Kas ir ūdens stikla investīciju liešana?

Ūdens stikla investīciju liešana (pazīstams arī kā nātrija silikāta liešana) ir zaudētā vaska liešanas veids, kura keramikas apvalkā tiek izmantota ūdenī šķīstoša nātrija silikāta saistviela.

Kā viena no divām galvenajām investīciju liešanas metodēm (otrs ir silīcija dioksīds), tas nodrošina precizitātes un rentabilitātes līdzsvaru.

Izcelsme ir no tradicionālajām zaudētā vaska tehnikām Āzijā un Eiropā, ūdens stikla liešana ieguva rūpniecisku pievilcību 20. gadsimtā, jo lietuves meklēja lētāku alternatīvu koloidālā silīcija dioksīda procesiem.

Izmantojot parastos materiālus (kvarca vai silīcija smiltis ar sārmu silikātu saistvielām), šis process ir labi piemērots vidējai precizitātei, augstas sarežģītības daļas, kur budžets ir mazāks.

Tipiski ūdensstikla lējumi svārstās no dažiem simtiem gramu līdz 150 kg, ar maksimālajiem izmēriem ap 1 m, padarot to ideāli piemērotu lielākiem, izmaksu ziņā jutīgas sastāvdaļas.

Kas ir ūdens stikla investīciju liešana?

Ūdens stikla liešana ir precīzas investīcijas variants (zaudētais vasks) liešana kurā nātrija silikāts ("ūdens glāze") kalpo kā keramikas saistviela.

Praksē, vasks (vai plastmasas) tiek izgatavoti raksti un salikti kokā.

Modeļi tiek atkārtoti pārklāts ar nātrija silikāta šķīdumā piesaistītu smalku ugunsizturīgu daļiņu suspensiju, pēc tam pārklāj ar pakāpeniski rupjākiem apmetuma slāņiem, lai izveidotu apvalku.

Kad čaula izārstē, vasks ir izkusis vai izvārīts, atstājot dobu pelējuma dobumu. Izkusis metāls (parasti tērauda vai dzelzs sakausējumi) tiek ieliets šajā keramikas apvalkā.

Pēc sacietēšanas, apvalks ir norauts, lai atklātu atlieto daļu. Īsāk sakot, ūdens-stikla liešanas procesā vaska meistars "iegulda" nātrija silikāta bāzes keramikā, lai izveidotu veidni..

Salīdzinājumā ar silīcija dioksīda-sol ieguldījumu liešanu (kurā izmanto koloidālo silīcija dioksīdu un cirkona bāzes smiltis), ūdens-stikla metode nodrošina virsmas kvalitāti zemākām materiālu izmaksām un vienkāršāku apstrādi.

Kāpēc izmantot ūdens stiklu?

Ūdens stikla liešana ir populāra, jo tā samazina izmaksas un apstrādi salīdzinājumā ar citām precizitātes metodēm.

Nātrija silikāta saistviela un parastās silīcija dioksīda smiltis ir lētas un viegli apstrādājamas, tāpēc instrumenti un materiāli maksā daudz mazāk nekā koloidālā silīcija dioksīda apvalki.

Piemēram, ūdens stikla sistēmas ļauj izvairīties no lieliem silīcija dioksīda un speciālo smilšu izdevumiem, nodrošinot zemākas ieguldījumu izmaksas par katru daļu.

Process arī novērš daudzas sekundāras darbības: daļas iznāk gandrīz tīkla formā (bieži vien ir nepieciešama neliela metināšana vai mehāniskā apstrāde).

Praksē, ūdensstikla lējumi var uztvert ļoti sarežģītas ģeometrijas (ar iegriezumiem un plāniem tīkliem) bez serdeņiem, dizaina vienkāršošana.

Saskaņā ar nozares avotiem, ūdens-stikla liešanas piedāvājumi “Komplekss dizains bez iegrimes leņķiem” un “augstāka precizitāte, salīdzinot ar smilšu liešanu”,

vienlaikus izvairoties no dārgiem serdeņiem, veidnes, vai metinājumi, kas nepieciešami daudzām lielām smilšu liešanas detaļām.

Šī elastība padara to pievilcīgu maza un vidēja ražošanas sērija kur instrumentu izmaksas ir jāsamazina līdz minimumam.

Tajā pašā laikā, ūdens stikla daļas parasti ir precīzāk nekā smilšu liešana.

Tipiskās izmēru pielaides ir ISO CT6-CT9 diapazonā, aptuveni atbilst smalkas smilšu liešanas pielaides klasēm vai zemākas klases ieguldījumu liešanas klasēm.

Virsmas apdare ir attiecīgi mērena: pēc pasūtījuma Ra ~6-12 μm (Tie ir 250–500 μt),

labāks par zaļo smilšu lējumu, bet raupjāks par silīcija-sol ieguldījumu lējumu.

Īsāk sakot, ūdensstikla liešana tiek izvēlēta, ja nepieciešamas sarežģītās formas un samazināts sekundārais darbs, kas rodas no zaudētā vaska liešanas,

bet mazāks budžets vai lielāks izmērs padara augstākas izmaksas silīcija dioksīda sola procesu nepraktisku.

Procesa pārskats

Ūdens-stikla ieguldīšanas liešana notiek saskaņā ar vispārējo vaska zuduma procedūru ar dažām atšķirībām veidņu materiālos:

Vaska raksta un koka montāža.

Tiek ražots meistarraksts (ar iesmidzināšanas formēšanu, 3D drukāšana, vai roku skulptūru veidošana) un, ja nepieciešams, izgatavots modelis/veidne.
No šī meistara tiek veidotas detaļas vaska kopijas. Tad ir vairāki vaska raksti samontēts uz kopējas sprauslas (veido "koku") izmantojot vaska vārtus un padevējus.
Šī vaska kopa veidos daudz lējumu vienā izliešanā. Vaska virsmas ir “apģērbtas”, lai noņemtu šuves vai defektus, katram rakstam iegūstot pēc adatas apdari.

Čaumalas ēka (Keramikas pārklājums).

Vaska komplektu atkārtoti iemērc ļoti smalku smilšu vai cirkona miltu ugunsizturīgā suspensijā, kas suspendēta atšķaidītā nātrija silikāta šķīdumā..

Katrs iemērkums pārklāj vasku plānā keramikas slānī (bieži 0,5-1 mm) pirms apmetuma ar rupjākām smiltīm.

Pēc liekās vircas iztukšošanas, izšķirt apmetuma slānis (lielākas silīcija smilšu granulas) tiek uzklāts, lejot vai verdošā slānī, lai savienotu ar lipīgo vircu.

Pēc tam klasterim ļauj sacietēt (bieži kaltēti gaisā vai kaltēti zemā siltumā). Šo pārklājuma žāvēšanas ciklu parasti atkārto 4-7 reizes lai sasniegtu nepieciešamo apvalka biezumu (parasti kopā 5–15 mm).

Šīs secības laikā, vēlākos slāņos tiek izmantoti rupjāki un dažreiz dažādi ugunsizturīgi materiāli (piemēram,. smalkas silīcija dioksīda pirmās kārtas detaļām, rupjās kvarca smiltis pamatslāņos) lai palielinātu izturību un caurlaidību.

Ūdens-stikla procesos, Kvarca/kausēta silīcija smiltis un alumīnija silikāti ir izplatīti ugunsizturīgi materiāli. Visu čaumalu beidzot rūpīgi izžāvē (dažreiz krāsnīs ar kontrolētu mitrumu) mitruma noņemšanai.

Atslogošana un apdedzināšana.

Sacietējušais keramikas apvalks tiek atvaskots ar vaska kausēšana ārā no veidnes.

Atšķirībā no silīcija-sol čaumalām (kas parasti sadedzina vasku izdegšanas krāsnī vai ar liesmu), bieži vien ir ūdens stikla čaumalas iemērc karstā ūdenī vai pakļauti tvaika iedarbībai, lai izkausētu vasku.

Mērķis ir ātri notīrīt vasku, vienlaikus samazinot apvalka stresu (nātrija silikāta apvalki ir stingrāki aukstā stāvoklī).

Pēc atvaskošanas, apvalks ir atlaists (saķepināts) augstā temperatūrā (bieži 800–1000 °C) lai nostiprinātu keramiku un izdegtu visas atlikušās organiskās vielas.

Tas arī izraisa nātrija silikāta saistvielas saķepināšanu un daļēju stiklošanos, veidojot stingru, gāzi caurlaidīga veidne.

Metāla liešana.

Izkausēto metālu ielej iepriekš uzkarsētā apvalkā parastajā veidā. Tā kā ūdens stikla čaumalās izmanto parastās silīcija smiltis, to siltumietilpība un siltumvadītspēja ir līdzīga smilšu veidnēm.

Apvalks atbalsta metālu līdz sacietēšanai (ar minimālu saraušanās dobumu, ja tiek izmantoti stāvvadi).

Apvalku noņemšana un apdare.

Vienreiz ciets, keramikas apvalks tiek noņemts ar mehāniskiem līdzekļiem (piemēram,. skrošu spridzināšana, vibrācija vai kalšana) lai atklātu cast daļas.

Atlikušās kvarca smiltis tiek notīrītas. Liešanas koks tiek nogriezts, un vārti un stāvvadi ir apgriezti.

Fināls apdare var ietvert slīpēšanu, CNC apstrāde, un virsmas procedūras pēc vajadzības.

Tā kā sākotnējā apvalka apdare ir mērena, ūdensstikla lējumiem bieži ir nepieciešama virsmas slīpēšana vai apstrāde, bet mazāk nekā zaļo smilšu lējumi.

Izšķiroši, ūdens stikla process atšķiras no silīcija dioksīda sola procesa galvenokārt ar saistvielu un devaska metode.

Ūdens-stikla liešanā, nātrija silikāts (sārmu silikāts) komplekti, žāvējot un konservējot, tā kā silīcija dioksīds-sol (koloidālais silīcija dioksīds) čaumalas sacietē galvenokārt želējot.

Devaskošana tiek veikta ar karstu ūdeni (izšķirt slapjš devasks) liesmas vietā. Šīs atšķirības ietekmē cikla laiku un kvalitāti.

Piemēram, mitrais atvasinājums ir maigāks pret trauslām čaulām, bet tas prasa notekūdeņu apstrādi. Arī, ūdens stikla čaulām parasti ir zemāka termiskā stabilitāte nekā cirkonu saturošiem silīcija dioksīda sola korpusiem, kā aprakstīts tālāk.

Binder sistēma

Saistviela ūdens-stikla liešanā ir nātrija silikāta šķīdums (parasti Na2O·nSiO₂). Ķīmiski, ūdens stikls ir ļoti sārmains (pH ~11-13) un izgatavots ar noteiktu silīcija dioksīda un sodas attiecību.

Tipiski formulējumi ir no a 2:1 līdz 3.3:1 SiO₂:Na2O svara attiecība (bieži izteikts ar moduli, piemēram,. M=2,0 nozīmē aptuveni 2.3 daļas SiO₂ uz Na2O).

Attiecība un cietvielu saturs kontrolē galvenās īpašības. Zemākas attiecības (vairāk Na2O) nodrošina šķidrāku putriņu un ātrāku nožūšanu, bet arī higroskopiskāka un zemākas ugunsizturības saistviela.

Augstākas attiecības (vairāk SiO₂) palielināt karstumizturību un pazemināt pH līmeni.

Ūdens stikls ir ūdens plānas (viskozitāte līdzīga ūdenim) un sacietē ar iztvaikošanu un vieglu karstumu. Kā tas izžūst, tas veido stingru amorfu silikāta stikla tīklu.

Saistviela ir higroskopiska, tāpēc čaumalas ir rūpīgi jāizžāvē pirms apdedzināšanas vai saskares ar mitru gaisu vai ūdeni, vai arī tie var atkārtoti mīkstināt un degradēties.

Servisā, atlikušais mitrums var radīt tvaika kabatas vai porainību, ja metāls tiek izliets pārāk karsts. Konservēšanas posms parasti ietver cepšanu 100–200 °C, lai apvalks pilnībā sacietētu un izvadītu mitrumu..

Nātrija silikāta saistvielu priekšrocības ietver to zemās izmaksas, neierobežots "glabāšanas laiks", un lietošanas vienkāršība (nav toksisku šķīdinātāju vai skābju katalizatoru).

Tie tiek iestatīti ar vienkāršu žāvēšanu (vai ar sāls kūri) un iegūst ļoti stīvus čaulas.

Lai arī, ierobežojumi pastāv: to augstā sārmainība var uzbrukt ugunsizturīgiem graudiem vai metālam (īpaši alumīnija, izraisot gāzes savākšanu), un to stiklveida raksturs nodrošina zemāku izturību augstā temperatūrā nekā silīcija dioksīda sola apvalki.

Vispār, ūdens stikla čaumalas mīkstina, ja karsē virs ~800–900 °C, tāpēc tie ir piemēroti tērauda/dzelzs sakausējumiem, bet ir nenozīmīgi ļoti karstās liešanas sakausējumiem.

Neskatoties uz šo, nātrija silikāts paliek a pārbaudīta saistviela nozarē. Tā ir viena no trim parastajām saistvielām (kopā ar etilsilikātu un koloidālo silīcija dioksīdu) parasti tiek minēti investīciju veidņu izgatavošanai.

Korpusu materiāli un celtniecības metodes

Apvalks ūdens stikla liešanai ir izgatavots gandrīz pilnībā no ugunsizturīgie materiāli uz silīcija dioksīda bāzes. Praksē, primārie materiāli ir silīcija dioksīds vai kvarca smiltis (kausēta vai kristāliska), iespējams, sajaukts ar alumīnija silikātiem.

Tipiski daļiņu izmēri primārajam materiālam (labi) mēteļi var būt 100–200 acu biezums (75-150 μm) lai notvertu detaļas, savukārt rezerves mēteļi izmanto rupjākas smiltis (piemēram,. 30– 60 acs).

Cirkonu reti izmanto ūdens stikla čaulās (atšķirībā no silīcija-sol čaumalām) izmaksu dēļ – vietā, tiek izmantotas lētākas silīcija smiltis.

Lai uzlabotu termiskā trieciena izturību, var pievienot smalkākus alumīnija oksīda vai titāna miltus, bet bāze ir silīcija dioksīds.

pH kontrolei ir izšķiroša nozīme vircā. Nātrija silikāta saistviela ir ļoti sārmaina, tik bieži neliels daudzums buferšķīdums vai sāls (piemēram, nātrija bikarbonāts) tiek pievienots, lai pielāgotu želejas laiku un novērstu tūlītēju izārstēšanu.

Ražotāji uzrauga vircas pH (bieži ap 11-12) un viskozitāte, lai nodrošinātu vienmērīgu pārklājuma biezumu. Pārāk augsta sārmainība var izraisīt pirmās kārtas želeju priekšlaicīgu uz vaska.

Praksē, ūdens stikla čaulu izmantošana 4 līdz 7 pārklājuma slāņi (pamatmētelis un vairāki mēteļi ar apmetuma pamatni).

Piemēram, sākotnējai iegremdēšanai smalkā silīcija dioksīda suspensijā seko apmetums ar smalkām kvarca smiltīm (šis "prime coat" fiksē raksta detaļas).

Turpmākajos slāņos stiprības palielināšanai izmanto pakāpeniski rupjākas smiltis. Katram pārklājumam ir jāizžūst (bieži 1–2 stundas istabas temperatūrā vai ātrāk zemas karstuma krāsnī) pirms nākamās kārtas.

Galīgais apvalka biezums parasti ir aptuveni 5–15 mm.

Žāvēšanas laikā, temperatūra un mitrums tiek rūpīgi kontrolēti – pārāk ātra žāvēšana var saplaisāt apvalku, savukārt pārāk lēna žāvēšana var izraisīt skriešanu vai izkropļojumus.

Salīdzinājumā ar silīcija-sol čaumalām, ūdens-stikla čaumalas mēdz būt stiprs, bet mazāk ugunsizturīgs.

Kausēti silīcija dioksīda slāņi nodrošina pienācīgu karstuma izturību līdz ~ 900 ° C, bet tālāk nātrija silikāta stikla tīkls var sākt mīkstināt.

Turpretī, silīcija dioksīda sola apvalkos bieži tiek izmantoti cirkona un alumīnija oksīda slāņi, kas paliek stabili augšpusē 1200 ° C.

Citiem vārdiem sakot, silīcija-sol veidnes var labāk izturēt augstāku supersakausējumu liešanas temperatūru, tā kā ūdensstikla čaulas parasti izmanto tikai tēraudus un gludekļus.

Metālu liešana un saderība

Ūdens-stikla liešana izceļas ar parastajiem dzelzs sakausējumiem. Tipiski tēraudi ietver oglekļa tērauds, zems- un vidēji leģēti tēraudi, karstumizturīgs nerūsējoši tēraudi, un mangāna tēraudi.

Čuguni (pelēks un elastīgs) arī parasti tiek nodoti. Šos sakausējumus var ieliet 1400–1600 °C diapazonā, katastrofāli nesabojājot silīcija dioksīda apvalku (ar atbilstošiem siltuma grafikiem).

Patiesībā, ūdens stikls ir īpaši populārs dilstošās daļas un smagas detaļas izgatavots no tērauda, kur papildu čaulas spēks (salīdzinot ar smilšu liešanu) un sarežģītība atmaksājas.

Ūdens stikls ir mazāk piemērotas reaktīviem vai vieglajiem metāliem. Alumīnijs un magnija sakausējumi, piemēram, prasa ļoti sausu, tīras čaulas.

Jebkurš mitrums vai soda čaulā var radīt ūdeņraža porainību alumīnijā vai izraisīt oksidāciju.

Titānam un citiem reaktīviem sakausējumiem parasti ir vajadzīgas silīcija dioksīda vai keramikas apvalku sistēmas (vai vakuumkausēšana) jo ūdens stikla čaulām nav vajadzīgās inerces vai tīrības.

(Praktiski, titāna zaudētā vaska liešana tiek veikta gandrīz tikai ar ugunsizturīgo cirkona/alumīnija apvalku sistēmām, nevis ūdens glāzi.)

Tā, metalurģiskā savietojamība ir galvenais apsvērums: ūdens stikls tiek izvēlēts, ja lietais metāls ir saderīgs ar silīcija dioksīdu (dzelzs sistēmas) un ir nepieciešama procesa ekonomija.

Metalurģijas ziņā, ūdens stikla čaulas var ietekmēt liešanas kvalitāti.

Piemēram, oglekļa tēraudi var nedaudz karburēties pie korpusa saskarnes, ja tos attīra ar paskābinātu ūdeni, tāpēc tiek izmantots neitrāls ūdens.

Keramikas gāzu caurlaidība palīdz izvadīt ūdeņradi un gāzi; lai arī, jebkurš neatbilstošs atsvaidzinātājs vai mitrums var radīt gāzes porainību.

Saraušanās porainība tiek pārvaldīta caur stāvvadiem un ventilācijas atverēm, kā parasti.

Vispār, ūdensstikla lējumi metalurģiski uzvedas tāpat kā citi tā paša metāla precīzijas lējumi – apvalka ķīmiskajai struktūrai ir minimāla sakausējuma iedarbība, taču tā var nedaudz mainīt virsmas dekarbonizāciju.

Pareiza procesa kontrole (piemēram, vakuuma vai inertas atmosfēras liešana noteiktiem tēraudiem) var piemērot pēc vajadzības, bet ir neatkarīgi no saistvielas veida.

Izmēru precizitāte un virsmas apdare

Ūdens stikla ieguldīšanas lējumi sasniedz mērenu precizitāti. Izmēru pielaide parasti ir ISO CT7-CT9 vispārīgiem izmēriem. (Smalkām sienām, tolerance var samazināties līdz CT9 vai CT10.)

Lai to aplūkotu perspektīvā, ISO CT7 uz a 50 mm funkcija pieļauj aptuveni ±0,10 mm novirzi, tā kā CT6 būtu ±0,06 mm.

Praksē, mazas detaļas un labi kontrolēti procesi var tuvoties CT6-CT7,

bet lielāki vai sarežģītāki lējumi bieži ir CT8-CT9 diapazonā.

Tas ir salīdzināms ar smalku smilšu liešanas pielaidēm.

Turpretī, augstas klases silīcija dioksīda sola lējumi var sasniegt CT4-CT6 mazos izmēros, tāpēc ūdens stikls ir mazāk precīzs par aptuveni vienu pielaides pakāpi.

Veikali, kas apzinās kvalitāti, norādīs pielaides, pamatojoties uz ISO 8062, bieži atzīmējot “CT8” kā bāzes līniju ūdens stikla procesiem.

Virsmas apdare ir arī rupjāka nekā silīcija dioksīds, bet gludāka par smilšu liešanu. Tipisks virsmas raupjums ūdens-stikla lējumiem ir pēc pasūtījuma Ra 6-12 μm (250-500 min).

Viena lietuve ziņoja, ka ūdens stikla lējumi sasniedza aptuveni Ra = 12.5 μm salīdzināšanas testos. Turpretī, silīcija dioksīda sola daļas var sasniegt Ra 3–6 μm.

Ūdens stikla lielāks raupjums ir saistīts ar lielāku graudu izmēru apvalkā un nātrija-silikāta saistvielas īpašībām.

Faktori, kas ietekmē apdari, ietver vircas cietvielu saturu, apmetuma graudu izmērs, apvalka biezums, un modeļa kvalitāti.

Piemēram, Smalkākas gruntēšanas kārtas un papildu gruntēšanas slāņi var uzlabot virsmas kvalitāti.

Neskatoties uz to, dizaineriem vajadzētu sagaidīt raupjāku sākotnējo virsmu: tipiskiem lējumiem bieži nepieciešama viegla slīpēšana vai apstrāde, lai kritiskām virsmām sasniegtu gludumu aptuveni Ra 3–6 μm.

Lai pārvaldītu precizitāti, izmanto lielākā daļa veikalu izmēru pārbaude (suporti, CMM, mērierīces) uz pirmajām daļām un ražošanas paraugiem.

Tā kā vaska raksts un koks rada zināmas atšķirības, ir nepieciešams rūpīgs izkārtojums un saraušanās kompensācija.

Tērauda termiskās kontrakcijas koeficienti (pret 1.6 mm/m·100 °C) tiek izmantoti modeļu mērogošanai. Procesa dokumentācija nosaka saraušanās faktorus un pielaides atbilstoši ISO.

Kvalitātes kontrole un pārbaude

Ūdens stikla liešanas spoguļu kvalitātes kontrole citās liešanas disciplīnās. Kritiskās darbības tiek pārbaudītas vairākos posmos:

• Korpusa pārbaude: Pirms liešanas, čaumalas tiek pārbaudītas, vai nav plaisas, tulznas, vai nepilnīgs pārklājums.
  Darbuzņēmēji bieži mēra korpusa biezumu ar ultraskaņas mērierīcēm un pārbauda, ​​vai katrs slānis ir vienāds. Jebkāda atslāņošanās vai caurumi var izraisīt liešanas defektus.
  Mitrās vircas konteineros tiek uzraudzīts pH un cietās vielas; variācijas var radīt vājus apvalkus. Žāvēšanas krāsnis tiek pārbaudītas vienmērīgai siltuma sadalei.
• Izmēru pārbaudes: Pēc izkratīšanas un apdares apstrādes, lējumi tiek mērīti pēc projektētajiem izmēriem.
  Pirmā izstrādājuma daļām parasti tiek veikta CMM pārbaude, lai pārbaudītu kritiskos izmērus norādītajā pielaides klasē (piemēram,. ISO CT8).
  Caurumu diametram izmanto vienkāršus mērīšanas blokus vai spraudņu mērinstrumentus. Tā kā koka slīpums un vaska saraušanās rada nelielas kļūdas, parasti ir jāpielāgo šablona pamatizmēri, ja notiek noplūde.
• Defektu noteikšana: Ūdens-stikla lējumiem var būt tādi defekti kā gāzes porainība, ieslēgumi, vai apvalka saplūšanas defekti.
  Kopējās pārbaudes metodes ietver rentgenstaru/radiogrāfiju (lai atrastu iekšējos dobumus vai ieslēgumus), fluorescējoša penetrants (virsmas plaisām un porainībai), un magnētisko daļiņu testēšana (dzelzs detaļām).
  Vajadzības gadījumā, tiek piemērota spiediena pārbaude vai plūsmas testi. Metalurģiskā analīze (makro kodināšana, mikrogrāfijām) var izmantot procesa izstrādes laikā.
  Visām pārbaudēm jābūt atsauces standartiem (piemēram,. ASTM E165 penetrantiem, ASTM E446 rentgenogrāfijai) lai definētu pieņemšanu.
• Procesa dokumentācija: Stingra izsekojamība tiek saglabāta uz ūdens stikla atlietām. Ieraksti ietver vircas maisījuma attiecības, ārstēšanas grafiki, un krāsns laiki.
  Daudzas lietuves izmanto procesa kontrolsarakstus (temperatūras žurnāli atvasināšanas krāsnīm, mitruma baļķi žāvēšanas telpām, un saistvielu lietošanas žurnālus).
  Augstas uzticamības daļām (piemēram,. kosmosa sastāvdaļas), detaļai ir pievienots pilns siltuma kods un ķīmiskā/fiziskā sertifikācija.
  Iso 9001 vai Nadcap standarti var regulēt dokumentāciju kritiskās nozarēs.
  Kopumā, kontroles filozofija ir standartizēt katru soli, lai jebkuru liešanas kļūmi varētu izsekot līdz tās pamatcēlonim. (piemēram,. nestabila virca vai izlaists žāvēšanas cikls).

Ekonomiskie apsvērumi

Tiek novērtēta ūdens-stikla vaska liešana rentabilitāte piemērotos lietojumos. Galvenie ekonomiskie faktori ir materiālu izmaksas, darbs, cikla laiks, un raža:

• Materiāli: Nātrija silikāta saistviela un kvarca smiltis ir lētas salīdzinājumā ar koloidālo silīcija dioksīdu un cirkonu.
  Piemēram, nātrija silikāta šķīdums var maksāt dažus centus par kilogramu, tā kā koloidālās silīcija dioksīda saistvielas maksā par kārtu vairāk.
  Izmantotie sāļi vai paātrinātāji ir minimāli. Vaska raksti (it īpaši, ja tas ir drukāts 3D formātā) pievienot izmaksas, bet raža ir augsta.
  Ir daži keramikas atkritumi (salauzta čaula) bet to bieži var pārstrādāt kā smiltis. Kopumā, palīgmateriāli ir zemas izmaksas.
• Darba un apstrādes laiks: Ūdens stikla čaumalas izgatavošana ir darbietilpīga, kam nepieciešami vairāki iegremdēšanas un žāvēšanas cikli.
  Cikla laiki 24-72 stundas no vaska koka līdz ieliet ir tipiski (ātrāk nekā augstas temperatūras silīcija dioksīds, kam var būt nepieciešama ilgāka sacietēšana).
  Mitrās atvasināšanas solis ir garāks (iegremdēšana pret atklātu liesmu), bet parasti tā ir mērcēšana uz nakti. Modeļa sagatavošanai nepieciešams darbaspēks, pārklāšanas/apmetuma operācijas, un shakeout.
  Neskatoties uz šo, zemākas instrumentu izmaksas un samazināta apstrāde bieži kompensē lielāku darbaspēku.
  Izmaksu modelī, ūdens stikls var būt konkurētspējīgs, ja daļu apjoms pārsniedz dažus simtus gadā, īpaši smagām vai sarežģītām detaļām, kas būtu ļoti dārgas smilšu vai spiedlešanā.
• Caurlaide: Vienkāršas ūdens stikla līnijas var darboties nepārtraukti, bet katra būvē (čaulas ielāde, devasks, uguns, ielej, nokauts) apstrādā tikai šī koka daļas.
  Caurlaide ir mērena; daži simti kilogramu lējumu vienā partijā var būt normāli. Lai arī, vaska iesmidzināšanai un čaumalu izsmidzināšanai pastāv automatizācija.
  Ierobežojošais solis bieži tiek attīrīts un apdedzināts, kas var būt sērijveida krāsnis ar noteiktām slodzēm. Efektīva plānošana (koku sakraušana) var uzlabot izmantošanu.
• Raža un lūžņi: Jo process ir precīzs, lūžņu likmes var būt zemas, ja tās tiek kontrolētas. Lai arī, jebkura apvalka plaisa vai metāla noplūde rada kopējos šī lējuma zudumus.
  Neveiksmes čaulas defektu dēļ (piemēram,. krekinga pēc atvasināšanas) tiek samazinātas ar stingru procesa kontroli.
  Salīdzinot ar smilšu liešanu, ūdens stiklam parasti ir lielāka ražība, jo detaļas ir vieglāk tīrāmas un gandrīz tīklveida.
  Salīdzinot ar silīcija dioksīda solu, raža ir līdzīga vai nedaudz zemāka (silīcija dioksīda-sol čaulas var būt piedodošākas pret devaska problēmām).

Aptuvens izmaksu salīdzinājums varētu parādīt, ka ūdens stikla liešana var būt 50-70% lētāk par daļu nekā silīcija-sola liešana vidējas precizitātes tērauda detaļām,

zemāku materiālu un instrumentu izmaksu dēļ, kaut arī ar nelielu virsmas kvalitātes zudumu.

Tas ir dārgāks nekā lēta smilšu liešana uz vienību, bet tāpēc, ka gala daļām ir nepieciešams daudz mazāk apstrādes, līdz kopējās gatavās daļas izmaksas var būt konkurētspējīgs.

Īsāk sakot, ūdens stikla liešana ļauj uzņēmumiem novirzīt izmaksas no mašīnas stundām uz apstrādes laiku,

kas bieži vien ir izdevīgi detaļām, kas ir pietiekami sarežģītas vai maza apjoma, lai speciālais instruments nebūtu attaisnojams.

Rūpnieciskie pielietojumi

Ūdens-stikla investīciju liešana atrod savu nišu lieljaudas un sarežģītas sastāvdaļas vairākās nozarēs. Ievērojami lietojumi ietver:

• Mašīnas un smagā tehnika: Sastāvdaļas ieguvei, eļļas & gāze, un celtniecības tehnika bieži izmanto ūdens stikla liešanu.
  Piemēram, pārnesumi, sūkņu apvalki, vārsti, un lāpstiņriteņi šajās nozarēs gūst labumu no tērauda stiprības un investīciju liešanas ģeometriskās brīvības.

  

• Lauksaimniecības daļas: Tādas daļas kā traktora korpusi, arkla sastāvdaļas, un smagās lauksaimniecības tehnikas savienojumi tiek izgatavoti šādā veidā.
  Iespēja liet kaļamā čuguna vai mazleģētā tērauda formas (piemēram,. stūres daļas, sēklu sēšanas plāksnes) ar sarežģītiem profiliem ir galvenā priekšrocība.
• Autobūves: Lai gan tas nav izplatīts masveidā ražotām automašīnu daļām, ūdens stikla liešana tiek izmantota maza apjoma automobiļu vai kravas automašīnu detaļās (piemēram,. mazas partijas stūres locītavas, smagas piekares sviras, bremžu sastāvdaļas speciāliem transportlīdzekļiem).
  Tā precizitāte pārspēj smilšu liešanu kritiski piemērotām detaļām, tomēr joprojām ir rentabls mēreniem skrējieniem.
• Rūpnieciskie vārsti un sūkņi: Čuguna un tērauda vārsti, sūkņu korpusi, un atloki bieži nāk no ūdens-stikla ieguldīšanas veidnēm.
  Šīm daļām ir nepieciešamas sarežģītas iekšējās ejas un laba virsmas apdare (lai izvairītos no noplūdes) – ūdens-stikla liešana dod vārstus, kas ir gatavi apstrādei bez serdeņiem.
• Celtniecības un arhitektūras lējumi: Reizēm, dekoratīvie vai strukturālie dzelzs/tērauda elementi (kā atloki, aparatūra, vai grezni balsti) tiek izlieti caur ūdens stiklu.
  Process var iegūt smalkas mākslinieciskas detaļas, vienlaikus izmantojot smiltis par pieņemamu cenu, padarot to piemērotu speciāliem lējumiem (piemēram,. bronzas nomaiņa arhitektūras elementos).
• Ārzonas un jūras komponentes: Kā minēts nozares avotos, daļas piekabēm, celtņi, un jūras platformas izmanto šo metodi, lai nodrošinātu izturību skarbos apstākļos.

Kopumā, ūdensstikla liešana tiek izvēlēta nozarēs, kurās ir pieprasījums izturīgi dzelzs lējumi ar mērenām detaļām par saprātīgu cenu.
Tas konkurē ar smilšu liešanu, ja nepieciešama lielāka precizitāte vai tīkla formas detaļas, un tas konkurē ar silīcija dioksīda sola ieguldījumu liešanu, ja liela izmēra vai budžeta ierobežojumi padara pēdējo pārāk dārgu.

Salīdzinošā analīze

Salīdzinājumā ar citām liešanas metodēm, ūdens-stikla investīciju liešana ieņem vidusceļu:

Ūdens stikls vs Silica-Sol investīciju liešana:

Silīcija dioksīds (koloidālā silīcija dioksīda saistviela ar cirkona miltiem) rada vissmalkākās detaļas, labākā virsmas apdare (Ra tik zema kā 3–6 μm), un stingrākas pielaides (ISO CT4-CT6).
Lai arī, tas ir dārgāks: silīcija dioksīda šķīdumi un cirkona smiltis maksā ievērojami dārgāk, un process prasa liesmas izdegšanu un augstāku apdedzināšanas temperatūru.
Ūdens-stikla liešana, turpretī, ir rupjāka apdare (~Ra 6-12 μm) un plašākas pielaides (CT6-CT9), bet izmanto lētus materiālus un vienkāršāku atvasinājumu.
Ūdens stikla čaumalas mēdz būt stingrākas, apstrādājot pirms ieliešanas (pēc žāvēšanas tie ir ļoti stingri) un var būt biezāka, kas dod labumu smagas ielej.
Kopsavilkumā, silīcija dioksīds ir izvēlēts augstas precizitātes nodrošināšanai, mazas detaļas; ūdens stikls ir izvēlēts lielākam, izturīgi komponenti, kur var upurēt virsmas apdari.

Ūdens stikla investīciju liešana vs Smiltis Liešana:

Smilšu liešana (zaļas smiltis vai ķīmiski saistītas) ir viszemākās izmaksas, Elastīgākā veidņu izgatavošana lielām detaļām.

Lai arī, smilšu lējumiem ir ļoti raupjas virsmas (Ra > 25 μm, bieži 50–100 μm) un brīvas pielaides (ISO CT11 vai sliktāks).

Ūdens-stikla liešana nodrošina ievērojami labāku virsmu un precizitāti (kā minēts iepriekš) par augstākām izmaksām.

Ja smilšu liešanas detaļai nepieciešama plaša apstrāde vai remonts (kā serdeņu metināšana), var būt lētāk izmantot ūdens stiklu.

Arī, noteiktas sarežģītas formas (plānas sienas, iekšējie tukšumi) ir cietas vai neiespējamas smiltīs bez serdeņiem; ūdens stikls viegli rada šādas formas.

Kompromiss ir tāds, ka smilšu liešanas skalas ir labākas, lai iegūtu īpaši lielu apjomu (presformas vai veidnes, kuras var izmantot daudzas reizes),

tā kā ūdens stikls ir ierobežots līdz ap 150 kg uz vienu veidni, un ir nepieciešami vairāku dienu cikli.

Korpusa izturība un termiskā izturēšanās:

Ūdens stikla čaulas sastāv no kausēta silīcija dioksīda slāņiem, kas ir nedaudz mazāk ugunsizturīgi nekā cirkona vai alumīnija oksīda slāņi, ko bieži izmanto silīcija dioksīda čaulās.

Tas nozīmē, ka ūdens-stikla korpusiem parasti ir zemāka maksimālā darba temperatūra, un tas var nodrošināt lielāku metāla un čaumalas reakciju ļoti karstā lejā..

Praksē, tomēr, abas metodes rada apvalkus, kas viegli iztur tērauda/dzelzs liešanas temperatūru.

Spēka ziņā, gan silīcija dioksīda, gan ūdens stikla čaulas pēc apdedzināšanas ir stingras, bet silīcija dioksīds var saglabāt struktūras integritāti augstākā temperatūrā.

Labākie lietošanas gadījumi:

Labāko lietojumu apkopojums, ūdens-stikla liešana ir ideāli piemērota vidējas līdz lielas tērauda/dzelzs daļas, kur augsta precizitāte nav kritiska,

piemēram, sūkņu korpusi, zobratu sagataves, smagās tehnikas daļas, un jebkura sastāvdaļa, kur uzliešanas funkcijas ietaupa metināšanu.

Silīcija dioksīds ir vislabāk piemērots mazas līdz vidējas augstas precizitātes detaļas (kosmosa sastāvdaļas, rotaslietas, medicīniskie implanti, mazas nerūsējošās detaļas).

Zaļās smilšu liešanas uzvaras par masīvas smagas daļas vai īpaši lieli apjomi, kur nav nepieciešamas stingras detaļas (piemēram,. lieli korpusi, motora bloki, sūkņu korpusi vairumā).

Tālāk esošajā tabulā ir izcelti daži salīdzinošie rādītāji:

• Virsmas raupjums (tipisks Ra): Silīcija dioksīds ~3–6 μm; ūdens stikls ~6–12 μm; zaļās smiltis >25 μm.
• Izmēru tolerance: Silīcija dioksīds ISO CT4–CT6; ūdens stikls ~CT6–CT9; zaļās smiltis CT11–CT12 (ļoti vaļīgs).
• Materiālo izmaksas: Zems smiltīm, mērens ūdens glāzei, augsts silīcija dioksīdam. Nātrija silikāta saistviela ir ļoti lēta, tā kā koloidālā silīcija dioksīda saistviela ir dārga.
• Korpusa stiprums: Piemērots silīcija dioksīdam ar augstu T, mērena ūdens glāzei. Cirkona/alumīnija čaulas (silīcija dioksīds) ir augstāka ugunsizturība.
• Ražošanas mērogs: Ūdens stikls ir piemērots maziem un vidējiem tilpumiem (desmitiem līdz tūkstošiem gadā), īpaši, ja daļas ir smagas. Silīcija dioksīds ir piemērots maziem/precīziem braucieniem; smiltis ir piemērotas lieliem apjomiem.

Kopumā, ūdens-stikla liešanas tilti: tas piedāvā labāka kontrole un apdare nekā smilšu liešana, bet zemākas izmaksas nekā silīcija dioksīds.

Ja dizaina prasības ir mērenas un budžeti ir ierobežoti, bieži vien tā ir visekonomiskākā precizitātes tehnika.

Secinājums

Ūdens stikls (nātrija silikāts) investīciju liešana ir a rentabls precizitātes liešana process optimizēts melnajiem metāliem, sarežģītas sastāvdaļas.

Izmantojot lētas saistvielas un smiltis, tas ļauj ražotājiem sasniegt gandrīz tīkla formas tērauda un dzelzs detaļas ar saprātīgām pielaidēm (ISO CT7-CT9) un beidz (Ra ≈6–12 μm) par nelielu daļu no silīcija dioksīda-sola liešanas izmaksām.

Procesa stiprās puses ir tā materiālā ekonomija, spēcīga apvalka stingrība, un spēja radīt sarežģītas ģeometrijas bez kodola sabrukšanas.

Tās galvenie ierobežojumi ir raupjāka virsmas apdare un zemāka stabilitāte augstā temperatūrā, kas ierobežo to līdz vidējai precizitātei, lieljaudas lietojumprogrammas.

Gaidāms, ūdens stikla liešana joprojām ir aktuāla tādiem lietojumiem kā mašīnas, automobiļu mezgli,

lauksaimniecības un celtniecības tehnika, un visas detaļas, kas gūst labumu no laba detaļu un izmaksu kompromisa.

Pastāvīgi uzlabojumi (piemēram, optimizēti silikātu sastāvi un automatizēts apvalka pārklājums) var nedaudz paaugstināt tā precizitāti.

Tomēr, inženieriem rūpīgi jāsaskaņo apstrādājamās daļas: izmantojiet ūdens glāzi, kad tērauda/dzelzs sarežģītība un ekonomija dominējošās prasības,

silīcija dioksīds, kad īpaši smalkas detaļas vai īpaši sakausējumi ir vajadzīgas, un smiltis kad milzīgais apjoms vai izmērs ignorēt precizitāti.

Kopumā, ūdens-stikla investīciju liešana ir nobriedis, labi saprotama tehnika.

Tā turpmāku izmantošanu veicina globālais pieprasījums pēc spēcīga, sarežģītas formas metāla detaļas ar mērenām pielaidēm un konkurētspējīgām izmaksām.

Pareiza ķīmijas un procesa kontroles pielietošana un rūpīga pārbaude nodrošina konsekventu rezultātu, augstas kvalitātes lējumi visdažādākajām rūpnieciskajām vajadzībām.

Šis ir ideāla izvēle jūsu ražošanas vajadzībām, ja jums nepieciešama augstas kvalitātes ūdens stikla investīciju liešana pakalpojumus.

Sazinieties ar mums šodien!