트릭을 강조합니다:
- 표면 거칠기 (전형적인 RA): 실리카-고체 ~ 3-6 μm; 워터 글래스 ~ 6–12 μm; 녹색 모래 >25 μm.
- 치수 공차: 실리카-고체 ISO CT4 – CT6; 워터 글래스 ~ CT6 – CT9; 녹색 모래 CT11 – CT12 (매우 느슨합니다).
- 재료비: 모래의 경우, 워터 글래스의 경우 보통, 실리카-고체의 경우 높음. 나트륨 규산염 바인더는 매우 저렴합니다, 콜로이드 실리카 바인더는 비싸다.
- 쉘 강도: 높은 t에서 실리카-고체에 좋습니다, 물 유리에 적당합니다. 지르콘/알루미나 껍질 (실리카-고체) 더 높은 굴절성이 있습니다.
- 생산 규모: 물 유리는 소규모 대 중간에 적합합니다 (매년 수십 ~ 수천), 특히 부품이 무거울 때. 실리카-고체는 소형/정밀 달리기에 적합합니다; 모래는 대량으로 어울립니다.
전반적인, 워터 글라스 캐스팅은 틈새를 연결합니다: 그것은 제공합니다 모래 주조보다 더 나은 제어와 마감, 하지만 실리카-고체보다 저렴한 비용.
설계 수요가 보통이고 예산이 제한된 경우, 그것은 종종 가장 경제적 인 정밀 기술입니다.
결론
물 유리 (나트륨 규산염) 투자 캐스팅은 a 비용 효율적 정밀 주조 철기에 최적화 된 프로세스, 복잡한 구성 요소.
저렴한 바인더와 모래를 사용하여, 제조업체는 합리적인 공차로 Net-Net 자형 강철 및 철 부품을 달성 할 수 있습니다. (ISO CT7-CT9) 그리고 마무리 (RA ≈6-12 μm) 실리카-고체 주조 비용의 일부.
프로세스의 강점은 물질 경제입니다, 강한 쉘 강성, 코어 붕괴없이 복잡한 형상을 생산하는 능력.
주요 한계는 더 거친 표면 마감과 하이 본격 안정성이 낮습니다., 이를 중간 규정으로 제한합니다, 고강도 애플리케이션.
기대합니다, 워터 글래스 캐스팅은 기계와 같은 응용 분야와 관련이 있습니다, 자동차 하위 조립,
농업 및 건설 장비, 그리고 세부 사항과 비용의 좋은 타협으로 이익이되는 모든 부분.
지속적인 개선 (최적화 된 실리케이트 제형 및 자동 쉘 코팅과 같은) 정확도를 약간 더 높일 수 있습니다.
그럼에도 불구하고, 엔지니어는 부품을 신중하게 일치시켜 처리해야합니다: 때 물 유리를 사용하십시오 철강/철 복잡성 및 경제 요구 사항을 지배합니다,
실리카-고체 언제 초 미세한 세부 사항 또는 특수 합금 필요합니다, 그리고 언제 모래 깎아 지른 볼륨 또는 크기 과도한 정밀도.
전반적인, 수상 유리 투자 캐스팅은 성숙합니다, 잘 이해 된 기술.
지속적인 사용은 강력한 글로벌 수요에 의해 주도됩니다., 중간 정도의 공차 및 경쟁 비용으로 복잡한 형태의 금속 부품.
화학 및 공정 제어의 적절한 적용 및 철저한 검사 - 일관성이 있습니다., 광범위한 산업 요구를위한 고품질 주물.
이것 고품질이 필요한 경우 제조 요구에 완벽한 선택입니다. 물 유리 투자 캐스팅 서비스.
