Odlewy inwestycyjne szkła wodnego (Znany również jako odlewanie krzemianu sodu) jest formą odlewania zagubionego WAX, które wykorzystuje rozpuszczalny w wodzie spoiwa krzemianowe sodu w ceramicznej skorupce.
Jako jedna z dwóch głównych metod odlewów inwestycyjnych (Drugi to krzemionka sol), zapewnia równowagę precyzji i opłacalności.
Pochodzący z tradycyjnych technik zagubionych w Azji i Europie, Odlewy w szklance zyskały przyczepność przemysłową w XX wieku, ponieważ odlewnie szukały tańszej alternatywy dla procesów koloidalnych-sliki.
Używając wspólnych materiałów (kwarc lub piasek krzemionkowy z alkaliami segregatorami krzemianowymi), Proces ten jest odpowiedni do średniej precyzji, Części o wysokiej kompleksowości, w których budżety są ciaśniejsze.
Typowe odlewy w szklance wahania wahają się od kilkuset gramów do 150 kg, o maksymalnych wymiarach około 1m, dzięki czemu jest idealny dla większego, Komponenty wrażliwe na koszty.
Co to jest odlewanie inwestycji szkła wodnego?
Odlewanie szkła wodnego to wariant precyzyjnych inwestycji (Lost-Wax) casting w którym krzemian sodu („Szkło wodne”) Służy jako ceramiczny segregator.
W rzeczywistości, wosk (lub plastik) Wzory są wytwarzane i montowane w drzewie.
Wzory są wielokrotnie pokryte zawiesiną drobnych cząstek ogniotrwałych związanych z roztworem krzemianu sodu, następnie pokryte stopniowo grubymi warstwami sztukaterii, aby zbudować skorupę.
Gdy skorupa leczy, Wosk jest stopiony lub gotowany, pozostawiając wnękę pustej formy. Stopiony metal (zazwyczaj stopy stalowe lub żelazne) wlewa się do tej ceramicznej skorupy.
Po zestaleniu, skorupa jest odłamana, aby odsłonić część odlewana. Krótko mówiąc, Odlew inwestycyjny w szklance „Inwestuje” mistrza wosku w ceramikę opartą na sodzie, aby utworzyć pleśń.
W porównaniu do castingu inwestycyjnego z krzemionką (który wykorzystuje koloidalną krzemionkę i piaski na bazie cyrkonu), Metoda szklana wodna handluje pewną jakością powierzchni dla niższych kosztów materiału i prostszego przetwarzania.
Dlaczego warto używać szkła wodnego?
Odlewanie szkła wodnego jest popularne, ponieważ zmniejsza koszty i przetwarzanie w stosunku do innych metod precyzyjnych.
Spoiwa krzemianowe sodu i konwencjonalne piaski krzemionkowe są niedrogie i łatwe w obsłudze, Tak więc oprzyrządowanie i materiały kosztują znacznie mniej niż w przypadku skorupy koloidalnych-sliki.
Na przykład, Systemy szklanki wodne Unikaj wysokiego kosztu krzemionki i specjalnych piasków, daje niższe koszty inwestycji na część.
Proces również eliminuje wiele operacji wtórnych: Części wychodzą blisko net-kształt (często wymagające niewielkiego spawania lub obróbki).
W rzeczywistości, Odlewy szklane wodne mogą wychwytywać bardzo złożone geometrie (z podcięciami i cienkimi sieciami) bez rdzeni, uproszczenie projektowania.
Według źródeł branżowych, Oferty odlewania w szklance „Złożony projekt bez kątów szkicu” I „Wyższa dokładność w porównaniu z odlewem piasku”,
Unikając drogich rdzeni, formy, lub spawania, których potrzebuje wiele dużych części z piaskiem.
Ta elastyczność sprawia, że jest atrakcyjna dla Produkcja małych do średnich gdzie należy zminimalizować koszty oprzyrządowania.
Naraz, Części szklane są ogólnie dokładniejsze niż odlewanie piasku.
Typowe tolerancje wymiarowe znajdują się w zakresie ISO CT6-CT9, Z grubsza dopasowanie drobnych klas tolerancji piasku lub niższej klasy inwestycji.
Wykończenia powierzchniowe są odpowiednio umiarkowane: na zamówienie RA ~ 6-12 μm (Mają 250–500 μt),
Lepsze niż odlewanie zielonego piasku, ale bardziej szorstkie niż castingu inwestycyjne z krzemionki.
Krótko mówiąc, Odlewanie szklane jest wybierane, gdy potrzebuje się złożonych kształtów i zmniejszonej pracy wtórnej odlewania zagubionego WAX,
Ale ściślejszy budżet lub większy rozmiar sprawiają, że wyższy proces krzemionki z krzemionką jest niepraktyczny.
Przegląd procesu
Odlewy inwestycyjne w szklance wodnej jest zgodne z ogólną procedurą zagubioną WAX z kilkoma różnicami w materiałach pleśniowych:
Wzór woskowy i zespół drzewa.
Produkowany jest wzór główny (przez formowanie wtryskowe, 3Druk D, lub rzeźbienie ręczne) i w razie potrzeby utworzona matryca/pleśń.
Repliki woskowe części są tworzone z tego mistrza. Wtedy jest wiele wzorów wosków zmontowane na wspólnym spru (tworząc „drzewo”) Za pomocą bram woskowych i podajników.
Ten klaster woskowy utworzy wiele odlewów w jednym naczyniu. Powierzchnie woskowe są „ubrane” w celu usuwania szwów lub wad, dając potrzebne wykończenie na każdym wzorze.
Budynek skorupy (Powłoka ceramiczna).
Zespół wosku jest wielokrotnie zanurzany w opornej zawiesinie bardzo drobnego piasku lub mąki cyrkonowej zawieszonej w rozcieńczonym roztworze krzemianowej sodu.
Każdy dip pokrywa wosk w cienkiej warstwie ceramicznej (często 0,5–1 mm) Przed stiukiem z grubszym piaskiem.
Po wyczerpaniu nadmiaru zawiesiny, A Warstwa sztukaterii (większe granulki z piasku krzemionkowego) jest nakładany przez wylewanie lub złoża fluidalne do wiązania z lepką zawiesiną.
Klaster może następnie stwardnieć (Często suszone powietrze lub nisko ogrzewane utwardzone). Ten cykl suszony jest zwykle powtarzany 4–7 razy Aby osiągnąć niezbędną grubość skorupy (zwykle łącznie 5–15 mm).
Podczas tej sekwencji, Później płaszcze używają grubszych, a czasem różnych refrakcji (np. Fine Silica Pierwsze płaszcze do szczegółów, gruby piasek kwarcowy w warstwach podkładowych) Aby zmaksymalizować siłę i przepuszczalność.
W procesach szklanych, Piaski kwarcowe/stopiono-sliki i sliki glinu są powszechnymi refraktorami. Cała skorupa jest ostatecznie suszona (czasami w piecach kontrolowanych przez wilgotność) usunąć wilgoć.
Dewaksing i strzelanie.
Hartowana ceramiczna skorupa jest dewaksowana przez topnienie wosku z formy.
W przeciwieństwie do muszli z krzemionką (które zazwyczaj wypalają wosk w piecu wypaleniem lub z płomieniem), Skorupy w szklance są często Zanurzone w gorącej wodzie lub wystawiony na parę, aby stopić wosk.
Celem jest szybkie wyczyszczenie wosku przy jednoczesnym minimalizowaniu naprężenia skorupy (Skorupy krzemianowe sodu są sztywniejsze, gdy są zimne).
Po dewaxing, skorupa jest zwolniony (spiekany) w wysokiej temperaturze (często 800–1000 ° C.) wzmocnić ceramikę i wypalić wszelkie pozostałe organiczne.
To powoduje również spiek i częściowo witryny spoiwa krzemianu sodu, tworząc sztywne, Forma nadawalna.
Wylewanie metalu.
Stopiony metal wlewa się do wstępnie podgrzewanej skorupy w zwykły sposób. Ponieważ skorupy w szklance używają konwencjonalnych piasków krzemionkowych, Ich pojemność cieplna i przewodność cieplna są podobne do pleśni piasku.
Skorupa obsługuje metal do utraty zestalania (z minimalnymi wnękami skurczowymi, jeśli używane są pinie).
Usuwanie i wykończenie powłoki.
Raz solidne, Skorupa ceramiczna jest usuwana za pomocą środków mechanicznych (np. uderzenie strzałowe, wibracje lub młot) ujawnić części odlewane.
Resztkowy piasek kwarcowy jest oczyszczony. Drzewo odlecia jest odcięte, a bramy i pióry są przycięte.
Finał wykończeniowy Może obejmować szlifowanie, Obróbka CNC, I obróbki powierzchni w razie potrzeby.
Ponieważ początkowe wykończenie powłoki jest umiarkowane, Odlewy szklane w wodzie często wymagają szlifowania powierzchni lub obróbki, ale mniej niż odlewy zielone.
Co najważniejsze, Proces szkła wodnego różni się od procesu z krzemionką metoda spoiwa i dewax.
W odlewaniu szklanym, krzemian sodu (krzemian alkaliczny) Zestawy przez suszenie i utwardzanie, Natomiast krzemionka (krzemionka koloidalna) Shells Harten przede wszystkim żelowanie.
DEWAXING odbywa się z gorącą wodą (A Mokry dewax) zamiast płomienia. Różnice te wpływają na czas i jakość cyklu.
Na przykład, Wet-dewax jest łagodniejszy na kruchych skorupach, ale wymaga obsługi odpadowej wody. Również, Skorupy z szklanką mają ogólnie niższą stabilność termiczną niż skorupy krzemionkowe zawierające cyrkon, Jak omówiono poniżej.
System spoiwa
Spoiwa w odlewie szklanym jest Roztwór krzemianu sodu (życzynie na₂oi · smycz). Chemicznie, szkło wodne jest wysoce alkaliczne (PH ~ 11–13) i wykonane z określonym stosunkiem krzemionki do sodu.
Typowe preparaty wahają się od 2:1 Do 3.3:1 Sio₂:Współczynnik masy Na₂o (Często wyrażane przez moduł, np. M = 2,0 oznacza około 2.3 Części Sio₂ na na₂o).
Współczynnik i solidne właściwości sterujące treścią. Niższe współczynniki (Więcej na₂o) Daj bardziej płynną zawiesinę i szybsze suszanie, ale także bardziej higroskopowy i niższy spoiwa.
Wyższe wskaźniki (Więcej Sio₂) Zwiększ odporność na ciepło i niższe pH.
Szkło wodne jest cień wody (lepkość podobna do wody) i leci przez parowanie i łagodne ciepło. Jak się wysycha, tworzy sztywną amorficzną sieć szkła krzemianowego.
Spoiwo jest higroskopowe, więc muszle muszą być dokładnie wysuszone przed wystrzeleniem lub ekspozycją na wilgotne powietrze lub wodę, lub mogą ponownie rozebrać się i degradować.
W służbie, Resztkowa wilgoć może prowadzić do kieszeni parowych lub porowatości, jeśli metal jest nalany zbyt gorący. Etap utwardzania zazwyczaj obejmuje pieczenie w temperaturze 100–200 ° C w celu pełnego stwardnienia skorupy i odejścia z wilgoci.
Zalety spoiwa krzemianu sodu obejmują ich niski koszt, Nieograniczone „życie przydatności”, i łatwość użycia (Brak toksycznych rozpuszczalników lub katalizatorów kwasowych).
Ustawiają się przez proste suszenie (lub z lekarstwem solnym) i dajcie bardzo sztywne skorupy.
Jednakże, Istnieją ograniczenia: Ich wysoka alkaliczność może atakować ogniotrwałe ziarna lub metal (zwłaszcza aluminium, powodując odbiór gazu), a ich szklista natura daje niższą siłę w wysokiej temperaturze niż skorupy krzemionkowe.
Zazwyczaj, Skorupy szklane wodne zmiękczane, jeśli podgrzane powyżej ~ 800–900 ° C, Więc pasują do stalowych/żelaznych stopów, ale są marginalne w przypadku stopów o bardzo ciekawości.
Pomimo tego, krzemian sodu pozostaje sprawdzony segregator w branży. Jest to jeden z trzech konwencjonalnych segregatorów (wraz z krzemianem etylowym i krzemionką koloidalną) powszechnie cytowane do tworzenia form inwestycyjnych.
Materiały skorupowe i techniki konstrukcyjne
Skorupa odlewania w szklance jest zbudowana prawie całkowicie z Refraktory na bazie krzemionki. W rzeczywistości, Podstawowe materiały są krzemionka lub piasek kwarcowy (stopione lub krystaliczne), Prawdopodobnie zmieszane z sylibatami glinu.
Typowe rozmiary cząstek dla Prime (Cienki) Płaszcze mogą mieć 100–200 siatki (75–150 μm) Aby uchwycić szczegóły, Podczas gdy płaszcze zapasowe używają grubego piasku (np. 30–60 Mesh).
Cyrkon jest rzadko stosowany w skorupkach z szklanką (W przeciwieństwie do muszli z krzemionką) Z powodu kosztów - zamiast tego, Zatrudniane są tańsze piaski krzemionkowe.
Można dodać drobniejszą mąkę tlenku glinu lub tytanu, aby poprawić odporność na wstrząs termiczny, Ale podstawą jest krzemionka.
Kontrola pH jest kluczowa w zawiesinie. Spoiwo krzemianowe sodu jest bardzo alkaliczne, Tak często niewielka ilość bufor lub sól (Jak wodorowęglan sodu) jest dodawany w celu dostosowania czasu żelu i zapobiegania natychmiastowym wyleczeniu.
Producenci monitorują pH zawiesiny (często około 11–12) i lepkość, aby zapewnić spójną grubość powłoki. Nadmiernie wysoka zasadowość może spowodować przedwczesny płaszcz na wosku.
W rzeczywistości, Zastosowane są skorupy w szklance 4 Do 7 warstwy powlekania (Prime Coat plus kilka płaszcz).
Na przykład, Po początkowym spadku cienkiej zawiesiny krzemionkowej następuje sztukórka z drobnym piaskiem kwarcowym (Ta „pierwsza płaszcz” blokuje szczegółowo).
Kolejne płaszcze używają stopniowo grubszych piasków, aby zbudować siłę. Każda powłoka musi wyschnąć (Często 1–2 godziny w temperaturze pokojowej lub szybciej w piekarniku o niskim ogrzewaniu) Przed następnym płaszczem.
Ostateczna grubość skorupy jest zwykle rzędu w sumie 5–15 mm.
Podczas suszenia, Temperatura i wilgotność są starannie kontrolowane - zbyt szybkie suszenie może złamać skorupę, podczas gdy zbyt wolne suszenie może powodować bieganie lub zniekształcenie.
W porównaniu do muszli krzemionkowych, Skorupy w szklance są zwykle silny, ale mniej oporowy.
Spione warstwy krzemionki nadają przyzwoitą wytrzymałość na gorąco do ~ 900 ° C, ale poza tym sieć szkła krzemianowego sodu może zacząć mięknąć.
W przeciwieństwie do tego, Skorupy krzemionkowe często używają warstw cyrkonu i glinu, które pozostają stabilne powyżej 1200 °C.
Innymi słowy, Formy z krzemionką mogą lepiej wytrzymać wyższe temperatury wylewające Superalloys, podczas gdy skorupy w szklance są zwykle ograniczone do stali i żelazek.
Metale rzucające i kompatybilność
Odlewanie w szklance wyróżniają się wspólnymi stopami żelaznymi. Typowe stale obejmują stal węglowa, Niski- i stale średniego ogrodu, odporne na ciepło stale nierdzewne, i stale manganu.
Rzuć żelazka (szary i plastyczny) są również powszechnie obsadzone. Te stopy można wlać w zakresie 1400–1600 ° C bez katastrofalnego uszkodzenia skorupy krzemionkowej (z odpowiednimi harmonogramami ciepła).
W rzeczywistości, Water-szklanka jest szczególnie popularna nosić części i ciężkie komponenty wykonane ze stali, gdzie dodatkowa siła skorupy (W porównaniu z odlewem piasku) i złożoność się opłaca.
Szkło wodne jest Mniej nadawane do metali reaktywnych lub lekkich. Stopy aluminium i magnezu, Na przykład, wymagają bardzo suchego, Czyste skorupy.
Każda wilgoć lub soda w skorupce może wytwarzać porowatość wodoru w aluminium lub powodować utlenianie.
Tytan i inne stopy reaktywne zwykle wymagają systemów krzemionki lub ceramicznych powłok (lub topienie próżniowe) Ponieważ skorupy szklane wodne nie mają wymaganej bezwładności ani czystości.
(Praktycznie, Odlewanie tytanu w Lost-WAX odbywa się prawie wyłącznie za pomocą opornych systemów cyrkonu/glinu-powłoki, nie szkło wodne.)
Zatem, Kluczowa kompatybilność metalurgiczna jest kluczowym czynnikiem: Szkło wodne jest wybierane, gdy odlewany metal jest kompatybilny z krzemionką (systemy żelaza) I potrzebna jest gospodarka procesowa.
Jeśli chodzi o metalurgię, Skorupy szkła wodnego mogą wpływać na jakość odlewania.
Na przykład, Stale węglowe mogą ulegać niewielkiej gaźlizacji na interfejsie skorupy, jeśli zyskowane są zakwaszoną wodą, Tak więc używana jest neutralna woda.
Przepuszczalność gazu ceramiki pomaga wodoru i gazowi odpuszczenia; Jednakże, Wszelkie nieodpowiedni DEWAX lub wilgoć może wytwarzać porowatość gazową.
Porowatość skurczową jest zarządzana przez pionę i otwory wentylacyjne jak zwykle.
Zazwyczaj, Odlewy szklane wodne zachowują się metalurgicznie, podobnie jak inne precyzyjne odlewy tego samego metalu-chemia skorupy ma minimalny efekt stopowy, ale może nieznacznie zmieniać dekarburowanie powierzchniowe.
Właściwe kontrole procesu (jak napływ próżni lub obojętnej atmosfery dla niektórych stali) może być stosowane w razie potrzeby, ale są niezależne od typu spoiwa.
Dokładność wymiarowa i wykończenie powierzchni
Odlewy inwestycyjne szkła wodnego osiągają umiarkowaną precyzję. Wymiarowy tolerancje są zwykle ISO CT7-CT9 dla ogólnych wymiarów. (Dla drobnych ścian, Tolerancja może się zrelaksować na CT9 lub CT10.)
Aby to spojrzeć na perspektywę, ISO CT7 na 50 Funkcja mm pozwala na odchylenie około ± 0,10 mm, podczas gdy CT6 wynosiłby ± 0,06 mm.
W rzeczywistości, Małe części i dobrze kontrolowane procesy mogą zbliżyć się do CT6-CT7,
ale większe lub bardziej złożone odlewy często znajdują się w zakresie CT8-CT9.
Jest to porównywalne z tolerancjami od rzucania piasku.
W przeciwieństwie do tego, Wysokiej klasy odlewy krzemionkowe mogą osiągnąć CT4-CT6 w małych wymiarach, Więc szkło wodne jest mniej dokładne o około jedną klasę tolerancji.
Sklepy o wysokiej jakości określają tolerancje na podstawie ISO 8062, Często zauważając „CT8” jako linię bazową dla procesów szklanych.
Wykończenie powierzchniowe jest również grubsze niż krzemionka, ale gładsza niż odlew piasku. Typowy Chropowatość powierzchni W przypadku odlewań z szklanką jest rzędu RA 6–12 μm (250–500 min).
Jedna odlewnia poinformowała, że odlewy szklane wodne osiągnęły mniej więcej Ra = 12.5 μM w testach porównawczych. Dla kontrastu, Części z krzemionki mogą osiągnąć RA 3–6 μm.
Wyższa chropowatość szkła wodnego wynika z większych rozmiarów ziaren w skorupce i naturze spoiwa snu.
Czynniki wpływające na wykończenie obejmują zawartość stałych ciałek, wielkość ziaren stiukowego, grubość skorupy, i jakość wzoru.
Na przykład, drobniejsze protezy i dodatkowe prime warstwy mogą poprawić jakość powierzchni.
Niemniej jednak, Projektanci powinni spodziewać się bardziej szorstkiej powierzchni początkowej: Typowe odlewy często wymagają szlifowania światła lub obróbki, aby osiągnąć gładkość wokół RA 3–6 μm dla krytycznych powierzchni.
Aby zarządzać dokładnością, Większość sklepów używa Kontrola wymiarowa (suwmiarka, CMM, Wskaźniki) na pierwszych częściach i próbkach produkcyjnych.
Ponieważ wzór wosku i drzewo wprowadzają pewną zmienność, Potrzebna jest staranna układ i rekompensata kurczenia się.
Współczynniki skurczu termicznego stali (o 1.6 mm/m · 100 ° C.) są używane do skalowania wzorów. Dokumentacja procesu określa czynniki skurczowe i tolerancje na ISO.
Kontrola jakości i inspekcja
Kontrola jakości w odlewach w szklance luster. Kratyczne kroki są sprawdzane na wielu etapach:
- Kontrola powłoki: Przed nalewaniem, Skorupy są badane pod kątem pęknięć, pęcherze, lub niepełna powłoka.
Wykonawcy często mierzą grubość skorupy za pomocą wskaźników ultradźwiękowych i sprawdzają, czy każda warstwa jest jednolita. Wszelkie rozwarstwienie lub dziury mogą powodować defekty odlewania.
Pojemniki z mokrej zawiesiny są monitorowane pod kątem pH i substancji stałych; Odmiany mogą wytwarzać słabe skorupy. Suszarki są sprawdzane pod kątem równego rozkładu ciepła. - Kontrole wymiarowe: Po wstrząsie i wykończeniu, Odlewy są mierzone w stosunku do wymiarów projektowych.
Części pierwszej armii zwykle podlegają inspekcji CMM w celu weryfikacji krytycznych wymiarów w ramach określonej klasy tolerancji (np. ISO CT8).
W przypadku średnic otworów używane są proste bloki wskaźnikowe lub wtyczki. Ponieważ skok drzewa i skurcz wosku dodają małe błędy, Powszechne jest dostosowywanie wymiarów wzorców, jeśli wystąpi bieganie. - Wykrywanie defektów: Odlewy szklane wodne mogą ponieść wady takie jak porowatość gazu, inkluzje, lub wady fuzji powłoki.
Wspólne metody inspekcji obejmują rentgen/radiografia (znaleźć wewnętrzne wnęki lub wtrącenia), fluorescencyjny penetracyjny (do pęknięć powierzchniowych i porowatości), i testowanie cząsteczek magnetycznych (dla części żelaznych).
W stosownych przypadkach, Testy ciśnienia lub testy przepływu są stosowane. Analiza metalurgiczna (wytrawienie makro, Mikrografy) może być używane podczas rozwoju procesu.
Wszystkie testy powinny odwołać się do standardów (np. ASTM E165 dla penetrującego, ASTM E446 dla radiografii) zdefiniować akceptację. - Dokumentacja procesu: Ścisła identyfikowalność jest utrzymywana na odlewach szklanych. Rekordy obejmują współczynniki mieszanki zawiesiny, Harmonogramy lekarstwa, i czasy pieca.
Wiele odlewni korzysta z listy kontrolnej w procesie (Dzienniki temperatury dla piekarników DEWAX, Dzienniki wilgotności do suszących pokoi, i dzienniki użytkowania spoiwa).
Dla części o wysokiej niezawodności (np. komponenty lotnicze), Pełny kod cieplny i certyfikacja chemiczna/fizyczna towarzyszą części.
ISO 9001 lub standardy NADCAP mogą rządzić dokumentacją w krytycznych branżach.
Ogólnie, Filozofia kontroli polega na standaryzacji każdego kroku, aby każda awaria odlewu mogła być wyśledzona z powrotem do głównej przyczyny (np. niestabilna zawiesina lub pominięty cykl suszenia).
Względy gospodarcze
Castowanie zagubione w szklarce w wodzie jest cenione opłacalność w odpowiednich aplikacjach. Kluczowe czynniki ekonomiczne obejmują koszty materiałowe, praca, czas cyklu, i wydajność:
- Przybory: Spoiwa krzemianu sodu i piasek kwarcowy są niedrogie w porównaniu z krzemionką koloidalną i cyrkonem.
Na przykład, Roztwór krzemianu sodu może kosztować kilka centów za kilogram, podczas gdy koloidalne spoiwa krzemionkowe kosztują rzędu wielkości więcej.
Zastosowane sole lub akceleratory są minimalne. Wzory woskowe (Zwłaszcza, jeśli jest wydrukowany 3D) Dodaj koszt, Ale wydajność jest wysoka.
Istnieje pewne odpady ceramiczne złomu (złamana skorupa) ale często można go poddać recyklingowi jako piasku. Ogólnie, Materiały eksploatacyjne są tanie. - Czas pracy i przetwarzania: Budowanie skorupy w szklance jest pracochłonne, Wymaganie wielu spadków i cykli suszenia.
Czasy cyklu 24–72 godziny Od drzewa woskowego po nalewanie są typowe (szybciej niż krzemionka z wysokim tempem, które może trwać dłużej).
Krok mokrego DEWAX jest dłuższy (Zanurzenie vs otwarty płomień Burn), Ale zwykle jest to nocne namoczenie. Praca jest potrzebna do przygotowania wzoru, Operacje powlekania/sztukaterii, i Shakeout.
Pomimo tego, Niższe koszty narzędzi i zmniejszone obróbki często zrównoważają wyższą robotę.
W modelu kosztów, Szkło wodne może być konkurencyjne, gdy objętości części przekraczają kilkaset rocznie, szczególnie w przypadku ciężkich lub złożonych części, które byłyby bardzo drogie w odlewaniu piasku lub matrycy. - Przepustowość: Jednopoziomowe linie szklane mogą działać ciągle, Ale każda kompilacja (Ładowanie skorupy, DEWAX, ogień, wlać, nokaut) obsługuje tylko części na tym drzewie.
Przepustowość jest umiarkowana; Kilka setek kilogramów odlewań na partię może być normalne. Jednakże, Istnieje automatyzacja do wstrzyknięcia wosku i opryskiwania skorupy.
Krok ograniczający jest często dewaksualny i strzela, które mogą być piekarnikami partiowymi z określonymi obciążeniami. Skuteczne planowanie (układanie drzew) może poprawić wykorzystanie. - Wydajność i złom: Ponieważ proces jest precyzyjny, Szybkości złomu mogą być niskie, jeśli są kontrolowane. Jednakże, Wszelkie pęknięcie skorupy lub wyciek metalowe daje całkowitą utratę tego odlewu.
Awarie spowodowane wadami powłoki (np. Pęknięcie poedagowe) są zminimalizowane przez ścisłą kontrolę procesu.
W porównaniu do odlewania piasku, Water-szklanka ma ogólnie wyższą wydajność, ponieważ części są łatwiejsze do czyszczenia i prawie w kształcie sieci.
W porównaniu z krzemionką sol, wydajność jest podobna lub nieco niższa (Skorupy krzemionkowe mogą być bardziej wybaczającym problemami z dewaxem).
Szorstki Porównanie kosztów może pokazać, że odlewanie szklane może być 50–70% tańsze na część niż odlewy krzemionkowe z częściami stalowymi średniej precyzyjnej,
ze względu na niższe koszty materiału i oprzyrządowania, choć niewielka utrata jakości powierzchni.
Jest droższy niż tani odlewanie piasku na jednostkę, Ale ponieważ końcowe części wymagają znacznie mniej obróbki, the Całkowity koszt zakończony może być konkurencyjny.
Krótko mówiąc, Odlewanie w szklance wody pozwala firmom na przesunięcie kosztów z godzin pracy maszynowej na czas przetwarzania,
co często jest korzystne w przypadku części złożonych lub niskiej objętości, aby dedykowane oprzyrządowanie nie jest uzasadnione.
Zastosowania przemysłowe
Odlewy inwestycyjne w szklance wodnej znajduje niszę w ciężkie i złożone komponenty w kilku branżach. Umiejętne aplikacje obejmują:
- Maszyny i ciężkie wyposażenie: Komponenty do wydobycia, olej & gaz, a maszyny budowlane często używają odlewu szklanego.
Na przykład, koła zębate, pompowanie obudowa, zawory, a przeszkody w tych sektorach korzystają z siły stali i geometrycznej swobody odlewania inwestycji.
Odlewanie szkła wodnego ze stali nierdzewnej Złącze rurowe zaworu ze stali nierdzewnej - Części rolnicze: Części takie jak traktor obudowy, Komponenty pługa, a ciężkie powiązania sprzętu rolne są w ten sposób.
Zdolność do rzucania żelaza lub niskopomorowych kształtów stalowych (np. Części do roszczeń, Płyty wiertnicze nasiona) z skomplikowanymi profilem jest kluczową zaletą. - Automobilowy: Choć nie jest powszechne dla masowych części samochodów, Odlewanie szkła wodnego jest stosowane w komponentach motoryzacyjnych lub ciężarówek o niskiej objętości (np. małe partie kłykców kierowniczych, ciężkie ramiona zawieszenia, Komponenty hamulcowe dla pojazdów specjalistycznych).
Jego precyzja przewyższa odlewanie piasku dla krytycznych części dopasowania, jednak pozostaje opłacalne dla umiarkowanych biegów. - Zawory przemysłowe i pompy: Zawory żeliwa i stalowe, pompowanie ciał, a kołnierze często pochodzą z form inwestycyjnych w szklance.
Te części wymagają złożonych wewnętrznych przejść i dobrego wykończenia powierzchni (Aby uniknąć wycieku) -Odlewanie szklane daje zawory gotowe do obróbki bez rdzeni. - Konstrukcja i odlewy architektoniczne: Sporadycznie, dekoracyjne lub strukturalne elementy żelaza/stalowe (Jak kołnierze, sprzęt komputerowy, lub ozdobne wsporniki) są odlewane przez szklankę wodną.
Proces ten może uchwycić szczegóły artystyczne podczas korzystania z niedrogiego piasku, dzięki czemu jest odpowiednia do odlewów specjalnych (np. Brązowy zastępca w elementach architektonicznych). - Komponenty na morzu i morskie: Jak wspomniano przez źródła branżowe, Części do przyczep, żurawi, a platformy morskie wykorzystują tę metodę trwałości w trudnych środowiskach.
Ogólnie, Odlewy szklane są wybierane w branżach, które wymagają solidne odlewy żelazne z umiarkowanymi szczegółami po rozsądnych kosztach.
Konkuruje z odlewaniem piasku, gdy wymagana jest wyższa dokładność lub szczegółowy szczegół w kształcie sieci, I konkuruje z odlewaniem inwestycji z krzemionką, gdy duże ograniczenia wielkości lub budżetowe sprawiają, że te ostatnie są zbyt kosztowne.
Analiza porównawcza
W porównaniu z innymi metodami odlewania, Odlewy inwestycyjne w szklance zajmuje środowisko:
Szkło wodne vs. Casting inwestycyjny z krzemionką:
Krzemionka (spoiwa koloidalne-silica z mąką cyrkonową) daje najlepsze szczegóły, Najlepsze wykończenie powierzchni (RA już 3–6 μm), i ściślejsze tolerancje (ISO CT4-CT6).
Jednakże, to jest droższe: Roztwory krzemionkowe i piaski cyrkonowe kosztują znacznie więcej, a proces wymaga wypalenia płomienia i wyższych temperatur strzelania.
Odlewanie szklane, w przeciwieństwie do tego, ma grubsze wykończenie (~ RA 6–12 μm) i szersze tolerancje (CT6-CT9), ale używa tanich materiałów i prostszego dewax.
Skorupy szkła wodne również są silniejsze w obsłudze przed nalaniem (są bardzo sztywne po wysuszeniu) i może być grubsze, który przynosi korzyści ciężkim nalewaniu.
Podsumowując, Sol krzemionki jest wybierany do wysokiej precyzyjnej, małe części; szklanka wodna jest wybierana dla większych, Twarde komponenty, w których można poświęcić wykończenie powierzchniowe.
Odlewy inwestycyjne szkła wodnego vs Piasek Odlew:
Odlewanie piasku (Zielony piasek lub chemicznie) jest najniższy koszt, Najbardziej elastyczne tworzenie pleśni dla dużych części.
Jednakże, Odlewy piasku mają bardzo szorstkie powierzchnie (Ra > 25 um, często 50–100 μm) i luźne tolerancje (ISO CT11 lub gorzej).
Odlewanie w szklance wody zapewnia znacznie lepszą powierzchnię i dokładność (Jak wspomniano powyżej) przy wyższych kosztach.
Jeśli część z piaskiem wymaga intensywnej obróbki lub naprawy (Jak spawanie rdzeni), Zastosowanie szkła wodnego może być tańsze.
Również, niektóre złożone kształty (cienkie ściany, Wewnętrzne pustki) są trudne lub niemożliwe w piasku bez rdzeni; szkło wodne z łatwością wytwarza takie kształty.
Kompromis polega na tym, że odlewanie piasku skaluje się lepiej dla bardzo dużego objętości (Formy lub formy, które można używać wielokrotnie),
podczas gdy szklanka wodna jest ograniczona dookoła 150 kg na formę i wymaga wielodniowych cykli.
Siła skorupy i zachowanie termiczne:
Skorupy szkła wodne składają się z warstwy stopionej sliki, które są nieco mniej oporne niż warstwy cyrkonu lub glinu często stosowane w skorupkach krzemionkowych.
Oznacza to, że skorupy z szklanki wodne zwykle mają niższą maksymalną temperaturę usług i mogą pozwolić na większą reakcję metalu-powiernika w bardzo gorących zalewach.
W rzeczywistości, chociaż, Obie metody wytwarzają skorupy, które łatwo wytrzymują temperatury stali/żelaza.
Pod względem siły, Zarówno skorupy krzemionkowe, jak i wodoodporne są sztywne po strzelaniu, Ale krzemionka może utrzymać integralność strukturalną w wyższych temperaturach.
Najlepsze przypadki użycia:
Podsumowanie najlepszych zastosowań, Odlewanie w szklance jest idealne średnie i duże części stalowe/żelazne, w których wysoka precyzja nie jest krytyczna,
takie jak obudowy pompowe, Placki na sprzęt, części maszyn ciężkich, i każdy komponent, w którym funkcje obsadzone zapisują spawanie.
Sol krzemionki jest najlepszy małe do średnie części precyzyjne (komponenty lotnicze, biżuteria, implanty medyczne, małe części ze stali nierdzewnej).
Wygrane castowanie na zielono Ogromne ciężkie części lub wyjątkowo duże tomy, w których nie są potrzebne ciasne szczegóły (np. duże obudowy, bloki silnika, luz obudowy pompowy).
Poniższa tabela podkreśla kilka porównawczych wskaźników:
- Chropowatość powierzchni (Typowy RA): SOL SOL ~ 3–6 μm; szklanka wodna ~ 6–12 μm; Zielony piasek >25 um.
- Tolerancja wymiarowa: Krzemionko-sol ISO CT4-CT6; Water-szklanka ~ CT6-CT9; Zielony piasek CT11 - CT12 (bardzo luźne).
- Koszt materiału: Niski dla piasku, Umiarkowany dla szklanki wodnej, Wysoki na krzemionkę. Spoiwa krzemianowe sodu jest bardzo tanie, podczas gdy koloidalny spoiwa krzemionkowe jest drogie.
- Siła skorupy: Dobry na krzemionkę z wysokim t, Umiarkowany do szkła wodnego. Skorupy cyrkonu/tlenku glinu (Krzemionka) mają wyższą refraktorność.
- Skala produkcyjna: Szkło wodne odpowiada na małe do średnie objętości (Dziesiątki do tysięcy rocznie), Zwłaszcza gdy części są ciężkie. Krzemionki SOL SUBIS MAŁE/Precyzyjne biegi; Piasek pasuje do dużych tomów.
Ogólnie, Wodne szklane mosty odlewane luka: Oferuje Lepsza kontrola i wykończenie niż odlewanie piasku, Ale Niższy koszt niż krzemionka.
Gdy wymagania projektowe są umiarkowane, a budżety są ograniczone, jest to często najbardziej ekonomiczna technika precyzyjna.
Wniosek
Szkło wodne (krzemian sodu) Casting inwestycyjny to opłacalne precyzyjne odlewanie proces zoptymalizowany pod kątem żelaza, złożone komponenty.
Używając niedrogich spoiwa i piaski, Umożliwia producentom osiągnięcie stali i żelaza z netto z rozsądnymi tolerancjami (ISO CT7-CT9) i kończy (RA ≈6-12 μm) za ułamek kosztów odlewania krzemionki.
Mocnymi stronami procesu są jego materialna gospodarka, silna sztywność skorupy, oraz zdolność do wytwarzania złożonych geometrii bez zawalenia się rdzenia.
Jego głównymi ograniczeniami są szorstsze wykończenie powierzchniowe i niższa stabilność w wysokiej temperaturze, które ograniczają go do średniej precyzji, ciężkich zastosowań.
Oczekiwanie na coś, Odlewanie w szklance wody pozostaje istotne dla aplikacji takich jak maszyny, Subessyjne motoryzacyjne,
sprzęt rolniczy i budowlany, i wszelkie części, które korzystają z dobrego kompromisu szczegółów i kosztów.
Ciągłe ulepszenia (takie jak zoptymalizowane preparaty krzemianowe i zautomatyzowana powłoka powłoki) może nieco wyższa zwiększona dokładność.
Niemniej jednak, Inżynierowie powinni starannie dopasować części do procesu: Użyj szkła wodnego, kiedy Złożoność stali/żelaza i ekonomia dominują wymagania,
Krzemionka, kiedy Ultra-cienkie detale lub specjalne stopy są potrzebne, i piasku, kiedy czyste objętość lub rozmiar Zastąp precyzję.
Ogólnie, Odlewanie inwestycji w szklance jest dojrzałe, dobrze zrozumiana technika.
Jego dalsze użycie jest napędzane globalnym popytem na solidne, Misternie ukształtowane części metalowe przy umiarkowanych tolerancjach i kosztach konkurencyjnych.
Właściwe zastosowanie kontroli chemii i procesu - i dokładna kontrola - daje spójność, Wysokiej jakości odlewy dla szerokiej gamy potrzeb przemysłowych.
TEN jest idealnym wyborem dla twoich potrzeb produkcyjnych, jeśli potrzebujesz wysokiej jakości Odlewy inwestycyjne szkła wodnego usługi.
