Инвестиционное литье в воду (также известный как литье силиката натрия) является формой литья с потерянными волами, в которой используется водорастворимый связующий натриевой силикат в керамической оболочке.
Как один из двух основных методов инвестиционного литья (Другим является кремнеол), это обеспечивает баланс точности и экономической эффективности.
Происходящее из традиционных методов потерянных восков в Азии и Европе, Водяное стеклавое литье набрало промышленную тягу в 20-м веке, поскольку литейные заводы искали более дешевую альтернативу коллоидным процессам.
Используя общие материалы (кварц или кремнеземный песок с щелочными силикатными связями), Этот процесс хорошо подходит для среднего режима, Запчасти для высокой комплексности, где бюджеты плотнее.
Типичные отливки с водяным стеклом варьируются от нескольких сотен граммов до 150 кг, с максимальными размерами около 1 м, сделать его идеальным для большего, чувствительные к стоимости компоненты.
Что такое инвестиционное литье в водяном стекле?
Водяной стеклян (Потерянный восков) кастинг, в котором силикат натрия («Стекло воды») служит керамическим связующим.
На практике, восковой (или пластик) узоры изготовлены и собраны в дерево.
Узоры неоднократно покрытый в суспензии мелких рефрактерных частиц, связанных в растворе силиката натрия, затем покрыт постепенно более грубыми слоями штукатурки, чтобы построить оболочку.
Как только оболочка лечит, воск растоплен или варят, оставив полость взносочной формы. Расплавленный металл (Обычно стальные или железные сплавы) изливается в эту керамическую оболочку.
После затвердевания, оболочка отрывается, чтобы раскрыть актер. Суммируя, Инвестиционные инвестиции в воду «инвестирует» восковой мастер в керамику на основе натрия на основе натрия, чтобы сформировать форму.
По сравнению с инвестиционным литьем кремнезема (который использует коллоидные пески на основе диоксида кремния и циркона), Метод водоснабжения торгует некоторым качеством поверхности для более низкой стоимости материала и более простой обработки.
Зачем использовать стеклян?
Литье из водяного стекла популярно, потому что оно снижает стоимость и обработку относительно других методов точности.
Связушке силиката натрия и обычные кремнеземые пески недороги и простые в обращении, Таким образом, инструменты и материалы стоят намного меньше, чем для коллоидных раковинов.
Например, Системы водяного стекла избегают высоких затрат на кремнез, Получение более низкой инвестиционной стоимости за личную часть.
Процесс также устраняет многие вторичные операции: части выходят вблизи сети (часто требуется небольшая сварка или обработка).
На практике, отливки в водяном стекле могут захватывать очень сложную геометрию (с подрезок и тонкими сети) без ядер, упрощение конструкции.
В соответствии с отраслевыми источниками, Водяное стекла предлагает «Сложный дизайн без углах» и «Более высокая точность по сравнению с литьем песка»,
избегая дорогих ядер, формы, или сварки, которые нуждаются во многих крупных песчаных деталях.
Эта гибкость делает его привлекательным для Производство малого и среднего производства где расходы на инструмент должны быть сведены к минимуму.
В то же время, Запчасти для водяного стекла обычно более точный, чем песчаное литье.
Типичные размерные допуски находятся в диапазоне ISO CT6-CT9, Примерно соответствует прекрасным классам толерантности к песке или в более низких классах инвестиционного литья.
Поверхностная отделка соответственно умеренная: в порядке RA ~ 6-12 мкм (Они 250–500 мкт),
Лучше литья зеленого песка, но более грубые, чем инвестиционные отливки кремнезема.
Суммируя, Водяное стекла выбирается, когда нужны сложные формы и уменьшенная вторичная работа по утрате,
но более плотный бюджет или больший размер делают более высокий затрат на кремнезый процесс нецелесообразным.
Обзор процесса
Инвестиционное литье с водяным стеклом следует за общей процедурой потерянного воска с несколькими различиями в материалах плесени:
Восковой рисунок и сборка деревьев.
Производится основной шаблон (под давлением, 3Д-печать, или ручная скульптура) и узор -матрица/плесень, сделанная при необходимости.
Восковые копии детали создаются из этого мастера. Несколько восковых узоров тогда Собран на общий липку (формирование «дерева») Использование восковых ворот и кормушек.
Этот восковой кластер образует много отливок в одном заливе. Восковые поверхности «одеты», чтобы удалить швы или дефекты, Получение при необходимости отделка на каждом рисунке.
Здание снаряда (Керамическое покрытие).
Восковая сборка многократно опускается в рефрактерную суспензию очень тонкого песка или муки циркона, суспендируют в разбавленном силикатном растворе натрия.
Каждый погружение покрывает воск в тонком керамическом слое (часто 0,5–1 мм) перед штукатуркой с грубым песком.
После истощения лишней суспензии, а Штукатурный слой (более крупные гранулы песчаника) наносится путем заливки или псевдоожиженного кровати, чтобы соединиться с липкой суспензией.
Кластер затем разрешается затвердеть (Часто высушенные с воздухом или вылечены с низким уровнем нагрева). Этот цикл с сухой, как правило, повторяется 4–7 раз Чтобы достичь необходимой толщины раковины (обычно 5–15 мм всего).
Во время этой последовательности, более поздние пальто используют более грубые, а иногда разные огнеупорности (например. тонкий кремнез, грубый кварцевый песок в слоях поддержки) Чтобы максимизировать прочность и проницаемость.
В процессах воды, Кварц/Пески из плавлены. Вся раковина наконец высохнет тщательно (Иногда в печи с контролем влажности) Удалить влагу.
Depaxing и стрельба.
Закаленная керамическая раковина обезвожена плавив воск из формы.
В отличие от раковины кремнезема (который обычно сжигает воск в печи с выгоранием или пламенем), Оболочки с водяным стеклами часто погрузился в горячую воду или подвергается воздействию пар, чтобы растопить воск.
Цель состоит в том, чтобы быстро очистить воск при минимизации напряжения раковины (Оболочки силиката натрия более жесткие, когда холодные).
После обезживания, оболочка есть уволенный (спечен) при высокой температуре (часто 800–1000 ° C.) Чтобы укрепить керамику и сжечь оставшуюся органику.
Это также вызывает переплет силиката натрия и частично, формирование жесткого, газопроницаемая плесень.
Металл залил.
Расплавленный металл заливают в предварительно нагретую раковину обычным способом. Потому что водяные раковины используют обычные кремнеземые пески, Их теплоемкость и теплопроводность аналогичны песчаным формам.
Оболочка поддерживает металл до затвердевания (с минимальными полостями усадки, если используются стояки).
Удаление и отделка раковины.
Однажды твердый, керамическая оболочка удаляется механическими средствами (например. разжигать выстрел, вибрация или удары) Чтобы раскрыть литые части.
Остаточный кварцевый песок очищается. Листовое дерево разрезано, и ворота и стояки обрезаны.
Финал отделка может включать в себя шлифование, обработка с ЧПУ, и обработка поверхности по мере необходимости.
Потому что начальная отделка оболочки умеренная, Заливы с водяным стеклом часто требуют некоторого измельчения поверхности или обработки, но не так, чем отливки зеленого песка.
Важно, Процесс стеклянного стекла отличается от процесса кремния в основном в Метод связующего и Dewax.
В кастинге с водяным стеклом, силикат натрия (щелочный силикат) Набор путем сушки и отверждения, в то время как кремнезый (коллоидный кремнезем) раковины затвердевают в первую очередь геляцией.
Depaxing выполняется с горячей водой (а Влажный девязен) вместо пламени. Эти различия влияют на время цикла и качество.
Например, влажный девакс более мягкий на хрупких снарядах, Но это требует обработки отходов. Также, Оболочки с водяным стеклом обычно имеют более низкую тепловую стабильность, чем цирконы, содержащие кремнезый, раковины, Как обсуждалось ниже.
Система связующего
Переплет в литье с водяным стеклом Натриевой силикатный раствор (Красиво на повод). Химически, водяной стакан очень щелочный (PH ~ 11–13) и сделано с определенным соотношением кремнезема к содам.
Типичные составы варьируются от 2:1 к 3.3:1 Sio₂:Na₂o весовое соотношение (часто выражается модулем, например. M = 2,0 означает 2.3 Части Sio₂ за Na₂o).
Свойства ключа контроля содержимого отношения и твердых веществ. Более низкие соотношения (Больше Наг) придать более плавную суспензию и более быстро сушную, но также более гигроскопическое и низкорезорендозное связующее.
Более высокие соотношения (больше sio₂) Увеличьте теплостойкость и более низкий pH.
Водяной стакан вода (вязкость, похожая на воду) и лекарства от испарения и мягкого тепла. Как это высыхает, он образует жесткую сеть аморфного силикатного стекла.
Переплет гигроскопичен, Таким образом, снаряды должны быть полностью высушены перед стрельбой или воздействием влажного воздуха или воды, Или они могут перекрасить и ухудшить.
В эксплуатации, Остаточная влажность может привести к паровым карманам или пористости, если металл вылит слишком горячий. Стадия отверждения обычно включает в себя выпечку при 100–200 ° C, чтобы полностью укрепить оболочку и проехать влагу.
Преимущества связующих силикатов натрия включают их низкую стоимость, Неограниченное «Жизнь шельфа», и простота использования (Нет токсичных растворителей или кислотных катализаторов).
Они устанавливаются простой сушки (или с лечением соли) и дайте очень жесткие раковины.
Однако, ограничения существуют: Их высокая щелочность может атаковать рефрактерные зерна или металл (Особенно алюминий, вызывая закладку газа), и их стеклянная природа дает более низкую высокую прочность, чем раковины кремнезема.
В общем, Водяные стеклянные раковины смягчены при нагревании выше ~ 800–900 ° C, Таким образом, они подходят для стальных/железных сплавов, но они являются маргинальными для очень горячих сплавов.
Несмотря на это, Силикат натрия остается проверенный переплет в отрасли. Это один из трех обычных связующих (наряду с этилаликатным и коллоидным кремнеземом) обычно цитируется для изготовления инвестиционных форм.
Материалы оболочки и методы строительства
Оболочка для литья с водяным стеклом построена почти полностью из Обороты на основе кремнезема. На практике, основные материалы кремнезый или кварцевый песок (слитый или кристаллический), возможно смешанный с алюмино-силикатами.
Типичные размеры частиц для Prime (отлично) пальто могут быть 100–200 сетки (75–150 мкм) Чтобы запечатлеть детали, В то время как резервные пальто используют более грубый песок (например. 30–60 сетка).
Циркон редко используется в оболочках с водяным стеклом (В отличие от раковины кремнезема) Из -за стоимости - вместо этого, более дешевые кремнетические пески используются.
Для повышения теплового шока можно добавить более тонкую глинозем или титановую муку для повышения устойчивости к тепловому удару, Но основание кремнепловно.
Контроль pH имеет решающее значение в суспензии. Связушке силиката натрия очень щелочная, так часто небольшое количество буфер или соль (как бикарбонат натрия) добавляется для корректировки времени геля и предотвращения немедленного лечения.
Производители контролируют pH суспензии (часто около 11–12) и вязкость для обеспечения постоянной толщины покрытия. Чрезмерно высокая щелочность может привести к преждевременному слову на геле на воск.
На практике, Водопроводные раковины используют 4 к 7 Слои покрытия (Prime Poat плюс несколько штукатурных слоев).
Например, За начальным падением в тонком кремнеземелете следует штука (Это «основное пальто» замки в деталях рисунка).
Последующие пальто используют постепенно более грубые пески для наращивания прочности. Каждое покрытие должно высохнуть (часто 1–2 часа при комнатной температуре или быстрее в духовке с низким уровнем нагрева) Перед следующим слоем.
Конечная толщина оболочки обычно находится на порядке 5–15 мм..
Во время сушки, Температура и влажность тщательно контролируются - слишком быстрое сушка может взломать оболочку, В то время как слишком медленная сушка может вызвать бег или искажение.
По сравнению с раковинами кремнезема, Оболочки с водяным стеклом, как правило, Сильный, но менее рефрактерный.
Слои с плавленого кремнезема придают горячую прочность до ~ 900 ° C, Но помимо этого сеть из силикатного стекла натрия может начать смягчаться.
Напротив, Оболочки кремнезема часто используют слои циркона и глинония, которые остаются стабильными выше 1200 °С.
Другими словами, Кремневые плесени могут лучше противостоять более высоким температурам заливных суперсплавов, в то время как водяные стекла обычно ограничиваются сталями и утюгами.
Кастинг металлов и совместимость
Водяное стекло отличается с общими железными сплавами. Типичные стали включают углеродистая сталь, низкий- и стали среднего сплава, теплостойкий нержавеющая сталь, и марганцевые стали.
Утюг (серый и пластичный) также обычно отбрасываются. Эти сплавы могут быть вылиты в диапазоне 1400–1600 ° C без катастрофического повреждения раковины кремнезема (с надлежащими графиками тепла).
Фактически, водяное стекло особенно популярно для носить детали и тяжелые компоненты сделано из стали, Где дополнительная прочность раковины (по сравнению с песком) и сложность окупается.
Водяной стакан менее подходит для реактивных или легких металлов. Алюминиевые и магниевые сплавы, например, требуется очень сухой, Чистые раковины.
Любая влажность или сода в оболочке могут генерировать пористость водорода в алюминии или вызывать окисление.
Титановые и другие реактивные сплавы обычно требуют силика-соль или керамических систем оболочки (или вакуумное плавление) потому что водяные стеклянные раковины не имеют необходимой инертности или чистоты.
(Практически, Литье титана с потерянными восками осуществляется почти исключительно с рефрактерными системами циркона/глиноземной оболочки, Не водяной стакан.)
Таким образом, металлургическая совместимость является ключевым соображением: Водяной стакан выбирается, когда литой металл совместим с кремнеземом (железные системы) и экономика процесса необходима.
С точки зрения металлургии, Водяные стеклянные раковины могут влиять на качество литья.
Например, Углеродные стали могут подвергаться небольшому карбинизации на границе с оболочкой, если оказаться в безвкусной подкисленной воде, так нейтральная вода используется.
Газовая проницаемость керамики помогает вставлять водород и газ; однако, Любая неадекватная DeWax или влага может привести к газовой пористости.
Пористость усадки управляется через стояки и вентиляционные отверстия, как обычно,.
В общем, Водяные отливки ведут ведут металлургически, как другие точные отливки того же металла-химия оболочки обладает минимальным легированным эффектом, но может слегка изменить поверхностную декарбуризацию.
Правильный процесс управления (как вакуум или инертная атмосфера, заливая для определенных сталей) может применяться по мере необходимости, но не зависят от типа связующего.
Точность размеров и качество поверхности
Инвестиционные отливки водного стекла достигают умеренной точности. Размерный допуски обычно ISO CT7-CT9 Для общих измерений. (Для тонких стен, Толерантность может расслабиться на CT9 или CT10.)
Чтобы поставить это в перспективу, Iso ct7 на 50 Функция MM позволяет отклонению от ± 0,10 мм, тогда как CT6 будет ± 0,06 мм.
На практике, Небольшие детали и хорошо контролируемые процессы могут приблизиться к CT6-CT7,
Но более крупные или более сложные отливки часто находятся в диапазоне CT8-CT9.
Это сравнимо с толесными допусками с тонкими песчаными литьями.
Напротив, Высококачественные отливки могут достичь CT4-CT6 в небольших размерах, Таким образом, стекло из воды менее точное примерно на одном уровне толерантности.
Качественные магазины будут указывать допуски на основе ISO 8062, Часто отмечая «CT8» как базовую линию для процессов с водяным стеклом.
Поверхностная отделка также более грубая, чем кремнезый, но более гладкий, чем песочный лист. Типичный шероховатость поверхности для водопроводных отливок RA 6–12 мкм (250–500 мин).
Один литейный завод сообщил, что отливки с водяным стеклом достигли примерно RA = 12.5 мкм в сравнительных тестах. В отличие, Детали кремнезема могут достичь RA 3–6 мкм.
Более высокая шероховатость стекла с водой обусловлена большими размерами зерна в оболочке и природой связующего натрия-сжимания.
Факторы, которые влияют на отделку, включают содержание суспензийных веществ, Штукатурка размер зерна, Толщина раковины, и качество шаблона.
Например, Более мелкие первичные пальцы и дополнительные первичные слои могут улучшить качество поверхности.
Тем не менее, Дизайнеры должны ожидать более грубой начальной поверхности: Типичные отливки часто нуждаются в легком шлифовании или обработке, чтобы достичь гладкости вокруг RA 3–6 мкм для критических поверхностей.
Чтобы управлять точностью, Большинство магазинов используют Проверка размерных (штангенциркули, ШМ, датчики) На первых частях и образцах производства.
Поскольку восковой рисунок и дерево вводят некоторую изменчивость, Требуется осторожность и сокращение компенсации.
Коэффициенты термического сокращения для стали (о 1.6 мм/м · 100 ° C.) используются для масштабирования шаблонов. Процесс документация определяет факторы сокращения и допуски на ISO.
Контроль качества и инспекция
Контроль качества в водяном стеклянном литью зеркала других дисциплин литейного завода. Критические шаги проверяются на нескольких этапах:
- Проверка оболочки: Перед наличием, Оболочки рассматриваются на наличие трещин, волдыри, или неполное покрытие.
Подрядчики часто измеряют толщину оболочки с помощью ультразвуковых датчиков и убедитесь, что каждый слой является равномерным. Любое расслоение или выходы могут вызвать дефекты кастинга.
Контейнеры с влажной суспензией контролируются на наличие рН и твердых веществ; Вариации могут создавать слабые раковины. Сушильные печи проверяются на даже распределение тепла. - Проверки размеров: После встряхивания и отделки, отливки измеряются по измерениям дизайна.
Части первой деятельности обычно проходят проверку CMM, чтобы проверить критические измерения в пределах указанного класса толерантности (например. ISO CT8).
Для диаметров отверстий используются простые блоки изметравливания или заглушки. Потому что шахта дерева и усадка воска добавляют небольшие ошибки, Обычно регулировать мастер -измерения шаблона, если происходит разряд. - Обнаружение дефектов: Заклейки для водяного стекла могут страдать от дефектов, таких как газовая пористость, включения, или дефекты слияния раковины.
Общие методы проверки включают рентген/рентгенографию (Чтобы найти внутренние полости или включения), флуоресцентный пенетрант (Для поверхностных трещин и пористости), и тестирование магнитной частицы (Для железных частей).
Где это уместно, Применяются испытания на давление или потоки. Металлургический анализ (макроэт, Микрофотографии) можно использовать во время разработки процесса.
Все тестирование должно ссылаться на стандарты (например. ASTM E165 для Penetrant, ASTM E446 для рентгенографии) определить принятие. - Процесс документация: Строгая отслеживаемость поддерживается на литерах с водяным стеклом. Записи включают соотношения смеси суспензии, графики лечения, и время печи.
Многие литейные заводы используют контрольные списки (температурные журналы для печенов DeWax, бревна влажности для сушки, и журналы использования связующего).
Для частей с высокой надежностью (например. аэрокосмические компоненты), Полный тепловой код и химическая/физическая сертификация сопровождают часть.
ИСО 9001 или стандарты NADCAP могут регулировать документацию в критических отраслях.
Общий, Философия управления состоит в том, чтобы стандартизировать каждый шаг, чтобы любая сбоя кастинга можно было отследить до ее первопричины (например. нестабильная суспендия или пропущенный цикл сушки).
Экономические соображения
Заливо экономическая эффективность в подходящих приложениях. Ключевые экономические факторы включают затраты на материалы, труд, Время цикла, и доход:
- Материалы: Силикатный связующий натрие и кварцевый песок недорого по сравнению с коллоидным кремнеземом и цирконом.
Например, раствор силиката натрия может стоить несколько центов за килограмм, тогда как связующие коллоидные кремнезема стоят на порядок дороже.
Используемые соли или ускорители минимальны. Восковые узоры (Особенно, если 3D-печать) Добавить стоимость, Но урожайность высока.
Есть некоторые керамические отходы лома (Сломанная раковина) но его часто можно перерабатывать как песок. Общий, Расходные материалы по недорогим. - Время труда и обработки: Создание водяного стекла является трудоемким, требует нескольких провалов и циклов сушки.
Время цикла 24–72 часа от воскового дерева, чтобы залить типичны (быстрее, чем силика-соль с высоким содержанием, который может занять более длительные лекарства).
Влажный шаг DeWax длиннее (Погружение против открытого пламени сжигания), Но обычно это ночевое впитывание. Труд необходим для подготовки к схеме, Покрытие/штукатурка, и встряхнуть.
Несмотря на это, более низкие затраты на инструмент и снижение обработки часто компенсируют более высокий уровень рабочей силы.
В модели затрат, Водяной стакан может быть конкурентоспособным, когда части объемов превышают несколько сотен в год, Особенно для тяжелых или сложных частей, которые были бы очень дороги в песке или на литье. - Пропускная способность: Одноцелевые линии водяного стекла могут работать непрерывно, Но каждая сборка (Загрузка оболочки, Dewax, огонь, залить, нокаутировать) обрабатывает только части на этом дереве.
Пропускная пропускная способность умеренная; Несколько сотен килограммов отливок на партию могут быть нормальными. Однако, Автоматизация существует для восковой инъекции и распыления раковины.
Ограничивающий шаг часто вымазывается и стреляет, которые могут быть партийными печьями с определенными нагрузками. Эффективное планирование (Укладка деревьев) может улучшить использование. - Урожай и лом: Потому что процесс точный, Скорость отходов может быть низкой, если контролируется. Однако, Любая раковина трещина или металлического протекания дает полную потерю этого литья.
Сбои из -за дефектов оболочки (например. Пост-девексрест) сводится к минимуму управлением процессом.
По сравнению с литьем песка, Водяное стекло обычно имеет более высокий урожай, так как детали легче чистить и почти чистая форма.
По сравнению с силика, Уход похож или немного ниже (Оболочки кремнезема могут быть более прощающими проблемы с DeWax).
Грубая Сравнение затрат может показать, что литье с водяным стеклом может быть 50–70% дешевле на часть чем литье из кремнезема для стальных деталей среднего назначения,
Из -за более низкой стоимости материала и инструмента, хотя со скромной потерей качества поверхности.
Это дороже, чем дешевый песчаный лист за единицу, Но потому что окончательные детали нуждаются в гораздо меньшей обработке, тот Общая стоимость готовой части может быть конкурентоспособным.
Суммируя, Водяное стекла позволяет компаниям переключать стоимость с машинного времени на время обработки,
что часто выгодно для деталей, которые являются сложными или достаточно малыми, чтобы выделенный инструмент не оправдан.
Промышленное применение
Инвестиционное кастинг с водяным стеклом находит свою нишу в тяжелые и сложные компоненты В нескольких отраслях. Примечательные приложения включают:
- Механизм и тяжелое оборудование: Компоненты для добычи, масло & газ, и строительный механизм часто использует литье с водяным стеклом.
Например, шестерни, насосные корпусы, клапаны, и грудцы в этих секторах извлекают выгоду из прочности стали и геометрической свободы инвестиций литья.
Водяная стеклянная литья из нержавеющей стали. - Сельскохозяйственные части: Запчасти, как корпуса трактора, Компоненты плуга, и связи с тяжелым сельскохозяйственным оборудованием сделаны таким образом.
Возможность лить ковки железа или низкопластного стали (например. Пельярные части, Семенные буровые пластины) с запутанными профилями является ключевым преимуществом. - Автомобильная промышленность: Хотя это и не распространено для массовых автомобильных деталей, Водяная стеклянная лить (например. Маленькие партии рулевых суставов, Тяжелые подвесные руки, Компоненты тормоза для специальных транспортных средств).
Его точность превосходит литью песка для деталей критической подгонки, но остается экономически эффективным для умеренных пробежек. - Промышленные клапаны и насосы: Чугунные и стальные клапаны, насосные тела, и фланцы часто происходят из инвестиционных форм с водяным стеклом.
Эти части нуждаются в сложных внутренних проходах и хорошей поверхностной отделке (Чтобы избежать утечки) -Водяное стекла дает клапаны, готовые к обработке без сердечников. - Строительство и архитектурные отливки: Изредка, декоративные или конструкционные элементы железа/стали (как фланцы, аппаратное обеспечение, или богато украшенные опоры) бросают через водяное стекло.
Процесс может запечатлеть мелкие художественные детали при использовании доступного песка, сделать его подходящим для специальных отливок (например. Бронзовая замена в архитектурных элементах). - Оффшорные и морские компоненты: Как упоминалось в отраслевых источниках, части для трейлеров, краны, и морские установки используют этот метод долговечности в суровых условиях.
Общий, Водяное стекла выбирается в отраслях, которые требуют надежные черновые отливки с умеренными деталями по разумной цене.
Он конкурирует с литьем песка, когда требуется более высокая точность или детализация в форме чистой формы, и он конкурирует с инвестиционным литьем кремнезема.
Сравнительный анализ
По сравнению с другими методами литья, Инвестиционное литье с водяным стеклом занимает середину:
Водяной стакан против Кремнеолетный инвестиционный кастинг:
Кремнезый (связующий коллоид-силика с мукой циркона) производит лучшие детали, Лучшая поверхностная отделка (RA всего 3–6 мкм), и более плотные допуски (ISO CT4-CT6).
Однако, это дороже: растворы Solica Sol и цирконные пески стоят значительно дороже, и процесс требует выгорания пламени и более высоких температур стрельбы.
Кастинг водяного стекла, напротив, имеет более грубую отделку (~ Ra 6–12 мкм) и более широкие допуски (CT6-CT9), но использует дешевые материалы и более простой DEWAX.
Водяные стеклянные раковины также имеют тенденцию быть сильнее в обработке перед заливанием (Они очень жесткие после сушки) и может быть толще, который приносит пользу тяжелым валям.
В итоге, Силика-соль выбирается для высокой степени, мелкие детали; водяное стекло выбрано для большего, жесткие компоненты, где можно пожертвовать поверхностной отделкой.
Инвестиционное литье в воду против Песок Кастинг:
Литье в песок (зеленый песок или химически связанный) это самая низкая стоимость, Наиболее гибкое изготовление плесени для больших деталей.
Однако, Песочные отливы имеют очень грубые поверхности (Ра > 25 мкм, часто 50–100 мкм) и свободные допуски (Iso ct11 или хуже).
Водяное стекла придает значительно лучшую поверхность и точность (Как отмечено выше) При более высокой стоимости.
Если песчаная часть требует обширной обработки или ремонта (как сварка в ядрах), может быть дешевле использовать стеклянный стакан.
Также, определенные сложные формы (тонкие стены, внутренние пустоты) жестко или невозможно в песке без ядер; Водяной стакан легко производит такие формы.
Компромисс в том, что литья песка лучше для чрезвычайно большого объема (плесени или формы, которые можно использовать много раз),
тогда как водяное стекло ограничено вокруг 150 кг за форму и требует многодневных циклов.
Прочность на раковине и тепловое поведение:
Водяные стеклянные раковины состоят из слоев плавленого силика, которые немного менее рефрактерны, чем слои циркона или глинозема, часто используемые в раковине кремнезема.
Это означает, что оболочки с водяным стеклом обычно имеют более низкую максимальную температуру обслуживания и могут обеспечить большую реакцию металла-оболочки в очень горячих заливах.
На практике, хотя, Оба метода производят оболочки, которые легко выдерживают температуру стали/железа..
С точки зрения силы, как кремне-соль, так и водяные стекла жесткие после стрельбы, Но кремнезый может поддерживать структурную целостность при более высоких температурах.
Лучшие варианты использования:
Суммирование наилучшего использования, литье с водяным стеклом идеально подходит для Средние и крупные детали стали/железа, где высокая точность не является критической,
такие как корпус насоса, заготовки для передачи, части тяжелой техники, и любой компонент, где литые функции сохраняют сварку.
Силика-соль лучше всего подходит для Маленькие и средние высокоостренные детали (аэрокосмические компоненты, ювелирные изделия, медицинские имплантаты, Небольшие из нержавеющих частей).
Зеленый песчаный кастинг выигрывает за Массивные тяжелые части или чрезвычайно большие объемы, где не нужны плотные детали (например. Большие корпусы, блоки двигателя, насос).
В таблице ниже выделяются несколько сравнительных метрик:
- Шероховатость поверхности (Типичный ра): Кремнезем-соль ~ 3–6 мкм; водяное стекло ~ 6–12 мкм; зеленый песок >25 мкм.
- Размерная толерантность: Силика-соль ISO CT4-CT6; Водяное стекло ~ CT6-CT9; Зеленый песок CT11 - CT12 (очень свободно).
- Стоимость материала: Низкий для песка, Умеренный для водяного стекла, Высокий для кремнезема. Связушке силиката натрия очень дешево, в то время как коллоидный переплет кремнезема дорого.
- Прочность на раковине: Хорошо для кремнезема на высоком, Умеренный для водного стекла. Оболочки циркона/глинозем (Кремнезый) иметь более высокую рефрактерность.
- Производственная шкала: Водяные стеклянные костюмы от малого и среднего объема (десятки тысяч в год), Особенно, когда детали тяжелые. Силика-Sol подходит для малых/точных прогонов; Песчаные костюмы большие объемы.
Общий, Водяное стекла мостовой мостовой пробел: он предлагает Лучший контроль и отделка, чем литье песка, но более низкая стоимость, чем кремнезый.
Когда требования к дизайну умеренные и бюджеты ограничены, Часто это самая экономичная точная техника.
Заключение
Водяной стакан (силикат натрия) Инвестиционное кастинг - это экономически эффективный точное литье Процесс оптимизирован для железа, сложные компоненты.
Используя недорогие привязки и пески, Это позволяет производителям достигать стали в ближней форме и железа с разумными допусками (ISO CT7-CT9) и заканчивает (RA ≈6-12 мкм) по долю от стоимости литья кремнезема.
Сильные стороны процесса - это материальная экономика, Сильная жесткость раковины, и способность производить сложную геометрию без обрушения ядра.
Его основные ограничения-более грубая поверхностная отделка и более низкая высокотемпературная стабильность, который ограничивает это средним режимом, приложения для тяжелых условий эксплуатации.
С нетерпением жду, Водяное стекла остается актуальным для таких приложений, как машины, Автомобильные подбодники,
сельскохозяйственное и строительное оборудование, и любые детали, которые выигрывают от хорошего компромисса деталей и стоимости.
Постоянные улучшения (такие как оптимизированные силикатные составы и автоматическое покрытие оболочки) может повысить свою точность немного выше.
Тем не менее, Инженеры должны тщательно сопоставить детали для обработки: Используйте стеклянный стакан, когда Сложность и экономика стали/железа доминировать в требованиях,
кремнезый, когда Ультра-тонкие детали или специальные сплавы необходимы, и песок, когда чистый объем или размер Переоборудование точности.
Общий, Инвестиционное литье с водяным стеклом-это зрелый, Хорошо понятная техника.
Его дальнейшее использование обусловлено глобальным спросом на надежный, Металлические детали с замысловатой формой при умеренных допусках и конкурентоспособных затратах.
Правильное применение управления химией и процессами - и тщательного проверки - дает согласованность, Высококачественные отливки для широкого спектра промышленных потребностей.
ЭТОТ Идеальный выбор для ваших производственных потребностей, если вам нужно высококачественное Инвестиционное литье с водой стекла услуги.
