Waterglasinvesteringsgieten (Ook bekend als natriumsilicaat gieten) is een vorm van giet met verloren wax die een in water oplosbaar natriumsilicaatbindmiddel in de keramische schaal gebruikt.
Als een van de twee belangrijkste methoden voor het casten van investeringen (de andere is silica sol), Het biedt een balans van precisie en kosteneffectiviteit.
Afkomstig van traditionele verloren-waxtechnieken in Azië en Europa, Gietgieten van waterslijsten kreeg industriële tractie in de 20e eeuw toen gieterijen een goedkoper alternatief zochten voor colloïdaal-silica-processen.
Door gebruikelijke materialen te gebruiken (kwarts- of silica -zand met alkali -silicaatbindmiddelen), Dit proces is goed geschikt voor medium-precisie, onderdelen met hoge complexiteit waar budgetten strakker zijn.
Typische gietstukken in waterglas variëren van een paar honderd gram tot 150 kg, met maximale afmetingen rond 1 m, waardoor het ideaal is voor groter, kostengevoelige componenten.
Wat is het gieten van waterglasinvestering?
Waterglasgieten is een variant van precisie -investering (Wax verloren) casting waarin natriumsilicaat ("waterglas") Dient als het keramische bindmiddel.
In de praktijk, was (of kunststof) Patronen worden gemaakt en geassembleerd in een boom.
De patronen zijn herhaaldelijk gecoat in een slurry van fijne refractaire deeltjes gebonden in natriumsilicaatoplossing, vervolgens bedekt met geleidelijk grovere stucwerklagen om de schaal op te bouwen.
Zodra de schaal geneest, De was is gesmolten of gekookt, Een holle schimmelholte verlaten. Gesmolten metaal (Typisch stalen of ijzeren legeringen) wordt in deze keramische schaal gegoten.
Na stolling, De schaal is gebroken om het gegoten gedeelte te onthullen. Kort, Water-glazen investering casting "investeert" een wasmeester in een keramiek op basis van natriumsilicaat om de schimmel te vormen.
Vergeleken met casting met silica-sol-investering (die colloïdaal silica en zandgebaseerde zand gebruikt), De methode waterglas verhandelt enige oppervlaktekwaliteit voor lagere materiaalkosten en eenvoudiger verwerking.
Waarom waterglas gebruiken?
Waterglasgast is populair omdat het vermindert de kosten en verwerking ten opzichte van andere precisiemethoden.
Het natriumsilicaatbindmiddel en conventionele siliciumzanden zijn goedkoop en gemakkelijk te hanteren, Dus gereedschap en materialen kosten veel minder dan voor colloïdale silica-schelpen.
Bijvoorbeeld, Waterslijsystemen vermijden de hoge kosten van silica-sol en specialiteitzanden, Lagere beleggingskosten per deel opleveren.
Het proces ook elimineert veel secundaire bewerkingen: Onderdelen komen uit de buurt (vaak weinig lassen of bewerking vereisen).
In de praktijk, Gietgieten van waterslijsten kunnen zeer complexe geometrieën vastleggen (met ondersneden en dunne web) zonder kernen, vereenvoudiging van het ontwerp.
Volgens bronnen uit de industrie, Gietaanbiedingen van waterglas "Complex ontwerp zonder trekhoeken" En "Hogere nauwkeurigheid vergeleken met zandgieten",
Terwijl u de dure kernen vermijdt, mallen, of lassments die veel grote zandgoten onderdelen nodig hebben.
Deze flexibiliteit maakt het aantrekkelijk voor Kleine-tot-medium productieruns waar de gereedschapskosten moeten worden geminimaliseerd.
Tegelijkertijd, watertanden zijn over het algemeen nauwkeuriger dan zandgieten.
Typische dimensionale toleranties liggen in het bereik van ISO CT6-CT9, Ruwweg bijpassende fijne zand-cast tolerantieklassen of lagere investeringscastingklassen.
Oppervlakte -afwerkingen zijn overeenkomstig gematigd: op volgorde van RA ~ 6-12 μm (Ze zijn 250-500 μT),
Beter dan groen zandgieten maar ruwer dan investeringsafgieten van silica-sol.
Kort, Gietgieten van waterslijsten wordt gekozen wanneer men de complexe vormen nodig heeft en het secundaire werk van verloren wax gieten verminderd,
Maar een strakkere budget of grotere omvang maakt het hogere kosten-silica-sol-proces onpraktisch.
Procesoverzicht
Waterglas investeringsgieten volgt de algemene verloren-wax procedure met enkele verschillen in schimmelmaterialen:
Waxpatroon en boommontage.
Er wordt een masterpatroon geproduceerd (door spuitgieten, 3D-afdrukken, of hand beeldhouwen) en een patroon dobbelsteen/mal gemaakt indien nodig.
Wax replica's van het onderdeel zijn gemaakt van deze master. Meerdere waspatronen zijn dan geassembleerd op een gemeenschappelijke sprue (Een "boom" vormen) Wax poorten en feeders gebruiken.
Dit waxcluster zal veel gietstukken vormen in één giet. De wasoppervlakken zijn "gekleed" om naden of defecten te verwijderen, Een zo verzonken afwerking op elk patroon oplevert.
Shell -gebouw (Keramische coating).
De wasmontage wordt herhaaldelijk gedompeld in een vuurvaste slurry van zeer fijn zand of zirkoonmeel gesuspendeerd in een verdunde natriumsilicaatoplossing.
Elke dip bedekt de was in een dunne keramische laag (Vaak 0,5-1 mm) Voordat u stuct met grover zand.
Na het aftappen van overtollige slurry, A stucwerklaag (Grotere silica zandkorrels) wordt aangebracht door te gieten of gefluïdeerd bed om te binden aan de plakkerige slurry.
Het cluster mag dan harden (Vaak aan de lucht gedroogd of met lage verwarming genezen). Deze coatdrogcyclus wordt meestal herhaald 4–7 keer Om de noodzakelijke schaaldikte te bereiken (Meestal 5-15 mm totaal).
Tijdens deze reeks, Latere jassen gebruiken grovere en soms verschillende vuurvaste handelingen (bijv. fijn silica eerste jassen voor detail, grof kwartszand in ruglagen) Om de sterkte en de permeabiliteit te maximaliseren.
In waterglasprocessen, Quartz/gefuseerd silica-zand en alumino-silicaten zijn veel voorkomende vuurvastheid. De hele schaal is eindelijk grondig gedroogd (Soms in vochtige ovens) Om vocht te verwijderen.
Verdwijn en schieten.
De geharde keramische schaal wordt door De was smelten uit de mal.
In tegenstelling tot silica-sol-shells (die doorgaans was uitbranden in een burn -outoven of met vlam), waterglasschalen zijn vaak ondergedompeld in heet water of blootgesteld aan stoom om de was te smelten.
Het doel is om de was snel op te ruimen en tegelijkertijd de schaalstress te minimaliseren (Natriumsilicaatschelpen zijn stijver wanneer het koud is).
Na het verdraaien, de schaal is ontslagen (gesinterd) bij hoge temperatuur (Vaak 800-1000 ° C) Om het keramiek te versterken en eventuele resterende organica uit te branden.
Dit zorgt er ook voor dat het natriumsilicaatbindmiddel sinteert en gedeeltelijk vitrificeert, Een rigide vormen, gas-permeabele schimmel.
Metaal gieten.
Gesmolten metaal wordt op de gebruikelijke manier in de voorverwarmde schaal gegoten. Omdat waterslijzen van waterglas conventioneel siliciumzanden gebruiken, Hun warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid zijn vergelijkbaar met zandvormen.
De schaal ondersteunt het metaal tot stolling (met minimale krimpholtes als risers worden gebruikt).
Verwijdering en afwerking van shell.
Eens solide, De keramische schaal wordt op mechanische middelen verwijderd (bijv. schotstoot, trillingen of hameren) Om de gegoten delen te onthullen.
Rest Quartz -zand wordt opgeruimd. De gietboom wordt uit elkaar gesneden, en poorten en risers worden bijgesneden.
Eind- afwerking Kan malen omvatten, CNC-bewerking, En oppervlaktebehandelingen indien nodig.
Omdat de initiële shell -afwerking gematigd is, Afgietsels van waterslijsten vereisen vaak wat oppervlakte-slijpen of bewerking, Maar minder dan gietstukken in groene zand.
Cruciaal, Het waterglasproces verschilt van een silica-sol-proces voornamelijk in Binder en dewax -methode.
In waterglas gieten, natriumsilicaat (alkalililicaat) Sets door te drogen en te genezen, terwijl silica-sol (colloïdaal silica) Shells verharden voornamelijk door gelering.
Uitwixing wordt uitgevoerd met heet water (A Natte dewax) in plaats van vlammen. Deze verschillen beïnvloeden cyclustijd en kwaliteit.
Bijvoorbeeld, Wet-gedewax is zachter op brosse schelpen, Maar het vereist afvalwaterafhandeling. Ook, Waterglasschalen hebben over het algemeen een lagere thermische stabiliteit dan zirkoonbevattende silica-sol-schalen, Zoals hieronder besproken.
Binderysteem
Het binder in waterglas is gieten Natriumsilicaatoplossing (kwaadaardig na₂oi · riem). Chemisch, Waterglas is zeer alkalisch (Ph ~ 11–13) en gemaakt met een bepaalde silica-soda-verhouding.
Typische formuleringen variëren van een 2:1 naar 3.3:1 Sio₂:Na₂o gewichtsverhouding (vaak uitgedrukt door module, bijv. M = 2.0 betekent over 2.3 onderdelen sio₂ per na₂o).
De eigenschappen van de verhouding en vaste stoffen Content Controle -eigenschappen. Lagere verhoudingen (Meer na₂o) Geef een meer vloeiende slurry en snellere set-on drying, Maar ook een meer hygroscopisch en lager-refractoriness binder.
Hogere verhoudingen (Meer Sio₂) Verhoog de warmtebestendigheid en lagere pH.
Waterglas is waterdun (Viscositeit vergelijkbaar met water) en genezingen door verdamping en milde hitte. Terwijl het droogt, Het vormt een rigide amorf silicaatglasnetwerk.
Het bindmiddel is hygroscopisch, Dus schelpen moeten grondig worden gedroogd voordat ze vuren of blootstelling aan vochtige lucht of water, of ze kunnen opnieuw worden verzachten en degraderen.
In dienst, Restvocht kan leiden tot stoomzakken of porositeit als metaal te heet wordt gegoten. Het uithardingsfase omvat meestal bakken bij 100-200 ° C om de schaal volledig te verharden en vocht af te rijden.
Voordelen van natriumsilicaatbinders omvatten hun lage kosten, Onbeperkt "houdbaarheid", en gebruiksgemak (Geen giftige oplosmiddelen of zuurkatalysatoren).
Ze ingesteld door eenvoudig drogen (of met een zoutbehuizing) en leveren zeer stijve schelpen op.
Echter, Beperkingen bestaan: Hun hoge alkaliteit kan vuurvaste korrels of metaal aanvallen (vooral aluminium, Veroorzaken van gasopname), en hun glazige aard geeft een lagere sterkte van hoge temperatuur dan schalen met silica-solle.
In het algemeen, Waterglasschalen verzachten indien verwarmd boven ~ 800 - 900 ° C, Dus ze passen bij stalen/ijzeren legeringen, maar zijn marginaal voor zeer hot-casting legeringen.
Ondanks dit, natriumsilicaat blijft een bewezen bindmiddel in de industrie. Het is een van de drie conventionele bindmiddelen (Samen met ethylsilicaat en colloïdaal silica) vaak aangehaald voor het maken van investeringsvormen.
Shell -materialen en constructietechnieken
De schaal voor het gieten van waterglas is bijna volledig gebouwd Voorziening op basis van silica. In de praktijk, De primaire materialen zijn Silica of kwartszand (gesmolten of kristallijn), mogelijk gemengd met alumino-silicaten.
Typische deeltjesgroottes voor prime (prima) Lagen kunnen 100–200 mesh zijn (75–150 μm) Om detail vast te leggen, Terwijl back -upjassen grover zand gebruiken (bijv. 30–60 gaas).
Zirkoon wordt zelden gebruikt in waterslijsten (In tegenstelling tot silica-sol-shells) Vanwege de kosten - in plaats daarvan, goedkoper siliciumzanden worden gebruikt.
Feerere aluminiumoxide of titania -bloem kan worden toegevoegd om de thermische schokweerstand te verbeteren, Maar de basis is silica.
PH -controle is cruciaal in de slurry. Het natriumsilicaatbindmiddel is erg alkalisch, zo vaak een kleine hoeveelheid van buffer of zout (zoals natriumbicarbonaat) wordt toegevoegd om de geltijd aan te passen en onmiddellijke remedie te voorkomen.
Fabrikanten bewaken de pH (Vaak rond 11-12) en viscositeit om een consistente coatingdikte te garanderen. Overdreven hoge alkaliteit kan ervoor zorgen dat de eerste laag voortijdig op de was wordt gel.
In de praktijk, Gebruik van waterslijsten 4 naar 7 coatinglagen (Prime Coat plus verschillende door stucwerk gesteunde jassen).
Bijvoorbeeld, Een eerste dip in een fijn silicarurry wordt gevolgd door stuccoing met fijn kwartszand (Deze "prime jas" vergrendelt in patroondetail).
Latere lagen gebruiken geleidelijk grover zand om kracht op te bouwen. Elke coating moet drogen (Vaak 1-2 uur bij kamertemperatuur of sneller in een laagverwarming oven) voor de volgende jas.
De uiteindelijke schaaldikte is meestal in de orde van 5-15 mm totaal.
Tijdens het drogen, Temperatuur en vochtigheid worden zorgvuldig geregeld - te snel drogen kan de schaal kraken, Terwijl te langzaam drogen loopt of vervorming kan veroorzaken.
Vergeleken met silica-sol-shells, waterglasschalen zijn meestal sterk maar minder refractair.
Gesmolten silicagloegen geven een behoorlijke hete sterkte tot ~ 900 ° C, Maar verder kan het natriumsilicaatglasnetwerk beginnen te verzachten.
Daarentegen, Silica-Sol-schelpen gebruiken vaak zirkoon- en aluminiumoxidelagen die hierboven stabiel blijven 1200 °C.
Met andere woorden, Silica-Sol-schimmels kunnen beter de hogere stroomtemperaturen van superlegeringen weerstaan, Terwijl waterslijstenen meestal beperkt zijn tot staal- en ijzers.
Metalen en compatibiliteit gieten
Gietgieten uit het waterglas blinkt uit met gewone ijzers legeringen. Typisch staalsocume omvatten koolstofstaal, laag- en staalmakerij, hittebestendig roestvrij staal, en mangaan staal.
Giet ijzers (grijs en ductiel) zijn ook vaak gegoten. Deze legeringen kunnen in het bereik van 1400-1600 ° C worden gegoten zonder de silica -schaal te beschadigen (met de juiste warmteschema's).
In werkelijkheid, waterglas is vooral populair voor Draag onderdelen en zware componenten gemaakt van staal, waar de extra shell -kracht (Vergeleken met zandcast) en complexiteit loont.
Waterglas is minder geschikt voor reactieve of lichte metalen. Aluminium en magnesiumlegeringen, Bijvoorbeeld, vereist erg droog, schone schelpen.
Elke vocht of frisdrank in de schaal kan waterstofporositeit in aluminium genereren of oxidatie veroorzaken.
Titanium en andere reactieve legeringen vereisen meestal silica-sol of keramische shell-systemen (of vacuüm smelten) Omdat waterglazen schelpen niet de vereiste inertie of zuiverheid hebben.
(Praktisch, Lost-wax gieten van titanium wordt bijna uitsluitend gedaan met refractaire zirkoon/aluminiumoxide-shell-systemen, Geen waterglas.)
Dus, Metallurgische compatibiliteit is een belangrijke overweging: Waterglas wordt gekozen wanneer het gegoten metaal compatibel is met silica (ijzerstelsels) en de proceseconomie is nodig.
In termen van metallurgie, Waterglasschalen kunnen de gietkwaliteit beïnvloeden.
Bijvoorbeeld, Koolstofstaal kan een lichte carburisatie ondergaan op het schaalinterface van de schaal als het wordt bedoeld met aangezuurd water, Dus neutraal water wordt gebruikt.
Gaspermeabiliteit van het keramiek helpt bij het ontluchten van waterstof en gas; Echter, Elke onvoldoende dewax of vocht kan gasporositeit veroorzaken.
Krimpporositeit wordt zoals gewoonlijk beheerd via risers en ventilatieopeningen.
In het algemeen, Afgieten van waterslijsten gedragen zich metallurgisch als andere precisie gietstukken van hetzelfde metaal-de shell chemie heeft een minimaal legeringseffect, maar kan de oppervlakte-decarburisatie enigszins veranderen.
Juiste procesbesturing (zoals vacuüm of inert-atmosfeer die voor bepaalde staalsemonie stroomt) Kan indien nodig worden toegepast, maar zijn onafhankelijk van het bindertype.
Maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking
Waterglazen investeringsafgietingen bereiken matige precisie. Dimensionaal toleranties zijn meestal ISO CT7-CT9 voor algemene dimensies. (Voor fijne muren, Tolerantie kan ontspannen tot CT9 of CT10.)
Om dit in perspectief te plaatsen, ISO CT7 op een 50 MM -functie maakt ongeveer ± 0,10 mm afwijking mogelijk, terwijl CT6 ± 0,06 mm zou zijn.
In de praktijk, Kleine delen en goed gecontroleerde processen kunnen CT6-CT7 benaderen,
Maar grotere of complexere gietstukken bevinden zich vaak in het CT8-CT9-bereik.
Dit is vergelijkbaar met fijne zandgastoleranties.
Daarentegen, High-end silica-sol-gietstukken kunnen CT4-CT6 bereiken op kleine afmetingen, Dus waterglas is minder nauwkeurig bij ongeveer één tolerantiekwaliteit.
Kwaliteitsbewuste winkels zullen de toleranties specificeren op basis van ISO 8062, vaak "CT8" opmerken als een basislijn voor waterglasprocessen.
Oppervlakteafwerking is ook grover dan silica-sol maar soepeler dan zandgast. Typisch oppervlakteruwheid voor gietstukken in waterglas is in de orde van RA 6-12 μm (250–500 min).
Eén gieterij meldde dat gietstukken in het water ruwweg ra = bereikten = 12.5 μm in vergelijkingstests. In tegenstelling, Silica-sol-onderdelen kunnen RA 3-6 μm bereiken.
De hogere ruwheid van waterglas is te wijten aan de grotere korrelgroottes in de schaal en de aard van het natriumsilicaat-bindmiddel.
Factoren die van invloed zijn op de afwerking zijn inhoud van de slurry vaste stoffen, Stucco korrelgrootte, schaaldikte, en patroonkwaliteit.
Bijvoorbeeld, fijnere prime-coats en extra prime-lagen kunnen de oppervlaktekwaliteit verbeteren.
Toch, Ontwerpers moeten een ruwer eerste oppervlak verwachten: Typische gietstukken hebben vaak licht slijpen of bewerking nodig om gladheid rond RA 3-6 μm te bereiken voor kritische oppervlakken.
Om de nauwkeurigheid te beheren, De meeste winkels gebruiken dimensionale inspectie (remklauwen, CMM, meters) op eerste delen en productiemonsters.
Omdat het waspatroon en de boom enige variabiliteit introduceren, Zorgvuldige lay -out en krimpcompensatie zijn nodig.
De coëfficiënten van thermische samentrekking voor staal (over 1.6 mm/m · 100 ° C) worden gebruikt om patronen te schalen. Procesdocumentatie definieert krimpfactoren en toleranties per ISO.
Kwaliteitscontrole en inspectie
Kwaliteitscontrole in gietspiegels met waterslijsten andere gieterijdisciplines. Kritieke stappen worden in meerdere fasen geïnspecteerd:
- Shell -inspectie: Voordat u giet, Shells worden onderzocht op scheuren, blaren, of onvolledige coating.
Aannemers meten de schaaldikte vaak met ultrasone meters en verifiëren dat elke laag uniform is. Alle delaminatie of gaten kunnen gietdefecten veroorzaken.
Containers van natte slurry worden gecontroleerd op pH en vaste stoffen; Variaties kunnen zwakke schelpen produceren. Drogerovens worden gecontroleerd op zelfs warmteverdeling. - Dimensionale controles: Na shake-out en afwerking, gietstukken worden gemeten tegen ontwerpafmetingen.
Onderdelen uit de eerste handel ondergaan meestal CMM-inspectie om kritische dimensies te verifiëren tot binnen de opgegeven tolerantieklasse (bijv. ISO CT8).
Eenvoudige meterblokken of plugmeters worden gebruikt voor gatdiameters. Omdat de boomhek en de wax krimp kleine fouten toevoegen, Het is gebruikelijk om de masterafmetingen van het patroon aan te passen als Runout optreedt. - Defectdetectie: Afgietsels van waterslijsten kunnen lijden aan defecten zoals gasporositeit, insluitsels, of Shell Fusion -defecten.
Gemeenschappelijke inspectiemethoden zijn onder meer röntgenfoto/radiografie (om interne holtes of insluitsels te vinden), fluorescerende penetrant (voor oppervlaktescheuren en porositeit), en magnetische deeltjes testen (voor ijzerhandel).
Waar nodig, druktests of stroomtests worden toegepast. Metallurgische analyse (macro -etsen, microfoto's) kan worden gebruikt tijdens procesontwikkeling.
Alle testen moeten referentiestandaarden (bijv. ASTM E165 voor penetrant, ASTM E446 voor radiografie) om acceptatie te definiëren. - Procesdocumentatie: Strikte traceerbaarheid wordt gehandhaafd op afgietsels van waterglas. Records omvatten slurry mix -verhoudingen, genezingsprogramma's, en oventijden.
Veel gieterijen gebruiken in-process checklists (Temperatuurlogboeken voor daden ovens, Vochtige logboeken voor droogkamers, en logboeken voor bindmiddel).
Voor onderdelen met een hoge betrouwbaarheid (bijv. onderdelen uit de lucht- en ruimtevaart), Een volledige warmtecode en chemische/fysische certificering vergezellen het onderdeel.
ISO 9001 of NADCAP -normen kunnen documentatie regelen in kritieke industrieën.
Algemeen, De besturingsfilosofie is om elke stap te standaardiseren, zodat elke castingfout kan worden gevolgd naar de oorzaak van de oorzaak (bijv. een onstabiele slurry of een gemiste droogcyclus).
Economische overwegingen
Waterglas verloren wax gieten wordt gewaardeerd kosteneffectiviteit In geschikte toepassingen. Belangrijke economische factoren omvatten materiële kosten, werk, fietstijd, en opbrengst:
- Materialen: Natriumsilicaatbindmiddel en kwartszand zijn goedkoop in vergelijking met colloïdaal silica en zirkon.
Bijvoorbeeld, Natriumsilicaatoplossing kan enkele cent per kilogram kosten, Terwijl colloïdale silicabindmiddelen een orde van grootte meer kosten.
De gebruikte zouten of versnellers zijn minimaal. Waspatronen (vooral als 3D-geprinte) Voeg kosten toe, Maar de opbrengst is hoog.
Er is wat schroot keramisch afval (gebroken schaal) Maar het kan vaak worden gerecycled als zand. Algemeen, Verbruiksartikelen zijn goedkoop. - Arbeids- en verwerkingstijd: Het bouwen van een water met waterglas is arbeidsintensief, vereisen meerdere dips en droogcycli.
Cyclustijden van 24–72 uur Van waxboom tot giet zijn typisch (sneller dan hoge-temp silica-sol die langere genezingen kan duren).
De natte dewax -stap is langer (onderdompeling versus open vlamverbranding), Maar dit is meestal een overnachting. Arbeid is nodig voor patroonvoorbereiding, Coating/Stucco -operaties, en shakeout.
Ondanks dit, De lagere gereedschapskosten en lagere bewerking compenseerden vaak hogere arbeid.
In een kostenmodel, Waterglas kan concurrerend zijn wanneer de deelvolumes een paar honderd per jaar overschrijden, vooral voor zware of complexe onderdelen die erg duur zouden zijn in zand of die casting. - Doorvoer: Enkelvoudige lijnen met waterglas kunnen continu draaien, Maar elke build (Shell Loading, bedrog, vuur, schenken, knock-out) behandelt alleen de delen op die boom.
Doorvoer is gematigd; paar honderden kilogram gietstukken per batch kunnen normaal zijn. Echter, Er bestaat automatisering voor waxinjectie en schell spuiten.
De beperkende stap is vaak bedoeld en schieten, die batchovens kunnen zijn met gedefinieerde belastingen. Effectieve planning (staken bomen) kan het gebruik verbeteren. - Opbrengst en schroot: Omdat het proces precies is, Schrootpercentages kunnen laag zijn als ze worden gecontroleerd. Echter, Elke shell-scheur of metaallekken levert een totaal verlies van die gieters op.
Fouten als gevolg van shell -defecten (bijv. Cracking na de weg) worden geminimaliseerd door strakke procescontrole.
Vergeleken met zandgieten, Waterglas heeft over het algemeen een hogere opbrengst, omdat onderdelen gemakkelijker te reinigen en bijna netvorm zijn.
Vergeleken met silica sol, opbrengst is vergelijkbaar of iets lager (Silica-Sol-schelpen kunnen meer vergevingsgezind zijn voor problemen met dewax).
Een ruw Kostenvergelijking zou kunnen aantonen dat gieten in het water kan zijn 50–70% goedkoper per deel dan silica-sol-gieting voor stalen onderdelen met medium-precisie,
vanwege lager materiaal- en gereedschapskosten, zij het met een bescheiden verlies van oppervlaktekwaliteit.
Het is duurder dan goedkope zandgieten per eenheid, Maar omdat de uiteindelijke onderdelen veel minder bewerking nodig hebben, de Totaal afgewerkte deelkosten kan concurrerend zijn.
Kort, Gietglas in waterglas stelt bedrijven in staat om de kosten van machineuren te verplaatsen naar het verwerken van tijd,
wat vaak voordelig is voor onderdelen die complex of laag volume genoeg zijn dat toegewijde gereedschap niet gerechtvaardigd is.
Industriële toepassingen
Water-glas investeringsgieten vindt zijn niche in zware en complexe componenten In verschillende industrieën. Opmerkelijke toepassingen omvatten:
- Machines en zwaar apparatuur: Componenten voor mijnbouw, olie & gas, en bouwmachines gebruiken vaak gieten in het waterglas.
Bijvoorbeeld, versnellingen, pompbehuizingen, kleppen, en waaiers in deze sectoren profiteren van de sterkte van staal en de geometrische vrijheid van investeringsuitgieten.
Waterglasgast roestvrijstalen kleppijpaanpassing - Agrarische delen: Onderdelen zoals tractorbehuizingen, ploegcomponenten, en zware bandapparatuurverbindingen worden op deze manier gemaakt.
Het vermogen om ductiel ijzer of stalen vormen met lage legering te werpen (bijv. helmstokonderdelen, zaadboorplaten) met ingewikkelde profielen is een belangrijk voordeel. - Automobiel: Hoewel niet gebruikelijk voor in massa geproduceerde auto-onderdelen, Waterglasgast wordt gebruikt in laagvolume auto- of vrachtwagencomponenten (bijv. Kleine partijen stuurknokkels, zware ophangingsarmen, Remcomponenten voor specialistische voertuigen).
De precisie overtreft zandgieten voor kritieke fitonderdelen, maar blijft kosteneffectief voor matige runs. - Industriële kleppen en pompen: Gietijzer- en stalen kleppen, pomplichamen, en flenzen komen vaak uit investeringsmogels van waterglas.
Deze delen hebben complexe interne doorgangen en een goede oppervlakteafwerking nodig (Om lekkage te voorkomen) -Waterkleints met waterglasgieten Kleppen klaar voor bewerking zonder kernen. - Constructie en architecturale gietstukken: Af en toe, Decoratieve of structurele ijzer/staalelementen (Als flenzen, hardware, of sierlijke steunen) worden gegoten via waterglas.
Het proces kan fijne artistieke details vastleggen terwijl je betaalbaar zand gebruikt, waardoor het geschikt is voor speciale gietstukken (bijv. bronzen vervanging in architecturale elementen). - Offshore en maritieme componenten: Zoals vermeld door bronnen in de branche, Onderdelen voor aanhangwagens, kranen, en mariene rigs gebruiken deze methode voor duurzaamheid in harde omgevingen.
Algemeen, Gietgieten van waterslijsten wordt gekozen in industrieën die eisen Robuuste ferro -gietstukken met matige details tegen redelijke kosten.
Het concurreert met zandcasting wanneer een hogere nauwkeurigheid of netvormige details vereist is, En het concurreert met casting met silica-sol-investering wanneer grote omvang of budgetbeperkingen de laatste te duur maken.
Vergelijkende analyse
Vergeleken met andere gietmethoden, Waterglas investeringsgieten bezet een middenweg:
Waterglas vs Silica-Sol Investment Casting:
Silica-sol (colloïdaal-silica bindmiddel met zirkoonmeel) produceert het beste detail, Beste oppervlakte -afwerking (Ra zo laag als 3-6 μm), en strakkere toleranties (ISO CT4-CT6).
Echter, het is duurder: Silica Sol -oplossingen en zirkoonzanden kosten aanzienlijk meer, En het proces vereist vlambrandwonden en hogere schiettemperaturen.
Watergieten giet, daarentegen, heeft een grovere afwerking (~ Ra 6–12 μm) en bredere toleranties (CT6-CT9), maar maakt gebruik van goedkope materialen en een eenvoudiger dauw.
Waterglasschalen zijn ook meestal sterker in de hantering voordat u giet (Ze zijn erg rigide na het drogen) en kan dikker zijn, die voor ten goede komt, giet.
Samengevat, Silica-sol wordt gekozen voor zeer nauwkeurigheid, kleine onderdelen; waterglas wordt gekozen voor groter, stoere componenten waar de oppervlakteafwerking kan worden opgeofferd.
Waterglasinvesteringsgieten versus Zand Gieten:
Zandgieten (groen zand of chemisch gebonden) is de laagste kosten, Meest flexibele mal voor grote delen.
Echter, Zandgietstukken hebben zeer ruwe oppervlakken (Ra > 25 urn, Vaak 50-100 μm) en losse toleranties (ISO CT11 of erger).
Gietgieten van waterglas geeft een aanzienlijk beter oppervlak en nauwkeurigheid (Zoals hierboven opgemerkt) tegen hogere kosten.
Als een zandgoten onderdeel uitgebreide bewerking of reparatie vereist (zoals lassen in kernen), Het kan goedkoper zijn om waterglas te gebruiken.
Ook, Bepaalde complexe vormen (dunne muren, Interne leegten) zijn moeilijk of onmogelijk in zand zonder kernen; waterglas produceert gemakkelijk dergelijke vormen.
De afweging is dat zandgietschalen beter voor extreem hoog volume (sterfvormen of schimmels die vele malen kunnen worden gebruikt),
terwijl waterslijst beperkt is tot rond 150 kg per mal en vereist meerdaagse cycli.
Schaalsterkte en thermisch gedrag:
Waterglasschalen zijn samengesteld uit versmolten-silica-lagen, die iets minder vuurvast zijn dan de zirkoon- of aluminiumoxidelagen die vaak worden gebruikt in silica-sol-schalen.
Dit betekent dat waterslijsten meestal een lagere maximale servicetemperatuur hebben en mogelijk meer metaal-schilreactie mogelijk maken in zeer hete gieten.
In de praktijk, hoewel, Beide methoden produceren schalen die gemakkelijk bestand zijn tegen stalen/ijzeren giettemperaturen.
In termen van kracht, Zowel silica-sol- als waterglasschelpen zijn stijf na het vuren, Maar silica-sol kan de structurele integriteit bij hogere temperaturen handhaven.
Beste use cases:
Het samenvatten van beste toepassingen, Waterglas gieten is ideaal voor Gemiddelde tot grote stalen/ijzeren onderdelen waar een hoge precisie niet kritisch is,
zoals pompbehuizingen, versnellingsplannen, zware machineonderdelen, en elk onderdeel waar gegoten functies lassen opslaan.
Silica-sol is het beste voor Kleine-tot-medium zeer nauwkeurige onderdelen (onderdelen uit de lucht- en ruimtevaart, sieraden, medische implantaten, Kleine roestvrijstalen delen).
Green-zand casting wint voor Massieve zware delen of extreem grote volumes waar strakke details niet nodig zijn (bijv. Grote behuizingen, motorblokken, pomp omhulsels in bulk).
De onderstaande tabel benadrukt een paar vergelijkende statistieken:
- Oppervlakteruwheid (Typische RA): Silica-sol ~ 3-6 μm; waterglas ~ 6–12 μm; groene zand >25 urn.
- Dimensionale tolerantie: Silica-Sol ISO CT4-CT6; waterglas ~ CT6-CT9; groen zand CT11 - CT12 (erg los).
- Materiaalkosten: Laag voor zand, Matig voor waterslijst, hoog voor silica-sol. Natriumsilicaatbinder is erg goedkoop, Terwijl colloïdaal silica bindmiddel duur is.
- Shell kracht: Goed voor silica-sol bij hoge t, Matig voor waterglas. Zirkoon/aluminiumoxide schelpen (Silica-sol) hebben een hogere refractoriness.
- Productieschaal: Waterglas past kleine tot medium volumes (Tientallen tot duizenden per jaar), vooral als onderdelen zwaar zijn. Silica-sol-pakken kleine/precisie-runs; zand past grote volumes.
Algemeen, Gieten van waterslijsten een opening: het biedt aan Betere controle en afwerking dan zandgieten, Maar lagere kosten dan silica-sol.
Wanneer de ontwerpeisen gematigd zijn en budgetten worden beperkt, Het is vaak de meest economische precisietechniek.
Conclusie
Waterglas (natriumsilicaat) Investeringscasting is een kosteneffectief precisie gieten Proces geoptimaliseerd voor ferro, Complexe componenten.
Door goedkope bindmiddelen en zand te gebruiken, Het stelt fabrikanten in staat om stalen en ijzeren onderdelen van bijna netvormige vorm te bereiken met redelijke toleranties (ISO CT7-CT9) en afwerkingen (RA ≈6-12 μm) tegen een fractie van de kosten van silica-sol-casting.
De sterke punten van het proces zijn de materiële economie, Sterke schaalstijfheid, en vermogen om complexe geometrieën te produceren zonder instorting van kern.
De belangrijkste beperkingen zijn een ruwere oppervlakte-afwerking en een lagere stabiliteit van hoge temperatuur, die het tot medium-precisie beperken, zware toepassingen.
Kijk uit, Gietgieten van waterglas blijft relevant voor toepassingen zoals machines, Automotive subassemblies,
landbouw- en bouwapparatuur, en alle onderdelen die profiteren van een goed compromis van detail en kosten.
Voortdurende verbeteringen (zoals geoptimaliseerde silicaatformuleringen en geautomatiseerde shell -coating) kan zijn nauwkeurigheid iets hoger duwen.
Hoe dan ook, Ingenieurs moeten zorgvuldig onderdelen overeenkomen om te verwerken: Gebruik waterglas wanneer staal/ijzercomplexiteit en economie Domineer de vereisten,
Silica-sol wanneer Ultra-finale detail of speciale legeringen zijn nodig, en zand wanneer puur volume of grootte overtuigen precisie.
Algemeen, Investeringsuitgieten van waterglas is een volwassen, Goed begrepen techniek.
Het voortdurende gebruik ervan wordt gedreven door de wereldwijde vraag naar robuust, ingewikkeld gevormde metalen onderdelen tegen matige toleranties en concurrerende kosten.
Juiste toepassing van de chemie- en procescontroles - en grondige inspectie - levert consistent op, Hoogwaardige gietstukken voor een breed scala aan industriële behoeften.
DEZE is de perfecte keuze voor uw productiebehoeften als u van hoge kwaliteit nodig is Waterglasinvesteringsgieten diensten.
