Vannglassinvesteringsstøping (også kjent som natriumsilikatstøping) er en form for støping av tapt voks som bruker et vannløselig natriumsilikatbindemiddel i det keramiske skallet.
Som en av to hovedinvesteringsstøpemetoder (den andre er silika sol), Det gir en balanse mellom presisjon og kostnadseffektivitet.
Stammer fra tradisjonelle tapte voksteknikker i Asia og Europa, Vannglassstøping fikk industriell trekkraft på 1900-tallet da Foundries søkte et lavere kostnadsalternativ til kolloidale-silikaprosesser.
Ved å bruke vanlige materialer (kvarts eller silikasand med alkali silikatbindere), Denne prosessen er godt egnet for middels presisjon, høye kompleksitetsdeler der budsjettene er strammere.
Typiske vannglassstøping varierer fra noen hundre gram til 150 kg, med maksimale dimensjoner rundt 1 m, gjør det ideelt for større, kostnadsfølsomme komponenter.
Hva er støping av vannglassinvesteringer?
Vannglassstøping er en variant av presisjonsinvesteringer (Lost-wax) støping der natriumsilikat (“Vannglass”) fungerer som keramisk bindemiddel.
I praksis, voks (eller plast) mønstre lages og samles i et tre.
Mønstrene er gjentatte ganger belagt i en oppslemming av fine ildfaste partikler bundet i natriumsilikatløsning, deretter dekket med gradvis grovere stukkelag for å bygge opp skallet.
Når skallet herder, voksen smeltes eller kokes ut, etterlater et hul moldhulrom. Smeltet metall (Vanligvis stål- eller jernlegeringer) helles i dette keramiske skallet.
Etter størkning, skallet er ødelagt for å avsløre støpt del. Kort sagt, Vannglass Investering Casting "Invester" En voksmester i en natriumsilikatbasert keramikk for å danne formen.
Sammenlignet med silica-Sol Investment Casting (som bruker kolloidal silika og zirkonbasert sand), Vannglassmetoden handler noen overflatekvalitet for lavere materialkostnader og enklere behandling.
Hvorfor bruke vannglass?
Vannglassstøping er populært fordi det reduserer kostnad og behandling i forhold til andre presisjonsmetoder.
Natriumsilikatbindemiddelet og konvensjonell silikasand er billige og enkle å håndtere, Så verktøy og materialer koster mye mindre enn for kolloidale-silika-skjell.
For eksempel, Vannglasssystemer unngår høye utgifter til Silica Sol og spesialitetssand, gir lavere investeringskostnad per del.
Prosessen også eliminerer mange sekundære operasjoner: Deler kommer ut nær nettformet form (ofte krever lite sveising eller maskinering).
I praksis, Vannglassstøping kan fange veldig komplekse geometrier (med underskjær og tynne nett) uten kjerner, Forenkle design.
I følge bransjekilder, Vannglassstøpingstilbud “Kompleks design uten trekkvinkler” og “Høyere nøyaktighet sammenlignet med sandstøping”,
mens du unngår de dyre kjernene, Former, eller sveiser som mange store sandstøpte deler trenger.
Denne fleksibiliteten gjør den attraktiv for Små-til-medium produksjonskjøringer Hvor verktøykostnader må minimeres.
Samtidig, Vannglassdeler er generelt mer nøyaktig enn sandstøping.
Typiske dimensjonale toleranser er i området ISO CT6-CT9, Grovt matchende fine sandstøpte toleranseklasser eller lavere investeringskurseklasser.
Overflatebehandlinger er tilsvarende moderat: på bestilling av Ra ~ 6-12 μm (De er 250–500 μT),
Bedre enn grønn sandstøping, men grovere enn silika-sol-investeringsstøping.
Kort sagt, Vannglassstøping velges når man trenger de komplekse formene og reduserte sekundære arbeidet med tapt voksende støping,
Men strammere budsjett eller større størrelse gjør den høyere kostnaden silika-sol-prosessen upraktisk.
Prosessoversikt
Vannglass Investeringsstøping følger den generelle prosedyren for tapt voksen med noen få forskjeller i muggmaterialer:
Voksmønster og tremontering.
Et mestermønster produseres (ved injeksjonsstøping, 3D -utskrift, eller håndskulptur) og et mønster dør/mugg laget om nødvendig.
Voksreplikater av delen er opprettet fra denne mesteren. Flere voksmønstre er da samlet på en vanlig gran (danner et "tre") Bruke voksporter og matere.
Denne voksklyngen vil danne mange støping i ett skjenke. Voksoverflatene er "kledd" for å fjerne sømmer eller defekter, gir en etterlengtet finish på hvert mønster.
Shell Building (Keramisk belegg).
Voksenheten dyppes gjentatte ganger i en ildfast oppslemming av veldig fin sand eller zirkonmel hengt opp i en fortynnet natriumsilikatoppløsning.
Hver dukkert strøk voksen i et tynt keramisk lag (ofte 0,5–1 mm) Før stuking med grovere sand.
Etter å ha tappet overflødig oppslemming, en stukkelag (større silikasandgranuler) påføres ved å helle eller fluidisert seng til å binde seg til den klissete oppslemmingen.
Klyngen får da herde (Ofte lufttørket eller kurert lavvarme). Denne frakk-tørre syklusen gjentas vanligvis 4–7 ganger For å nå nødvendig skalltykkelse (vanligvis 5–15 mm totalt).
Under denne sekvensen, Senere strøk bruker grovere og noen ganger forskjellige ildfast (f.eks. Fin silika kåper først for detaljer, grov kvartssand i støttelag) For å maksimere styrke og permeabilitet.
I vannglassprosesser, kvarts/smeltet-silisiums sand og alumino-silikater er vanlige ildfaste. Hele skallet er endelig tørket grundig (Noen ganger i fuktighetskontrollerte ovner) for å fjerne fuktighet.
Avvoksing og skyting.
Det herdede keramiske skallet er avfaks av smelter voksen ut av formen.
I motsetning til silika-solskall (som vanligvis brenner ut voks i en utbrentovn eller med flamme), Vannglassskall er ofte dyppet i varmt vann eller utsatt for damp for å smelte voks.
Hensikten er å raskt fjerne voksen mens jeg minimerer skallstresset (Natriumsilikateskall er stivere når det er kaldt).
Etter avlegg, skallet er Sparken (sintret) Ved høy temperatur (ofte 800–1000 ° C.) å styrke keramikken og for å brenne ut alle gjenværende organiske stoffer.
Dette fører også til at natriumsilikatbinder, danner en stiv, Gassgjennomførbar form.
Metall skjenking.
Smeltet metall helles i det forvarmede skallet på vanlig måte. Fordi vannglassskall bruker konvensjonelle silikasand, Deres varmekapasitet og termisk ledningsevne ligner på sandformer.
Skallet støtter metallet inntil størkning (med minimale krympende hulrom hvis stigerør brukes).
Skallfjerning og etterbehandling.
En gang solid, Det keramiske skallet fjernes med mekaniske midler (f.eks. skuddblåsing, vibrasjoner eller hamring) for å avsløre støpedelene.
Restkvartssand rengjøres. Støpe treet er kuttet fra hverandre, og porter og stigerør er trimmet.
Endelig etterbehandling kan omfatte sliping, CNC -maskinering, og overflatebehandlinger etter behov.
Fordi den første skallfinishen er moderat, Vannglassstøping krever ofte litt overflatesnoring eller maskinering, men mindre enn grønt-sandstøp.
Avgjørende, Vannglassprosessen skiller seg fra en silika-sol-prosess hovedsakelig i bindemiddel og avgaksmetode.
I vannglassstøping, natriumsilikat (Alkali silikat) sett ved tørking og herding, Mens silika-sol (Kolloidalt silika) skjell herder først og fremst ved gelering.
Avvoking utføres med varmt vann (en Våt avwax) i stedet for flamme. Disse forskjellene påvirker syklustid og kvalitet.
For eksempel, Wet-Dewax er mildere på sprø skjell, Men det krever håndtering av avløpsvann. Også, Vannglassskall har generelt lavere termisk stabilitet enn zirkonholdige silika-solskall, Som diskutert nedenfor.
Bindemiddelsystem
Bindemidlet i vannglassstøping er natriumsilikatløsning (Komment na₂oi · bånd). Kjemisk, Vannglass er svært alkalisk (Ph ~ 11–13) og laget med et visst silika-til-soda-forhold.
Typiske formuleringer varierer fra en 2:1 til 3.3:1 Sio₂:Na₂o vektforhold (ofte uttrykt av modulen, f.eks. M = 2,0 betyr om 2.3 deler sio₂ per na₂o).
Forholdet og faststoffets innholdskontrollnøkkelegenskaper. Lavere forhold (Mer na₂o) Gi en mer flytende oppslemming og raskere sett-på-tørking, men også et mer hygroskopisk og lavere rådighetsbindemiddel.
Høyere forhold (mer sio₂) Øk varmebestandighet og lavere pH.
Vannglass er vann-tynn (viskositet som ligner vann) og botemidler ved fordampning og mild varme. Som det tørker, Det danner et stivt amorft silikatglassnettverk.
Bindemidlet er hygroskopisk, Så skjell må tørkes grundig før avfyring eller eksponering for fuktig luft eller vann, eller de kan myke på nytt og nedbryte.
I tjeneste, Restfuktighet kan føre til damplommer eller porøsitet hvis metall helles for varmt. Curing -trinnet inkluderer vanligvis baking ved 100–200 ° C for å herde skallet helt og drive av fuktighet.
Fordeler med natriumsilikatbindere inkluderer deres lave kostnader, Ubegrenset “Holdbarhet”, og brukervennlighet (Ingen giftige løsningsmidler eller syrekatalysatorer).
De satt ved enkel tørking (eller med en saltkur) og gir veldig stive skjell.
Imidlertid, begrensninger eksisterer: Deres høye alkalinitet kan angripe ildfaste korn eller metall (Spesielt aluminium, forårsaker bensinhenting), Og deres glassholdige natur gir lavere høye temperaturstyrke enn silika-solskall.
Generelt, Vannglassskall mykner hvis oppvarmet over ~ 800–900 ° C, Så de passer stål/jernlegeringer, men er marginale for veldig hetende legeringer.
Til tross for dette, natriumsilikat forblir en bevist bindemiddel i bransjen. Det er en av tre konvensjonelle permer (sammen med etylsilikat og kolloidalt silika) ofte sitert for investering av investeringer.
Skallmaterialer og konstruksjonsteknikker
Skallet for støping av vannglass er bygget nesten utelukkende fra Silikabaserte ildfaste stoffer. I praksis, Primærmaterialene er silika eller kvartssand (smeltet eller krystallinsk), muligens blandet med alumino-silikater.
Typiske partikkelstørrelser for prime (fin) strøk kan være 100–200 mesh (75–150 μm) for å fange detaljer, Mens sikkerhetskopierte strøk bruker grovere sand (f.eks. 30–60 mesh).
Zircon brukes sjelden i vannglassskall (I motsetning til silika-solskall) På grunn av kostnad - i stedet, Billigere silikasand er ansatt.
Finere aluminiumoksyd eller Titania mel kan tilsettes for å forbedre termisk sjokkmotstand, Men basen er silika.
pH -kontroll er avgjørende i oppslemmingen. Natriumsilikatbindemidlet er veldig alkalisk, Så ofte en liten mengde av buffer eller salt (som natriumbikarbonat) legges til for å justere geltid og forhindre øyeblikkelig kur.
Produsenter overvåker slurry -pH (ofte rundt 11–12) og viskositet for å sikre jevn beleggtykkelse. Altfor høy alkalinitet kan føre til at den første pelsen gel for tidlig på voks.
I praksis, Vannglassskall bruker 4 til 7 belegglag (Prime Coat pluss flere stukkstøttede strøk).
For eksempel, En innledende dukkert i en fin silisiumsikt blir fulgt av stukking med fin kvartssand (Denne "Prime Coat" låser i mønsterdetaljer).
Påfølgende strøk bruker gradvis grovere sand for å bygge styrke. Hvert belegg må tørke (ofte 1–2 timer ved romtemperatur eller raskere i en lavvarmeovn) Før neste frakk.
Den endelige skalltykkelsen er vanligvis i størrelsesorden 5–15 mm totalt.
Under tørking, Temperatur og luftfuktighet er nøye kontrollert - for rask tørking kan sprekke skallet, Mens for langsom tørking kan forårsake løping eller forvrengning.
Sammenlignet med silika-solskall, Vannglassskall har en tendens til å være sterk, men mindre ildfast.
Smeltede silikagag gir anstendig varm styrke opp til ~ 900 ° C, Men utover det kan natriumsilikatglassnettet begynne å myke opp.
Derimot, Silica-solskall bruker ofte zirkon- og aluminiumoksydlag som forblir stabile ovenfor 1200 ° C..
Med andre ord, Silica-Sol-former tåler bedre de høyere øsende temperaturene i superlegeringer, Mens vannglassskall vanligvis er begrenset til stål og strykejern.
Støpe metaller og kompatibilitet
Vannglassstøping utmerker seg med vanlige jernholdige legeringer. Typiske stål inkluderer karbonstål, lav- og middels legering av stål, Varmebestandig rustfrie stål, og manganstål.
Cast Irons (grå og duktil) er også ofte støpt. Disse legeringene kan helles i området 1400–1600 ° C uten katastrofalt å skade silikasjellet (med riktige varmeplaner).
Faktisk, Vannglass er spesielt populært for Bruk deler og tunge komponenter laget av stål, hvor den ekstra skallstyrken (Sammenlignet med sandstøp) Og kompleksiteten lønner seg.
Vannglass er mindre egnet til reaktive eller lysmetaller. Aluminium og magnesiumlegeringer, for eksempel, krever veldig tørr, rene skjell.
Enhver fuktighet eller brus i skallet kan generere hydrogenporøsitet i aluminium eller forårsake oksidasjon.
Titan og andre reaktive legeringer krever vanligvis silika-sol eller keramiske skallsystemer (eller vakuumsmelting) Fordi vannglassskall ikke har den nødvendige inertness eller renhet.
(Praktisk, Lost-wax støping av titan gjøres nesten utelukkende med ildfaste zirkon/aluminiumoksyd-skallsystemer, ikke vannglass.)
Slik, Metallurgisk kompatibilitet er en sentral vurdering: Vannglass er valgt når støpt metall er kompatibelt med silika (Jernholdige systemer) Og prosessøkonomien er nødvendig.
Når det gjelder metallurgi, Vannglassskall kan påvirke støpekvaliteten.
For eksempel, Karbonstål kan gjennomgå svakt forgassing ved skallgrensesnittet hvis de er avvokset med forsuret vann, Så nøytralt vann brukes.
Gasspermeabilitet av keramikken hjelper til med å lufte hydrogen og gass; Imidlertid, Eventuelt utilstrekkelig avgift eller fuktighet kan gi gassporøsitet.
Krymping porøsitet administreres via stigerør og ventilasjonsåpninger som vanlig.
Generelt, Vannglassstøping oppfører seg metallurgisk som andre presisjonsstøping av det samme metall.
Riktig prosesskontroll (som vakuum eller inert-atmosfære som strømmer for visse stål) kan brukes etter behov, men er uavhengige av bindemiddeltypen.
Dimensjonal nøyaktighet og overflatebehandling
Vannglassinvesteringsstøping oppnår moderat presisjon. Dimensjonal toleranser er vanligvis ISO CT7-CT9 for generelle dimensjoner. (For fine vegger, Toleranse kan slappe av til CT9 eller CT10.)
For å sette dette i perspektiv, ISO CT7 på en 50 MM -funksjonen tillater omtrent ± 0,10 mm avvik, mens CT6 ville være ± 0,06 mm.
I praksis, Små deler og godt kontrollerte prosesser kan nærme seg CT6-CT7,
Men større eller mer komplekse støpegods er ofte i CT8-CT9-området.
Dette kan sammenlignes med fine sandstøpstoleranser.
Derimot, High-end silica-Sol Castings kan nå CT4-CT6 på små dimensjoner, Så vannglass er mindre nøyaktig med omtrent en toleransevakt.
Kvalitetsbevisste butikker vil spesifisere toleransene basert på ISO 8062, ofte å merke seg “CT8” som en grunnlinje for vannglassprosesser.
Overflatefinish er også grovere enn silisiumsol, men jevnere enn sandstøpt. Typisk Overflateuhet for vannglassstøping er på bestilling av RA 6–12 μm (250–500 min).
Ett støperi rapporterte at vannglassstøpning nådde grovt RA = 12.5 μm i sammenligningstester. I kontrast, Silica-sol-deler kan oppnå RA 3–6 μm.
Den høyere ruheten på vannglass skyldes de større kornstørrelsene i skallet og arten av natriumsilikatbindemidlet.
Faktorer som påvirker finishen inkluderer innhold av faste stoffer, Stukkkornstørrelse, skalltykkelse, og mønsterkvalitet.
For eksempel, finere prime-frakker og flere primære lag kan forbedre overflatekvaliteten.
Likevel, Designere bør forvente en grovere innledende overflate: Typiske støpegods trenger ofte lett sliping eller maskinering for å nå glatthet rundt RA 3–6 μm for kritiske overflater.
For å håndtere nøyaktighet, De fleste butikker bruker Dimensjonal inspeksjon (Calipers, CMM, målere) på første deler og produksjonsprøver.
Siden voksmønsteret og treet introduserer en viss variasjon, nøye layout og krympekompensasjon er nødvendig.
Koeffisientene for termisk sammentrekning for stål (om 1.6 mm/m · 100 ° C.) brukes til å skalere mønstre. Prosessdokumentasjon definerer krympefaktorer og toleranser per ISO.
Kvalitetskontroll og inspeksjon
Kvalitetskontroll i vannglassstøpespeil andre støperi disipliner. Kritiske trinn blir inspisert i flere stadier:
- Skallinspeksjon: Før du strømmer, skjell blir undersøkt for sprekker, blemmer, eller ufullstendig belegg.
Entreprenører måler ofte skalltykkelse med ultralydmålere og bekreft at hvert lag er ensartet. Eventuelle delamineringer eller pinholes kan forårsake støpefeil.
Beholdere av våt oppslemming overvåkes for pH og faste stoffer; Variasjoner kan produsere svake skjell. Tørketrommel ovner kontrolleres for jevn varmefordeling. - Dimensjonale sjekker: Etter rysting og finish-machining, støping måles mot designdimensjoner.
Førstartikkeldeler gjennomgår vanligvis CMM-inspeksjon for å bekrefte kritiske dimensjoner til innenfor den spesifiserte toleranseklassen (f.eks. ISO CT8).
Enkle måleblokker eller pluggmålere brukes til hulldiametre. Fordi tret tonehøyde og voksekrymp gir små feil, Det er vanlig å justere mønster masterdimensjoner hvis utøgn oppstår. - Defektdeteksjon: Vannglassstøping kan lide feil som gassporøsitet, inneslutninger, eller skallfusjonsdefekter.
Vanlige inspeksjonsmetoder inkluderer røntgen/radiografi (å finne indre hulrom eller inneslutninger), Fluorescerende penetrant (for overflatesprekker og porøsitet), og testing av magnetisk partikkel (for jernholdige deler).
Der det er passende, Trykkprøving eller strømningstester blir brukt. Metallurgisk analyse (Makro Etch, Mikrografer) kan brukes under prosessutvikling.
All testing skal referere til standarder (f.eks. ASTM E165 for penetrant, ASTM E446 for radiografi) å definere aksept. - Prosessdokumentasjon: Streng sporbarhet opprettholdes på vannglassavtak. Registreringer inkluderer slurry -blandingsforhold, kurplaner, og ovnstider.
Mange støperier bruker sjekklister i prosessen (Temperaturlogger for avwaksovner, Fuktighetslogger for tørkerom, og bindemiddelbrukslogger).
For deler med høy pålitelighet (f.eks. Luftfartskomponenter), En full varmekode og kjemisk/fysisk sertifisering følger med delen.
ISO 9001 eller NADCAP -standarder kan styre dokumentasjon i kritiske bransjer.
Totalt sett, Kontrollfilosofien er å standardisere hvert trinn, slik at enhver støpesvikt kan spores tilbake til sin grunnårsak (f.eks. en ustabil oppslemming eller en savnet tørkesyklus).
Økonomiske hensyn
Vannglass tapt-voksbestemmelse er verdsatt for Kostnadseffektivitet I passende applikasjoner. Viktige økonomiske faktorer inkluderer materialkostnader, arbeid, Syklustid, og avkastning:
- Materialer: Natriumsilikatbindemiddel og kvartssand er billig sammenlignet med kolloidal silika og zirkon.
For eksempel, Natriumsilikatoppløsning kan koste noen få cent per kilo, Mens kolloidale silikabindere koster en størrelsesorden mer.
Saltene eller akseleratorene som brukes er minimale. Voksmønstre (Spesielt hvis 3D-trykt) Legg til kostnad, Men utbyttet er høyt.
Det er noe keramisk avfall (ødelagt skall) Men det kan ofte resirkuleres som sand. Totalt sett, forbruksvarer er rimelige. - Arbeidskraft og behandlingstid: Å bygge et vannglassskall er arbeidskrevende, krever flere fall og tørkingssykluser.
Syklusstider for 24–72 timer fra voks tre til å helle er typisk (Raskere enn silika-sol med høy temp som kan ta lengre kurer).
Det våte avgakstrinnet er lengre (fordypning vs åpen flammeforbrenning), Men dette er vanligvis en suge over natten. Arbeidskraft er nødvendig for mønsterforberedelse, belegg/stukkoperasjoner, og rystet.
Til tross for dette, De lavere verktøykostnadene og reduserte maskinering oppveier ofte høyere arbeidskraft.
I en kostnadsmodell, Vannglass kan være konkurransedyktig når delvolumene overstiger noen hundre per år, Spesielt for tunge eller komplekse deler som ville være veldig dyrt i sand eller støping. - Gjennomstrømning: Enkelt formål vannglasslinjer kan løpe kontinuerlig, men hver bygning (skallbelastning, Dewax, ild, helle, knock-out) håndterer bare delene på det treet.
Gjennomstrømning er moderat; Få hundrevis av kilo av støping per batch kan være normalt. Imidlertid, Automasjon eksisterer for voksinjeksjon og sprøyting av skall.
Det begrensende trinnet er ofte avvokset og skyter, som kan være batchovner med definerte belastninger. Effektiv planlegging (stabling av trær) kan forbedre utnyttelsen. - Avkastning og skrot: Fordi prosessen er presis, Skraphastigheter kan være lave hvis de kontrolleres. Imidlertid, Enhver skallsprekker eller metalllekkasje gir et totalt tap av den støping.
Feil på grunn av skallfeil (f.eks. Post-Dewax sprekker) minimeres ved tett prosesskontroll.
Sammenlignet med sandstøping, Vannglass har generelt høyere utbytte siden deler er lettere å rengjøre og nesten nettformede.
Sammenlignet med Silica Sol, Utbyttet er likt eller litt lavere (Silica-Sol-skjell kan være mer tilgivende for avgaksproblemer).
En grov Kostnadssammenligning kan vise at støping av vannglass kan være 50–70% billigere per del enn silika-solstøping for ståldeler med middels presisjon,
På grunn av lavere materiale og verktøykostnad, om enn med beskjeden tap av overflatekvalitet.
Det er dyrere enn billig sandstøping per enhet, Men fordi de endelige deler trenger mye mindre maskinering, de Totalt kostnad med ferdig del kan være konkurransedyktig.
Kort sagt, Casting av vannglass lar selskaper skifte kostnad fra maskintimer for å behandle tid,
Noe som ofte er fordelaktig for deler som er sammensatt eller lite volum nok til at dedikert verktøy ikke er berettiget.
Industrielle applikasjoner
Vannglassinvesteringsstøping finner sin nisje i tunge og komplekse komponenter over flere bransjer. Bemerkelsesverdige applikasjoner inkluderer:
- Maskiner og tungt utstyr: Komponenter for gruvedrift, olje & gass, og konstruksjonsmaskiner bruker ofte vannglassstøping.
For eksempel, gir, Pumpehus, ventiler, og løpehjul i disse sektorene drar nytte av styrken til stål og den geometriske rollebesetningsfriheten.
Vannglassstøp - Landbruksdeler: Deler som traktorhus, plogkomponenter, og koblinger med tungt gårdsutstyr er laget på denne måten.
Evnen til å støpe duktilt jern eller stålformer med lavt legering (f.eks. Tiller deler, Frøboringsplater) med intrikate profiler er en viktig fordel. - Bil: Selv om det ikke er vanlig for masseproduserte bildeler, Støping av vannglass brukes i bilkomponenter med lavt volum eller lastebiler (f.eks. Små partier med styringsknoker, tunge suspensjonsarmer, Bremsekomponenter for spesialkjøretøyer).
Presisjonen overgår sandstøping for kritiske fitdeler, likevel forblir kostnadseffektiv for moderate løp. - Industrielle ventiler og pumper: Støpejern og stålventiler, Pumpekropper, Og flenser kommer ofte fra vannglassinvesteringer.
Disse delene trenger komplekse interne passasjer og en god overflatebehandling (for å unngå lekkasje) -Vannglassstøping gir ventiler klare til maskinering uten kjerner. - Konstruksjon og arkitektoniske avstøpning: Iblant, dekorative eller strukturelle jern/stålelementer (som flenser, maskinvare, eller utsmykkede støtter) støpes via vannglass.
Prosessen kan fange fine kunstneriske detaljer mens du bruker rimelig sand, Gjør det egnet for spesialstøpning (f.eks. Bronseutskiftning i arkitektoniske elementer). - Offshore og maritime komponenter: Som nevnt av bransjekilder, deler til trailere, kraner, og marine rigger bruker denne metoden for holdbarhet i tøffe miljøer.
Totalt sett, Vannglassstøping er valgt i bransjer som etterspørsler robuste jernholdige støp.
Det konkurrerer med sandstøping når det kreves høyere nøyaktighet eller nettoform, Og det konkurrerer med silica-Sol Investment Casting når begrensninger i stor størrelse eller budsjett gjør sistnevnte for kostbart.
Sammenlignende analyse
Sammenlignet med andre støpemetoder, Vannglassinvesteringsstøping okkuperer en mellomgrunn:
Vannglass vs. Silica-Sol Investment Casting:
Silica-Sol (Kolloidalt silikabindemiddel med zirkonmel) produserer den fineste detalj, Beste overflatefinish (Ra så lavt som 3–6 μm), og strammere toleranser (ISO CT4-CT6).
Imidlertid, det er dyrere: Silica Sol Solutions og zirkon sand koster betydelig mer, Og prosessen krever flammeutbrenthet og høyere skyte temperaturer.
Vannglassstøping, derimot, har en grovere finish (~ Ra 6–12 μm) og bredere toleranser (CT6-CT9), men bruker billige materialer og en enklere avwax.
Vannglassskall har også en tendens til å være sterkere når det gjelder håndtering før han strømmer (De er veldig stive etter tørking) og kan være tykkere, som er til fordel for kraftig skjenker.
Oppsummert, Silica-Sol er valgt for høy presisjon, små deler; Vannglass er valgt for større, tøffe komponenter der overflatebehandling kan ofres.
Vannglassinvesteringsstøping vs Sand Støping:
Sandstøping (grønn sand eller kjemisk bundet) er den laveste kostnaden, Mest fleksibel muggproduksjon for store deler.
Imidlertid, Sandstøping har veldig grove overflater (Ra > 25 μm, ofte 50–100 μm) og løse toleranser (ISO CT11 eller verre).
Vannglassstøping gir betydelig bedre overflate og nøyaktighet (Som nevnt ovenfor) til høyere pris.
Hvis en sandstøpt del krever omfattende maskinering eller reparasjon (som sveising i kjerner), Det kan være billigere å bruke vannglass.
Også, visse komplekse former (tynne vegger, Internt tomrom) er harde eller umulige i sand uten kjerner; Vannglass produserer lett slike former.
Avveiningen er at sandstøping skalaer bedre for ekstremt høyt volum (die mugg eller muggsopp som kan brukes mange ganger),
mens vannglass er begrenset til rundt 150 kg per form og krever flerdagers sykluser.
Skallstyrke og termisk oppførsel:
Vannglassskall er sammensatt av smeltede-silica-lag, som er litt mindre ildfaste enn zirkon- eller aluminiumoksydlagene som ofte brukes i silika-solskall.
Dette betyr at vannglassskall vanligvis har en lavere maksimal servicetemperatur og kan tillate mer metall-skallreaksjon i veldig varmt skjenke.
I praksis, skjønt, Begge metodene produserer skjell som lett tåler stål/jern helletemperaturer.
Når det gjelder styrke, Både silika-sol- og vannglassskall er stive etter avfyring, Men silika-sol kan opprettholde strukturell integritet ved høyere temperaturer.
Beste brukssaker:
Oppsummering av beste bruksområder, vannglassstøping er ideell for middels til store stål/jerndeler der høy presisjon ikke er kritisk,
for eksempel pumpehus, giremner, tunge maskindeler, og hvilken som helst komponent der cast-on-funksjoner sparer sveising.
Silica-Sol er best for Små-til-medium høye presisjonsdeler (Luftfartskomponenter, smykker, Medisinske implantater, små rustfrie deler).
Grønt-sand casting vinner for massive tunge deler eller ekstremt store volumer der stramme detaljer ikke er nødvendig (f.eks. Store hus, motorblokker, Pumpekabinetter i bulk).
Tabellen nedenfor fremhever noen få komparative beregninger:
- Overflateuhet (typisk RA): Silica-Sol ~ 3–6 μm; Vannglass ~ 6–12 μm; grønn sand >25 μm.
- Dimensjonell toleranse: Silica-Sol ISO CT4-CT6; Vannglass ~ CT6-CT9; Grønn sand CT11 - CT12 (veldig løs).
- Materialkostnad: Lav for sand, Moderat for vannglass, Høyt for silika-sol. Natriumsilikatbindemiddel er veldig billig, Mens kolloidalt silisiumdiodning er dyrt.
- Skallstyrke: Bra for silisiumsol på høy t, Moderat for vannglass. Zirkon/aluminiumoksydskjell (Silica-Sol) har høyere ildfasthet.
- Produksjonsskala: Vannglass passer små-til-medium volumer (dusinvis til tusenvis per år), Spesielt når deler er tunge. Silica-Sol dresser små/presisjonsløp; sand passer store volumer.
Totalt sett, Vannglass støping broer et gap: det tilbyr Bedre kontroll og finish enn sandstøping, men Lavere kostnader enn silika-sol.
Når designkravene er moderate og budsjetter er begrenset, Det er ofte den mest økonomiske presisjonsteknikken.
Konklusjon
Vannglass (natriumsilikat) Investeringsstøping er en kostnadseffektiv Presisjonsstøping prosess optimalisert for jernholdig, komplekse komponenter.
Ved å bruke billige permer og sand, Det gjør det mulig for produsentene å oppnå nesten-nettformede stål- og jerndeler med rimelige toleranser (ISO CT7-CT9) og avslutter (Ra ≈6-12 μm) til en brøkdel av kostnadene for silika-solstøping.
Prosessens styrker er dens materielle økonomi, sterk skallstivhet, og evne til å produsere komplekse geometrier uten kjernekollaps.
Hovedbegrensningene er en grovere overflatefinish og lavere høye temperaturstabilitet, som begrenser den til middels presisjon, tunge applikasjoner.
Ser fremover, Vannglassstøping er fortsatt relevant for applikasjoner som maskiner, Automotive underenheter,
Landbruks- og anleggsutstyr, og alle deler som drar nytte av et godt kompromiss med detaljer og kostnader.
Pågående forbedringer (for eksempel optimaliserte silikatformuleringer og automatisert skallbelegg) kan skyve nøyaktigheten litt høyere.
Likevel, Ingeniører bør nøye matche deler for å behandle: Bruk vannglass når Stål/jernkompleksitet og økonomi dominere krav,
Silica-Sol når Ultra-fin detalj eller spesielle legeringer er nødvendig, og sand når ren volum eller størrelse overstyre presisjon.
Totalt sett, Vannglassinvesteringsstøping er en moden, godt forstått teknikk.
Den fortsatte bruken er drevet av global etterspørsel etter robust, Intrikatformede metalldeler med moderate toleranser og konkurransekostnader.
Riktig anvendelse av kjemi og prosesskontroller - og grundig inspeksjon - gir konsistent, Avstøpninger av høy kvalitet for et bredt spekter av industrielle behov.
DETTE er det perfekte valget for dine produksjonsbehov hvis du trenger høy kvalitet Vannglassinvesteringsstøping tjenester.
