ливење воденог стакла (такође познат као ливење натријум силиката) је облик ливења од изгубљеног воска који користи везиво растворљиво у води натријум силикат у керамичкој љусци.
Као једна од две главне методе ливења (други је раствор силицијум диоксида), обезбеђује баланс прецизности и исплативости.
Потиче од традиционалних техника изгубљеног воска у Азији и Европи, ливење воденог стакла је стекло индустријску вучу у 20. веку пошто су ливнице тражиле јефтинију алтернативу процесима колоидног силицијум-диоксида.
Коришћењем уобичајених материјала (кварцни или силикатни песак са алкалним силикатним везивом), овај процес је веома погодан за средњу прецизност, делове високе сложености где су буџети мањи.
Типични одливци од воденог стакла крећу се од неколико стотина грама до 150 кг, са максималним димензијама око 1м, што га чини идеалним за веће, компоненте осетљиве на трошкове.
Шта је ливење воденог стакла?
Ливење воденог стакла је варијанта прецизног улагања (изгубљени восак) ливење у коме натријум силикат (“чаша за воду”) служи као керамичко везиво.
У пракси, восак (или пластичне) праве се шаре и склапају у дрво.
Обрасци се понављају обложене у каши од финих ватросталних честица везаних у раствору натријум силиката, затим прекривен прогресивно грубљим слојевима штукатуре да би се изградила шкољка.
Једном када се шкољка излечи, восак се топи или искува, остављајући шупљину калупа. Растопљени метал (обично челика или легура гвожђа) се сипа у ову керамичку шкољку.
Након очвршћавања, шкољка се одваја да би се открио ливени део. Укратко, ливење од воденог стакла „улаже“ мајстора воска у керамику на бази натријум-силиката да би се формирао калуп.
У поређењу са ливењем силицијум-сола (који користи колоидни силицијум и песак на бази циркона), метода воденог стакла мења одређени квалитет површине за нижу цену материјала и једноставнију обраду.
Зашто користити стакло за воду?
Ливење воденог стакла је популарно јер смањује трошкове и обраду у односу на друге прецизне методе.
Натријум силикатно везиво и конвенционални силицијумски песак су јефтини и лаки за руковање, тако да алати и материјали коштају много мање него за шкољке од колоидно-силицијум диоксида.
На пример, Системи воденог стакла избегавају високе трошкове силицијум-сола и специјалног песка, што даје ниже трошкове улагања по делу.
Процес такође елиминише многе секундарне операције: делови излазе у облику скоро мреже (често захтева мало заваривања или машинске обраде).
У пракси, Одливци од воденог стакла могу ухватити веома сложене геометрије (са подрезима и танким мрежама) без језгара, поједностављивање дизајна.
Према индустријским изворима, понуде ливења воденог стакла “сложен дизајн без углова промаја” и „већа прецизност у поређењу са ливењем песка“,
избегавајући скупа језгра, калупи, или заваривање који су потребни многим великим деловима ливеним у песку.
Ова флексибилност га чини привлачним за мала до средња производња где се трошкови алата морају свести на минимум.
Истовремено, делови од воденог стакла су генерално тачније од ливења у песак.
Типичне толеранције димензија су у опсегу ИСО ЦТ6-ЦТ9, приближно одговара класама толеранције финог ливеног песка или нижим класама инвестиционог ливења.
Завршне обраде површине су одговарајуће умерене: по налогу Ра ~6-12 μм (Они су 250–500 μт),
боље од ливења у зелени песак, али грубље од ливења у силицијум-солу.
Укратко, ливење воденог стакла се бира када су потребни сложени облици и смањени секундарни рад ливења од изгубљеног воска,
али мањи буџет или већа величина чине скупљи процес силицијум-сола непрактичним.
Преглед процеса
Ливење воденог стакла следи општу процедуру изгубљеног воска са неколико разлика у материјалима калупа:
Узорак воска и монтажа дрвета.
Произведен је мастер образац (бризгањем, 3Д штампање, или ручно вајање) и направљена шаблона/калуп ако је потребно.
Од овог мајстора креирају се воштане реплике дела. Тада су вишеструки узорци воска састављени на заједничку спруду (формирање "дрвета") користећи воштане капије и хранилице.
Ова група воска ће формирати много одливака у једном сипању. Воштане површине су „обучене“ да би се уклонили шавови или недостаци, дајући завршну обраду према игли на сваком узорку.
Зграда шкољке (Церамиц Цоатинг).
Склоп воска се више пута потапа у ватросталну суспензију од веома финог песка или цирконског брашна суспендованог у разблаженом раствору натријум силиката.
Сваки умак облаже восак у танком керамичком слоју (често 0,5-1 мм) пре малтерисања крупнијим песком.
Након оцеђивања вишка каше, а слој штукатуре (веће грануле силицијум песка) наноси се сипањем или флуидизованим слојем да се повеже са лепљивом суспензијом.
Затим се кластер остави да се стврдне (често сушени на ваздуху или осушени на ниској температури). Овај циклус сушења слоја се обично понавља 4–7 пута да достигне потребну дебљину љуске (обично укупно 5–15 мм).
Током овог низа, каснији премази користе грубље и понекад различите ватросталне материјале (нпр. фини силицијумски први слојеви за детаље, крупни кварцни песак у подложним слојевима) да максимизира снагу и пропустљивост.
У процесима воденог стакла, кварцни/таљени силицијумски песак и алумино-силикати су уобичајени ватростални материјали. Цела шкољка се на крају темељно осуши (понекад у пећницама са контролисаном влажношћу) за уклањање влаге.
Девлакинг и пуцање.
Очврсла керамичка љуска се депаразира топљење воска из калупа.
За разлику од силицијум-сол шкољки (који обично сагоревају восак у пећи за сагоревање или пламеном), шкољке од воденог стакла су често умочен у топлу воду или изложени пари да би се восак растопио.
Сврха је да се восак брзо очисти док се оптерећење шкољке минимизира (шкољке натријум силиката су чвршће када су хладне).
Након депаравања, шкољка је отпуштен (синтероване) на високој температури (често 800–1000 °Ц) да ојача керамику и да сагоре све преостале органске материје.
Ово такође узрокује синтеровање натријум-силикатног везива и делимично остакљење, формирајући круту, гасопропусни калуп.
Метал Поуринг.
Растопљени метал се сипа у претходно загрејану шкољку на уобичајен начин. Пошто шкољке од воденог стакла користе конвенционални силицијумски песак, њихов топлотни капацитет и топлотна проводљивост су слични пешчаним калупима.
Шкољка подржава метал до очвршћавања (са минималним шупљинама скупљања ако се користе успони).
Уклањање љуске и завршна обрада.
Једном чврста, керамичка шкољка се уклања механичким путем (нпр. сачмарење, вибрација или ударање чекићем) да открије ливене делове.
Преостали кварцни песак се чисти. Стабло за ливење је исечено, а капије и успоне су обрезане.
Финал завршњак може укључити млевење, ЦНЦ обрада, и површинске обраде по потреби.
Пошто је почетна завршна обрада љуске умерена, одливци од воденог стакла често захтевају неко површинско брушење или машинску обраду, али мање од одливака од зеленог песка.
Пресудно, процес воденог стакла се разликује од процеса силицијум-сол углавном у метода везива и девоска.
У ливењу воденог стакла, натријум силикат (алкални силикат) поставља сушењем и сушењем, док силицијум-сол (колоидни силицијум диоксид) љуске очвршћавају првенствено гелирањем.
Депаратизација се врши топлом водом (а влажни девосак) уместо пламена. Ове разлике утичу на време циклуса и квалитет.
На пример, влажни девосак је нежнији према ломљивим шкољкама, али захтева руковање отпадним водама. Такође, шкољке од воденог стакла генерално имају нижу термичку стабилност од љуски од силицијум-сола које садрже циркон, као што је објашњено у наставку.
Биндер Систем
Везиво у ливењу воденог стакла је раствор натријум силиката (обично На₂О·нСиО₂). Хемијски, водено стакло је високо алкално (пХ ~11–13) и направљен са одређеним односом силицијум-сода.
Типичне формулације се крећу од а 2:1 до 3.3:1 СиО₂:На2О тежински однос (често изражено модулом, нпр. М=2,0 значи око 2.3 делова СиО₂ по На2О).
Однос и садржај чврстих материја контролишу кључна својства. Нижи односи (више На₂О) дају течнију кашу и брже сушење, али и хигроскопније и везиво ниже ватросталности.
Већи односи (више СиО₂) повећати отпорност на топлоту и смањити пХ.
Водено стакло је танак у води (вискозитет сличан води) а лечи испаравањем и благом топлотом. Како се суши, формира круту мрежу од аморфног силикатног стакла.
Везиво је хигроскопно, тако да се шкољке морају добро осушити пре пуцања или излагања влажном ваздуху или води, или могу поново омекшати и деградирати.
У служби, преостала влага може довести до парних џепова или порозности ако се метал сипа превише врућ. Фаза очвршћавања обично укључује печење на 100–200 °Ц да би се љуска у потпуности очврснула и избацила влагу.
Предности везива натријум силиката укључују њихову ниску цену, неограничен "рок трајања", и једноставност употребе (нема токсичних растварача или киселих катализатора).
Постављају се једноставним сушењем (или са сољу) и дају веома чврсте шкољке.
Међутим, постоје ограничења: њихова висока алкалност може да нападне ватростална зрна или метал (посебно алуминијума, изазива накупљање гаса), а њихова стакласта природа даје нижу чврстоћу при високим температурама од шкољки силицијум-сола.
Уопштено, шкољке од воденог стакла омекшају ако се загреју изнад ~800–900 °Ц, тако да одговарају легурама челика/гвожђа, али су маргиналне за легуре за ливење веома вруће.
Упркос овоме, натријум силикат остаје а доказано везиво у индустрији. То је једно од три конвенционална везива (заједно са етил силикатом и колоидним силицијумом) обично цитирано за израду калупа за улагање.
Материјали за шкољке и грађевинске технике
Шкољка за ливење воденог стакла је готово у потпуности изграђена од ватростални материјал на бази силицијум диоксида. У пракси, примарни материјали су силицијум или кварцни песак (стопљени или кристални), евентуално помешан са алумино-силикатима.
Типичне величине честица за прајмер (у реду) слојеви могу бити 100-200 месх (75–150 μм) да ухвати детаље, док резервни премази користе крупнији песак (нпр. 30–60 месх).
Циркон се ретко користи у шкољкама од воденог стакла (за разлику од силицијум-сол шкољки) због трошкова – уместо, користе се јефтинији силицијумски песак.
Може се додати финије брашно од алуминијума или титанијума да би се побољшала отпорност на топлотни удар, али основа је силицијум диоксид.
Контрола пХ је кључна у суспензији. Везиво натријум силиката је веома алкално, тако често мала количина пуфер или со (као натријум бикарбонат) се додаје да би се подесило време гелирања и спречило тренутно очвршћавање.
Произвођачи прате пХ суспензије (често око 11–12) и вискозитет како би се обезбедила конзистентна дебљина премаза. Превише висока алкалност може довести до превременог гелирања првог слоја на воску.
У пракси, шкољке од воденог стакла користе 4 до 7 слојеви премаза (основни премаз плус неколико слојева са штукатуром).
На пример, почетно потапање у фини силицијум диоксид је праћено малтерисањем финим кварцним песком (овај "примарни премаз" закључава детаље узорка).
Наредни премази користе прогресивно крупнији песак за изградњу јачине. Сваки премаз мора да се осуши (често 1-2 сата на собној температури или брже у рерни на ниској температури) пре следећег слоја.
Коначна дебљина љуске је обично реда величине 5–15 мм.
Током сушења, температура и влажност се пажљиво контролишу – пребрзо сушење може да напукне љуску, док сувише споро сушење може изазвати трчање или изобличење.
У поређењу са шкољкама од силицијум-сола, шкољке од воденог стакла имају тенденцију да се јака али мање ватростална.
Слојеви фузионисаног силицијум-диоксида дају пристојну топлоту чврстоћу до ~900 °Ц, али поред тога мрежа натријум-силикатног стакла може почети да омекшава.
Супротно, љуске силицијум-сола често користе слојеве циркона и алуминијума који остају стабилни изнад 1200 ° Ц.
Другим речима, калупи од силицијум-сола могу боље да издрже више температуре изливања суперлегура, док су шкољке од воденог стакла обично ограничене на челик и гвожђе.
Метали за ливење и компатибилност
Ливење воденог стакла се истиче уобичајеним легурама гвожђа. Типични челици укључују карбонски челик, ниско- и средње легираних челика, отпоран на топлоту нехрђајући челичан, и манган челици.
Ливено гвожђе (сива и дуктилна) такође се обично бацају. Ове легуре се могу сипати у опсегу од 1400–1600 °Ц без катастрофалног оштећења омотача силицијум диоксида (са одговарајућим распоредом топлоте).
У ствари, водено стакло је посебно популарно за хабајући делови и тешке компоненте од челика, где је додатна снага шкољке (у поређењу са ливеним песком) и сложеност се исплати.
Водено стакло је мање погодан за реактивне или лаке метале. Легуре алуминијума и магнезијума, на пример, захтевају веома суву, чисте шкољке.
Било која влага или сода у љусци могу створити порозност водоника у алуминијуму или изазвати оксидацију.
Титанијум и друге реактивне легуре обично захтевају системе силицијум-сол или керамичке шкољке (или топљење у вакууму) јер шкољке од воденог стакла немају потребну инертност ни чистоћу.
(Практично, ливење титанијума од воска се ради скоро искључиво са ватросталним циркон/алуминијум-љуска система, не водено стакло.)
На тај начин, металуршка компатибилност је кључно разматрање: водено стакло се бира када је ливени метал компатибилан са силицијумом (гвоздених система) а потребна је процесна економија.
У металуршком погледу, шкољке од воденог стакла могу утицати на квалитет ливења.
На пример, угљенични челици могу бити подвргнути благој карбуризацији на интерфејсу љуске ако се депарасирају са закисељеном водом, па се користи неутрална вода.
Гасопропусност керамике помаже да се испусти водоник и гас; међутим, било који неадекватан девосак или влага може произвести порозност гаса.
Порозност скупљања се управља преко успона и вентилационих отвора као и обично.
Уопштено, Одливци од воденог стакла се понашају металуршки као други прецизни одливци истог метала – хемија шкољке има минималан ефекат легирања, али може мало да промени декарбонизацију површине.
Правилне контроле процеса (као што је изливање у вакууму или инертној атмосфери за одређене челике) може се применити по потреби, али су независни од врсте везива.
Тачност димензија и завршна обрада површине
Одливци од воденог стакла постижу умерену прецизност. Димензионално толеранције су типично ИСО ЦТ7-ЦТ9 за опште димензије. (За фине зидове, толеранција се може смањити на ЦТ9 или ЦТ10.)
Да ово ставим у перспективу, ИСО ЦТ7 на а 50 карактеристика мм дозвољава одступање од око ±0,10 мм, док би ЦТ6 био ±0,06 мм.
У пракси, мали делови и добро контролисани процеси могу се приближити ЦТ6-ЦТ7,
али већи или сложенији одливци се често налазе у опсегу ЦТ8-ЦТ9.
Ово је упоредиво са толеранцијама ливења у фини песак.
Супротно, врхунски одливци од силицијум-сола могу достићи ЦТ4-ЦТ6 на малим димензијама, тако да је водено стакло мање тачно за око један степен толеранције.
Продавнице које воде рачуна о квалитету ће одредити толеранције на основу ИСО 8062, често примећујући „ЦТ8“ као основу за процесе воденог стакла.
Површинска обрада је такође грубља од силицијум-сола, али глаткија од ливеног песка. Типичан храпавост површине за одливке од воденог стакла је по реду РА 6-12 μм (250–500 мин).
Једна ливница је известила да су одливци од воденог стакла достигли отприлике Ра = 12.5 μм у упоредним тестовима. У супротности, делови силицијум-сола могу постићи Ра 3–6 μм.
Већа храпавост воденог стакла је због веће величине зрна у љусци и природе натријум-силикатног везива.
Фактори који утичу на завршну обраду укључују садржај чврсте масе, величина зрна штукатуре, дебљина љуске, и квалитет узорка.
На пример, финији основни премази и додатни основни слојеви могу побољшати квалитет површине.
Ипак, дизајнери треба да очекују грубљу почетну површину: типични одливци често захтевају лагано брушење или машинску обраду да би постигли глаткоћу око Ра 3–6 μм за критичне површине.
За управљање прецизношћу, већина продавница користи преглед димензија (калифери, Цмм, мерила) на првим деловима и производним узорцима.
Пошто воштани узорак и дрво уносе извесну варијабилност, потребан је пажљив распоред и компензација скупљања.
Коефицијенти термичке контракције за челик (о 1.6 мм/м·100 °Ц) се користе за скалирање узорака. Процесна документација дефинише факторе скупљања и толеранције по ИСО.
Контрола квалитета и инспекција
Контрола квалитета ливења воденог стакла одражава друге ливничке дисциплине. Критични кораци се проверавају у више фаза:
- Преглед шкољке: Пре изливања, шкољке се испитују на пукотине, пликови, или непотпуни премаз.
Извођачи често мере дебљину љуске ултразвучним мерачима и проверавају да ли је сваки слој уједначен. Било које раслојавање или рупе могу изазвати дефекте ливења.
Контејнери са влажним раствором се прате на пХ и чврсте материје; варијације могу произвести слабе шкољке. Рерне за сушење се проверавају за равномерну дистрибуцију топлоте. - Провере димензија: Након истресања и завршне обраде, одливци се мере према пројектованим димензијама.
Делови из првог артикла се обично подвргавају ЦММ инспекцији да би се верификовале критичне димензије у оквиру одређене класе толеранције (нпр. ИСО ЦТ8).
За пречнике рупа користе се једноставни блокови мерача или утикачи. Зато што нагиб дрвета и скупљање воска додају мале грешке, уобичајено је прилагодити димензије главног узорка ако дође до испадања. - Дефект детекција: Одливци од воденог стакла могу имати дефекте као што је порозност гаса, инклузије, или дефекти фузије шкољке.
Уобичајене методе инспекције укључују рендгенски снимак/радиографију (да пронађе унутрашње шупљине или инклузије), флуоресцентни пенетрант (за површинске пукотине и порозност), и испитивање магнетним честицама (за гвоздене делове).
Где је прикладно, примењују се испитивање притиска или испитивања протока. Металуршка анализа (макро бакрорез, микрографије) може се користити током развоја процеса.
Сва тестирања треба да се односе на стандарде (нпр. АСТМ Е165 за пенетрант, АСТМ Е446 за радиографију) да дефинише прихватање. - Процесна документација: На одливцима од воденог стакла одржава се строга следљивост. Евиденција укључује омјере мјешавине гнојива, распореди лечења, и времена пећи.
Многе ливнице користе контролне листе у процесу (температурни дневники за пећи за девосак, трупци влажности за просторије за сушење, и евиденције употребе везива).
За делове високе поузданости (нпр. Аероспаце компоненте), пуна шифра топлоте и хемијска/физичка сертификација прате део.
ИСО 9001 или Надцап стандарди могу регулисати документацију у критичним индустријама.
Свеукупно, Филозофија контроле је да стандардизује сваки корак тако да се сваки неуспех ливења може пратити до његовог основног узрока (нпр. нестабилна каша или пропуштен циклус сушења).
Економска разматрања
Одливање воденог стакла од изгубљеног воска је цењено економичност у одговарајућим апликацијама. Кључни економски фактори укључују материјалне трошкове, рада, време циклуса, и принос:
- Материјалирати: Натријум силикатно везиво и кварцни песак су јефтини у поређењу са колоидним силицијумом и цирконом.
На пример, раствор натријум силиката може коштати неколико центи по килограму, док колоидна везива силицијум диоксида коштају ред величине више.
Коришћене соли или акцелератори су минимални. Воштани узорци (посебно ако се штампа 3Д) додати трошак, али је принос висок.
Има мало керамичког отпада (сломљена шкољка) али се често може рециклирати као песак. Свеукупно, потрошни материјал је јефтин. - Рад и време обраде: Изградња шкољке од воденог стакла је радно интензивна, који захтевају вишеструко урањање и циклусе сушења.
Времена циклуса од 24–72 сата од воштаног дрвета до сипати су типични (бржи од високотемпературног силицијум-сола који може потрајати дуже очвршћавање).
Корак влажног девоска је дужи (урањање против сагоревања отвореног пламена), али ово је обично намакање преко ноћи. Потребан је рад за припрему шаблона, операције премазивања/штукатуре, и истресање.
Упркос овоме, нижи трошкови алата и смањена обрада често надокнађују већи рад.
У моделу трошкова, водено стакло може бити конкурентно када запремине делова прелазе неколико стотина годишње, посебно за тешке или сложене делове који би били веома скупи у песку или ливењу под притиском. - Пропусност: Једнонаменске линије воденог стакла могу да раде непрекидно, али свака граде (учитавање шкољке, девак, ватра, сипати, нокаут) рукује само деловима на том дрвету.
Пропусност је умерена; неколико стотина килограма одливака по серији може бити нормално. Међутим, постоји аутоматизација за убризгавање воска и прскање шкољке.
Ограничавајући корак је често депаратизован и печење, које могу бити шаржне пећи са дефинисаним оптерећењем. Ефективно заказивање (слагање дрвећа) може побољшати коришћење. - Принос и отпад: Зато што је процес прецизан, стопе отпада могу бити ниске ако се контролишу. Међутим, свака пукотина у шкољки или пропуштање метала доводи до потпуног губитка тог одливака.
Кварови због оштећења шкољке (нпр. пуцање након девоска) су минимизирани строгом контролом процеса.
У поређењу са ливењем у песак, водено стакло генерално има већи принос јер се делови лакше чисте и имају скоро мрежасти облик.
У поређењу са силицијум сол, принос је сличан или нешто мањи (љуске од силицијум-сола могу више опростити проблемима са девоском).
А грубо поређење трошкова може показати да ливење воденог стакла може бити 50–70% јефтиније по делу него ливење силицијум-сола за челичне делове средње прецизности,
због ниже цене материјала и алата, иако са скромним губитком квалитета површине.
То је скупље од јефтиног ливења песка по јединици, али зато што завршни делови захтевају много мање машинске обраде, тхе укупна цена готовог дела може бити конкурентан.
Укратко, ливење воденог стакла омогућава компанијама да пребаце трошкове са машинских сати на време процеса,
што је често корисно за делове који су сложени или довољно мале запремине да наменска алатка није оправдана.
Индустријске апликације
Ливење воденог стакла налази своју нишу у тешке и сложене компоненте у неколико индустрија. Значајне апликације укључују:
- Машине и тешка опрема: Компоненте за рударство, уље & гас, а грађевинске машине често користе ливење воденог стакла.
На пример, зупчаници, кућишта пумпе, вентили, и радна кола у овим секторима имају користи од чврстоће челика и геометријске слободе ливења.
Фитинг вентила од нерђајућег челика од ливеног стакла за воду - Пољопривредни делови: Делови попут кућишта трактора, компоненте плуга, а везе за тешку пољопривредну опрему су направљене на овај начин.
Могућност ливења облика од нодуларног гвожђа или нисколегираног челика (нпр. делови руде, плоче за сејање) са сложеним профилима је кључна предност. - Аутомотиве: Иако није уобичајено за делове аутомобила који се масовно производе, ливење воденог стакла се користи у аутомобилским или камионским компонентама мале запремине (нпр. мале серије зглобова управљача, тешке руке вешања, компоненте кочница за специјална возила).
Његова прецизност надмашује ливење у песак за критичне делове, ипак остаје исплатив за умерене вожње. - Индустријски вентили и пумпе: Вентили од ливеног гвожђа и челика, тела пумпи, а прирубнице често потичу из калупа за улагање од воденог стакла.
Овим деловима су потребни сложени унутрашњи пролази и добра завршна обрада површине (да би се избегло цурење) – ливење воденог стакла даје вентиле спремне за машинску обраду без језгара. - Грађевински и архитектонски одливци: Повремено, декоративни или структурни елементи од гвожђа/челика (као прирубнице, хардвер, или китњасти носачи) ливени су преко воденог стакла.
Процес може да ухвати фине уметничке детаље уз коришћење приступачног песка, што га чини погодним за специјалне ливење (нпр. замена бронзе у архитектонским елементима). - Оффсхоре и поморске компоненте: Као што су поменули индустријски извори, делови за приколице, кранови, и поморске платформе користе ову методу за издржљивост у тешким окружењима.
Свеукупно, ливење воденог стакла се бира у индустријама које захтевају робусни одливци од гвожђа са умереним детаљима по разумној цени.
Он се такмичи са ливењем у песак када је потребна већа прецизност или детаљи у облику мреже, и такмичи се са инвестиционим ливењем од силицијум-сола када велика величина или буџетска ограничења чине ово друго прескупим.
Компаративна анализа
У поређењу са другим методама ливења, ливење воденог стакла заузима средње место:
Ватер Гласс вс Силица-Сол Инвестиционо ливење:
Силица-сол (колоидно-силицијумско везиво са цирконским брашном) производи најситније детаље, најбоља завршна обрада површине (Ра до 3–6 μм), и строже толеранције (ИСО ЦТ4-ЦТ6).
Међутим, то је скупље: раствори силицијум-сола и цирконски песак коштају знатно више, а процес захтева сагоревање пламена и више температуре печења.
Ливење воденог стакла, супротно, има грубљу завршну обраду (~Ра 6-12 μм) и шире толеранције (ЦТ6-ЦТ9), али користи јефтине материјале и једноставнији девосак.
Шкољке од воденог стакла такође имају тенденцију да буду јаче у руковању пре изливања (веома су крути након сушења) а може бити и дебљи, што погодује тешким сипањима.
Укратко, силика-сол је изабран за високу прецизност, ситних делова; водено стакло се бира за веће, чврсте компоненте где се површинска обрада може жртвовати.
Ливење воденог стакла вс Песка Ливење:
Ливење песка (зелени песак или хемијски везани) је најнижа цена, најфлексибилнија израда калупа за велике делове.
Међутим, одливци од песка имају веома храпаве површине (По > 25 μм, често 50–100 μм) и лабаве толеранције (ИСО ЦТ11 или горе).
Ливење воденог стакла даје знатно бољу површину и тачност (као што је горе наведено) по већој цени.
Ако део од песка захтева опсежну машинску обраду или поправку (као заваривање у језгрима), можда је јефтиније користити водено стакло.
Такође, одређене сложене облике (танки зидови, унутрашње празнине) су тврди или немогући у песку без језгра; водено стакло лако производи такве облике.
Компромис је што се ливење у песак боље скалира за изузетно велику запремину (калупи за калупе или калупи који се могу користити много пута),
док је водено стакло ограничено на око 150 кг по калупу и захтева вишедневне циклусе.
Чврстоћа шкољке и термичко понашање:
Шкољке од воденог стакла се састоје од слојева топљеног силицијум диоксида, који су нешто мање ватростални од слојева циркона или алуминијума који се често користе у шкољкама од силицијум-сола.
То значи да шкољке од воденог стакла обично имају нижу максималну радну температуру и могу дозволити више реакције метал-љуска у веома врућим сипањима.
У пракси, ипак, обе методе производе шкољке које лако подносе температуре изливања челика/гвожђа.
У погледу снаге, и шкољке од силицијум-сола и воденог стакла су круте након печења, али силицијум-сол може одржати структурни интегритет на вишим температурама.
Најбоље смештај:
Сумирање најбоље употребе, ливење воденог стакла је идеално за средње до велике челичне/гвоздене делове где висока прецизност није критична,
као што су кућишта пумпи, зупчанике, делови тешке машинерије, и било коју компоненту где карактеристике ливења штеде заваривање.
Силика-сол је најбољи за мали до средњи делови високе прецизности (Аероспаце компоненте, накит, Медицински имплантати, мали делови од нерђајућег челика).
Ливање у зелени песак побеђује за масивни тешки делови или изузетно велике количине где детаљни детаљи нису потребни (нпр. велика кућишта, Блокови мотора, кућишта пумпи на велико).
Табела испод истиче неколико упоредних показатеља:
- храпавост површине (типичан Ра): Силицијум-сол ~3–6 μм; водено стакло ~6–12 μм; зелени песак >25 μм.
- Димензионална толеранција: Силицијум-сол ИСО ЦТ4–ЦТ6; водено стакло ~ЦТ6–ЦТ9; зелени песак ЦТ11–ЦТ12 (веома лабав).
- Материјални трошак: Ниско за песак, умерено за водено стакло, висок за силицијум-сол. Натријум силикатно везиво је веома јефтино, док је колоидно везиво силицијум диоксида скупо.
- Снага шкољке: Добро за силицијум-сол при високој Т, умерено за водено стакло. Шкољке од циркона/алуминијума (силицијум-сол) имају већу ватросталност.
- Продуцтион Сцале: Стакло за воду одговара малим до средњим количинама (десетине до хиљаде годишње), посебно када су делови тешки. Силица-сол одговара малим/прецизним серијама; песак одговара великим количинама.
Свеукупно, ливење воденог стакла премошћује јаз: то нуди боља контрола и завршна обрада од ливења у песак, али нижа цена од силицијум-сола.
Када су захтеви за дизајном умерени, а буџети ограничени, често је најекономичнија прецизна техника.
Закључак
Стакло за воду (натријум силикат) инвестиционо ливење је а економичан прецизно ливење процес оптимизован за гвожђе, сложене компоненте.
Коришћењем јефтиних везива и песка, омогућава произвођачима да постигну челичне и гвоздене делове скоро мреже са разумним толеранцијама (ИСО ЦТ7-ЦТ9) и завршава (Ра ≈6–12 μм) уз делић цене ливења силицијум-сола.
Предности процеса су његова материјална економичност, јака крутост шкољке, и способност израде сложених геометрија без колапса језгра.
Његова главна ограничења су грубља обрада површине и нижа стабилност на високим температурама, који га ограничавају на средњу прецизност, апликације за тешке услове рада.
Радујући се, ливење воденог стакла остаје релевантно за апликације као што су машине, аутомобилски подсклопови,
пољопривредне и грађевинске опреме, и све делове који имају користи од доброг компромиса детаља и цене.
Текућа побољшања (као што су оптимизоване силикатне формулације и аутоматизовано премазивање шкољке) може повећати његову прецизност.
Ипак, инжењери треба да пажљиво ускладе делове са процесом: користите стакло за воду када сложеност и економичност челика/гвожђа доминирају захтеви,
силицијум-сол када ултра-фини детаљи или посебне легуре су потребни, а песак када чиста запремина или величина превладати прецизност.
Свеукупно, ливење воденог стакла је зрело, добро схваћена техника.
Његова стална употреба је вођена глобалном потражњом за робусним, сложено обликовани метални делови уз умерене толеранције и конкурентне цене.
Правилна примена његове хемије и контроле процеса – и темељна инспекција – даје доследне, висококвалитетни одливци за широк спектар индустријских потреба.
Ово је савршен избор за ваше производне потребе ако вам је потребан квалитетан квалитет ливење воденог стакла услуге.
