1. Введение
Литье по выплавляемым моделям (LFC) против инвестиций (Потерянный восков) Кастинг (IC) Выделитесь как два ведущих метода вблизи сети.
Включение производства сложных компонентов в автомобиле, аэрокосмический, энергия, и медицинские сектора.
Естественно, Выбор правильного метода литья влияет не только на конечное качество, но и стоимость, Время выполнения, и устойчивость.
Следовательно, Инженеры и руководители литейных работ регулярно оценивают несколько процессов, чтобы соответствовать сложности части, требования сплава, и объем производства.
Сегодня, Требования отрасли для более жестких допусков, более тонкая поверхность, и более сложные геометрии делают углубленное сравнение потерпевшего литья с пеной с инвестиционным литьем как своевременного, так и ценного.
2. Что такое литье по выплавляемым моделям (LFC)?
Литье по выплавляемым моделям использует расходы на расширенный полистирол (прибыль на акцию) Определения пены, изготовленные с помощью обработки с ЧПУ, формование, или 3D-печать.
После того, как операторы собирают эти узоры в кластеры и внедрят их в свободное время, Беспонированный песок, Они изливают расплавленный металл - типично алюминиевый или пластичный железо - прямо на пену.
Тепло испаряет пену, который убегает через песок, и металл мгновенно заполняет полость.
Как результат, LFC производит большой, отдельные кастинги с минимальными углами, Нет отдельных ядер, и геометрическая свобода непревзойденной традиционной песчаной литья.
3. Что такое инвестиции (Потерянный восков) Кастинг (IC)?
Инвестиционное литье, часто известен как Потерянный кастинг, начинается с точных восковых узоров, созданных путем инъекции расплавленного воска в металлические штампы.
Операторы «вновь» эти узоры, Затем постройте керамическую оболочку через несколько провалов в рефрактерной суспензии (Силика Sol для мелких деталей или водного стекла для экономики) и последующие штукатурки.
После обезживания в 150 ° C и высокотемпературное выгорание при 600–900 ° C, Они наливают предварительно нагретый металл, включая нержавеющие стали, Суперсплавы, и титан - на подогрев.
Окончательно, Они удаляют керамическую форму, чтобы раскрыть детали с плотными допусками (± 0,1–0,3 мм) и превосходная отделка поверхности (RA 0,8-3,2 мкм).
4. Основной процесс
Литье по выплавляемым моделям
- Создание шаблона: Производить формы EPS за 1–4 часа на часть с помощью ЧПУ или аддитивных методов.
- Кластерная сборка: Прикрепить к 20 пенопластовые узоры на головку стробирования, чтобы максимизировать пропускную способность.
- Песчаная начинка: Компактный беспрепятственный кремневный песок при относительной плотности 85–90%, обеспечение единой поддержки.
- Заливка & Испарение: Вылейте расплавленный металл в 660 °С (алюминий) или 1,400 °С (железо), испаривание пены и затвердевание в течение 30–60 секунд.
Инвестиционное литье
- Внедрение воска: Время цикла 20–30 секунд за шаблон, Поискающая размерная повторяемость ± 0,05 мм.
- Здание снаряда: Нанесите 8–12 слоев керамической суспензии и штукатурки в течение 2–4 дней для силикаса Sol, или 24–48 часов со стеклом воды.
- Dewax & Выгорание: Снимите воск в автоклавах Steam; рамп до температуры с выгоранием при 1–2 ° С/мин, чтобы избежать растрескивания оболочки.
- Металл залил: Вылейте суперсплавы в 1,550 ° C в вакуумной или центробежной помощи для минимизации турбулентности и пористости.
5. Материалы & Совместимость сплава
Потерянные сплавы на пену
- Алюминиевые сплавы: Foundries чаще всего используют системы Al-Si (например, А356, А380).
Эти сплавы тают между 580 ° C и 615 °С, предлагая хорошую текучесть и легкую прочность (Растягиваемая сильная сторона 200–300 МПа). - Ковкий чугун: Оценки, такие как 65–45–12 (65 KSI UTS, 45 Ksi ys, 12% удлинение) оставаться популярными для корпусов насоса и выхлопных коллекторов. Расплавлять температуру 1,370 – 1,420 °С.
- Низколегированные стали: Определенные углеродные и стали CR-MO (например, 4140, 4340) посоветовать LFC, когда прочность превосходит крайнюю коррозионную сопротивление; Они затвердевают вокруг 1,450 – 1,500 °С.
Потому что потерянная пена испаряется пена, он может генерировать газы углеводородов.
Следовательно, Файтанды должны реализовать дегазация методы, такие как пузырьки инертного газа, чтобы минимизировать пористость.
Более того, Песчаная среда LFC часто производит столбчатые зерновые структуры, который может повысить прочность на направление, но может потребовать термообработки для уточнения микроструктуры.
Инвестиционные сплавы
- Аустенитный Нержавеющая сталь: Оценки, такие как 304, 316л, и 17-4 PH демонстрируют растягивающие стороны 500–1200 МПа и выдающаяся коррозионная устойчивость, с границами между 1,370 ° C и 1,450 °С.
- Никелевая база суперсплавы: Инконель 718 и 625 работать при превышающей температуре 700 °С; Они поддерживают силу доходности выше 800 MPA в 650 °С.
Их точки плавления превышают 1,350 °С, и они требуют вакуумного или инертного газа для контроля окисления. - Титановые сплавы: Ти-6Ал-4В (Оценка 5) служит аэрокосмическим и биомедицинским рынкам; его 1,660 ° C Печальность плавления и высокая аффинность к потреблению кислорода контролируемой атмосферной.
- Бронзы & Медь Сплавы: Фосфор Бронза и высокопроводительная медь хорошо отбрасывает в инвестиционные процессы, доставляя прочность на растяжение 300–500 МПа.
Потому что инвестиционное кастинг использует керамическая оболочка, это препятствует захвате газа и доходности мелкие экведические зерна, приводя к превосходной механической однородности.
Более того, Инертная природа раковины предотвращает реакции металлических, Сохранение целостности поверхности.
Однако, Файскри должны тщательно соответствовать термическому расширению оболочки с сокращением сплава, чтобы избежать трещин или горячих слез.
6. Точность размеров & Поверхностная обработка
| Метрика | Литье по выплавляемым моделям | Инвестиционное литье |
|---|---|---|
| Размерный Толерантность | ± 0,5–1,0 мм | ± 0,1–0,3 мм |
| Шероховатость поверхности (Ра) | 3.2–6,3 мкм | 0.8–3,2 мкм |
| Припуск на обработку | 1.5–3 мм | 0.5–1,5 мм |
| Минимальная толщина стенки | ~2,5 мм | ~ 1,0 мм |
7. Свобода дизайна & Сложность
Когда дело доходит до перевода амбициозных дизайнов в реальность, Оба потерянные пены (LFC) и инвестиционный кастинг (IC) Предлагайте уникальные преимущества.
Однако, их сильные стороны расходятся таким образом, что напрямую влияют на сложность частичности, Стратегия инструментов, и общая стоимость.
Потерянная пенопластовая кастинг-более высокая сложность масштаба
- Подписаны & Выпущенные секции: Потому что пенопласта EPS полностью испаряется, LFC обрабатывает подрезки, Внутренние полости, и Corping без отдельных вставки.
Например, автомобильный выпускной коллектор весом 10 кг может интегрировать сложные проточные отрывки в одном заливе, снижение затрат на сборку 15 %.
- Минимальные углы черновика: Дизайнеры могут указать углы черновиков всего 0,5 °, по сравнению с 2–3 °, часто требуемым в обычном литье песка.
Как результат, стены тонкие, как 2.5 ММ остается возможным для частей до 1.8 М Лонг. - Быстрая итерация: Образец пены стоят 100–300 долларов за штуку и развернулись в часах через ЧПУ или 3D -печать, Включение 3–5 конструктивных петлей в неделю во время разработки.
Инвестиционное кастинг-точность на основе
- Тонкие стены & Сложные особенности: Инвестиционное литье надежно производит толщину стен вниз до 1 ММ и филе радиусы под 0.5 мм.
Аэрокосмические сопла топлива, например, часто включает 12 внутренние каналы охлаждения просто 0.8 мм в диаметре - невозможно с другими методами.. - Высокая воспроизводимость: Уколоты воска обеспечивают размерную повторяемость ± 0,05 мм, а поверхностная отделка сглаживает такую же гладкую, как РА 0.8 мкм. Эта точность уменьшает пост-махинацию до 50%.
- Многокомпонентные деревья: По «деревьям» десятки узоров вместе, литейные заводы достигают высокой пропускной способности на маленьких, замысловатые детали - доступные для медицинских имплантатов или корпусов точных передач.
8. Экономический анализ
- Стоимость оснастки: Потерянная пена литья пены варьируется 100–300 долларов США каждый; Инвестиционные литья стальные штаты стоят 15 000–60 000 долларов США, плюс 3–8 долларов США/кг керамического материала.
- Единица стоимость против. Объем: В 5,000 части/год (алюминий), Уничтоженная пенопластовая литья стоила ~ 22 доллара США; Инвестиционные кастинги из нержавеющих запчастей стоили ~ 120 долларов. В 20,000 единицы, LFC падает до $15, Пока IC падает $95 через амортизацию.
- Время цикла: Цикл песка LFC и цикл заливания заполняется внутри 30 минуты; IC требует минимум 48 Часы для строительства и выгорания раковины.
- Урожай & Лом: Scrap LFC работает 5–10%, в первую очередь из -за дефектов пены; IC Scrap остается под 5%, Благодаря надежному качеству раковины.
9. Контроль качества & Дефекты
Обеспечение целостности литых компонентов требует строгого контроля качества (КК) Протоколы и понимание механизмов дефектов, специфичных для процесса,.
Литье по выплавляемым моделям (LFC) и инвестиционный кастинг (IC) Каждый показывает различные режимы отказа,
Таким образом, литейные завод должны соответствующим образом адаптировать методы проверки и стратегии смягчения смягчения.
Общие дефекты в литье потерянной пены
Газовая пористость
- Причина: Неполное испарение пены или влаги EPS в песке генерирует водород и углеродистые газы.
- Влияние: Сферические пустоты до 3 мм в диаметре может уменьшить прочность на растяжение на столько же, сколько 20 %.
- смягчение последствий: Предварительные узоры в 60 ° C для 2 часы; Установите системы дегазации в вакууме для достижения уровня растворенного газа ниже 0.1 CM³/100 г металла.
Эрозия песка
- Причина: Высокоскоростный металлический вход в слабо уплотненный песок нарушает поверхность плесени.
- Влияние: Поверхностные пятна и плавники, требующие до 1.5 ММ пособия на обработку.
- смягчение последствий: Увеличить уплотнение песка до 90% относительная плотность; Используйте песок из диоксида кремнезема (0.2–0,4 мм) Для улучшения стабильности плесени.
Неполное заполнение (Мизанс)
- Причина: Быстрое охлаждение вокруг больших сечений или холодных пятен в стробировании.
- Влияние: Локализованные полости усадки, которые ставят под угрозу функциональность части.
- смягчение последствий: Оптимизировать конструкцию стробирования с тепловым моделированием; Поддерживайте температуру заливки в пределах ± 10 ° C от Liquidus от сплава.
Общие дефекты в инвестиционном кастинге
Раковина растрескивание
- Причина: Дифференциальное термическое расширение между керамическими слоями во время цикла DEWAX или Burnout.
- Влияние: Трещины шире, чем 0.2 ММ позволяет утечка металла, приводя к рваным краям или лом.
- смягчение последствий: Толщина слоя управления (6–8 мм всего) и нагревание рампы при ≤ 2 ° C/мин во время выгорания, чтобы минимизировать тепловой удар.
Включения и захват шлака
- Причина: Неправильное уточнение расплава или отсутствие керамических фильтров.
- Влияние: Неметаллические включения (0.1–0,5 мм) действовать как концентраторы стресса, уменьшение усталости жизни до 30 %.
- смягчение последствий: Включите встроенные керамические пенопластовые фильтры (10–20 пор на дюйм) и выполнять аргорон, дегасируя до более низкого количества включения ниже 2 частицы/см².
Пористость и волдырь
- Причина: Захваченные газы в закаленной оболочке или влаге в рефрактерной штукатурке.
- Влияние: Подземные волдыри, которые приводят к протеканию путей утечки в компонентах, связанных с давлением.
- смягчение последствий: Сухой сборок в 150 ° C для 4 часы; Убедитесь, что содержание твердых веществ остается выше 70 WT% для снижения проницаемости.
Протоколы проверки и тестирования
Для обнаружения и количественной оценки дефектов, Файси используют комбинацию неразрушающих и разрушительных испытаний:
| Метод | Покрытие | Чувствительность |
|---|---|---|
| Радиографическое тестирование (РТ) | Внутренние пустоты, включения | ≥ 0.5 ММ дефекты в 10 мм сталь |
| Ультразвуковой контроль (ЮТ) | Внутренние трещины и пористость | ≥ 0.3 ММ Планарные дефекты |
| Краситель пенетрант тестирование (Пт) | Разбивающие поверхности трещины | ≥ 0.1 ММ Трипликации |
| Магнитная частица (Гору) | Трещины в ближней поверхности в железных сплавах | ≥ 0.2 ММ разрывы |
| Металлография | Микроструктура, карбид осадки | Размер зерна ASTM 5–8, содержание феррита |
10. Приложения & Отраслевые тематические исследования
- Автомобильная промышленность (LFC): Глобальные отчеты OEM 18% более легкие впускные коллекторы и 12% Экономия стоимости с использованием алюминия потерянной пены по сравнению с традиционным литьем.
- Аэрокосмическая промышленность (IC): Ведущие производители двигателей производят 50,000 Инконель 718 топливные сопла ежегодно, достижение допусков ± 0,1 мм и снижение переделки 40%.
- Энергия & Масло & Газ: Насосные побочные устройства для службы морской воды применили IC 316L, чтобы противостоять атаке хлорида, продление среднего времени между неудачами (MTBF) к 30%.
- Новые поля: Гибридные подходы-3D-печатные пенопласты 0.7 мм.
11. Различия между литьем утраченной пены и потерянным восковым литьем
| Критерий | Литье по выплавляемым моделям | Инвестиционное литье |
|---|---|---|
| Сплава диапазон | Ал, пластичный железо, низкопластная сталь | Нержавеющие стали, Суперсплавы, титан, бронза |
| Толерантность | ± 0,5–1,0 мм | ± 0,1–0,3 мм |
| Поверхностная обработка | RA 3.2-6,3 мкм | RA 0,8-3,2 мкм |
| Стоимость инструмента | $100- 300 долларов за шаблон | $15,000- 60 000 долларов по |
| Время цикла | 30 мин | 48–72 H Сборка оболочки + выгорание |
Урожай |
90–95% | 95–98% |
| Максимальный размер части | До 2 м | Обычно ≤ 1 м |
| Мин толщины стенки | ~2,5 мм | ~ 1,0 мм |
| Объем пригодности | Средний до высокого (> 5k/год) | От низкого до среднего (< 20k/год) |
| Воздействие на окружающую среду | ЛОС, пенопластовые отходы | Коэффициент, керамические раковины отходы |
| Типичные применения | Автомобильные коллекторы, блоки двигателя | Аэрокосмические сопла, медицинские имплантаты |
12. Критерии отбора & Основа принятия решений
Выбор между утраченной пеной (LFC) и инвестиционный кастинг (IC), Следуйте этим рекомендациям:
- Геометрия частично & Размер: Используйте LFC для больших, Простые формы; Выберите IC для миниатюрных, сложные компоненты.
- Требования сплава: Применить LFC к сплавам на алюминиевой или железной основе; Выберите инвестиционное литье, когда нержавеет, Superalkoy, или титановый характер имеет значение.
- Объем производства: Предпочитайте LFC для пробежек выше 5,000 куски ежегодно; Используйте IC для специализированных, части нижнего объема (< 20,000 единицы).
- Толерантность & Завершить потребности: Выберите IC, когда допуски натянуты ниже ± 0,3 мм, а РА падает под 3 мкм.
- Расходы & Время выполнения: Баланс быстрого оборота LFC и низкие расходы.
13. Заключение
В заключение, оба Литье по выплавляемым моделям против Инвестиционное литье обеспечить преимущества в ближней форме и отчетливые сильные стороны.
Потерянная пена лика предлагает быстрое создание рисунков, Низкие затраты на инструмент, и крупномасштабные возможности,
в то время как инвестиционное кастинг обеспечивает самую высокую точность, Исключительная поверхностная отделка, и обширная совместимость сплава.
Тщательно оценивая сложность части, материальные требования, Объемные требования, и качественные цели,
Производители могут с уверенностью выбрать оптимальный метод литья-пострадавшее за экономически эффективное производство высокопроизводительных компонентов в сегодняшнем конкурентном ландшафте.
В ЭТОТ, Мы рады обсудить ваш проект в начале процесса проектирования, чтобы гарантировать, что любой сплав выбран или применяется после кастинга лечения, Результат будет соответствовать вашим механическим и производительным характеристикам.
Чтобы обсудить ваши требования, электронная почта [email protected].
Часто задаваемые вопросы: Потерянная пена лика против инвестиционного литья
Каковы основные различия между литьем утраченной пены и литьем инвестиций?
Литье по выплавляемым моделям (LFC) Использует расходы на пену EPS; расплавленный металл испаряет пену и заполняет полость.
Инвестиционное литье (IC) использует восковые паттерны, покрытые керамической оболочкой; воск обезвожен, а оболочка стреляют перед заливанием металла.
LFC подходит крупные, более простые формы и алюминиевые или железные сплавы, пока IC превосходно в замысловатом, тонкостенные детали и более широкий ассортимент сплава.
Какой процесс предлагает более жесткие допуски?
Инвестиционное литье обеспечивает более тонкие допуски - типично ± 0,1–0,3 мм - спасибо за жесткие керамические формы и точный воск.
Потерянная пенопластовая лить, подходит для менее критических подходов.
Как отделка поверхности сравнивается?
IC Запчасти достигают RA 0,8–3,2 мкм., часто требуется только легкая полировка.
LFC Поверхности работают более грубые - RA 3.2–6,3 мкм - так что им нужно более обширная обработка.
Какие сплавы могут отбрасывать каждый метод?
LFC Обычно обрабатывает алюминий (А356, А380), пластичный железо, и выберите с низколеплай.
IC Приспосабливает нержавеющие стали, никелевая база суперсплавы (например, Инконель 718), Титановые сплавы, и бронзы, что делает его идеальным для высокопроизводительных приложений.
Какой процесс является более экономически эффективным?
Для средних и высоких объемов более простых сплавов (например, Алюминиевые коллекторы), LFC предлагает более низкие затраты на инструмент ($100- 300 долларов за схему пены) и быстрое время цикла.
ICВысокие авансовые затраты ($15,000- 60 000 долларов) оправдать себя в низком объеме, Высокие пробежки или при использовании премиальных сплавов.
Какой процесс имеет более быстрое время заказа?
LFC Время заказа обычно составляет 1–3 дня от шаблона до законченной части, из-за быстрого обзора пены и одноэтапной заливки.
IC Требуется 4–7 дней для строительства снаряда, Dewax, выгорание, и залить, сделать его лучше подходящим для запланированных производственных пробежков.
Могу ли я произвести большие отливки с этими методами?
LFC может обрабатывать детали до 2 м в измерении и несколько сотен килограммов веса.
IC Обычно крышки вокруг 1 м и 50–100 кг на часть, Из -за прочности раковины и ограничений выгорания.
Как выбрать между LFC и IC?
Рассмотрим сложность частично (мелкие детали одобрения IC), требования сплава (Премиальные сплавы в пользу IC), объем (Высокие объемы благоприятствуют LFC),
потребности в терпимости и отделке (самые жесткие характеристики в пользу IC), и бюджет инструментов (низкая стоимость услуг LFC).
