Vad är Water Glass Investment Casting?

Water Glass Investment Casting (även känd som natriumsilikatgjutning) är en form av förlorad vaxgjutning som använder ett vattenlösligt natriumsilikatbindemedel i keramiska skalet.

Som en av två huvudinvesteringsmetoder (den andra är kiseldioxid), Det ger en balans mellan precision och kostnadseffektivitet.

Härstammar från traditionella förlorade WAX-tekniker i Asien och Europa, Vattenglasgjutning fick industriell dragkraft under 1900-talet när gjuterier sökte ett lägre kostnadsalternativ till kolloidala kiseldioxidprocesser.

Genom att använda vanliga material (kvarts eller kiseldioxidsand med alkalisilikatbindemedel), Denna process är väl lämpad för mediumprecision, Högkomplexitetsdelar där budgetar är stramare.

Typiska gjutningar av vattenglas sträcker sig från några hundra gram till 150 kg, med maximala dimensioner runt 1 m, gör det idealiskt för större, kostnadskänsliga komponenter.

Vad är Water Glass Investment Casting?

Vattenglasgjutning är en variant av precisionsinvesteringar (förlorad wax) gjutning där natriumsilikat ("vattenglas") fungerar som det keramiska bindemedlet.

I praktiken, vax (eller plast) mönster görs och monteras i ett träd.

Mönstren är upprepade gånger Belagd i en uppslamning av fina eldfasta partiklar bundna i natriumsilikatlösning, Täckt sedan med gradvis grovare stuckaturskikt för att bygga upp skalet.

När skalet botas, Vaxet är smält eller kokt ut, lämnar en ihålig mögelhålrum. Smält metall (vanligtvis stål- eller järnlegeringar) hälls i detta keramiska skal.

Efter stelning, Skalet är uppdelat för att avslöja den gjutna delen. Kort sagt, Vattenglasinvesteringsgjutning "investerar" en vaxmästare i en natrium-silikatbaserad keramik för att bilda formen.

Jämfört med kiseldioxid-solinvesteringskast (som använder kolloidal kiseldioxid och zirkonbaserad sand), Vattenglasmetoden handlar viss ytkvalitet för lägre materialkostnader och enklare bearbetning.

Varför använda vattenglas?

Vattenglasgjutning är populärt eftersom det minskar kostnaden och bearbetningen relativt andra precisionsmetoder.

Natriumsilikatbindemedlet och konventionella kiseldioxidsandar är billiga och enkla att hantera, Så verktyg och material kostar mycket mindre än för kolloidala kiseldioxidskal.

Till exempel, Vattenglassystem undviker den höga kostnaden för kiseldioxid och specialsand, ger lägre investeringskostnad per del.

Processen också eliminerar många sekundära operationer: Delar kommer ut nära-net-form (kräver ofta lite svetsning eller bearbetning).

I praktiken, Vattenglasgjutningar kan fånga mycket komplexa geometrier (med underbindningar och tunna banor) utan kärnor, förenklande design.

Enligt branschkällor, Vattenglasgjutningserbjudanden “Komplex design utan dragvinklar” och “Högre noggrannhet jämfört med sandgjutning”,

medan du undviker de dyra kärnorna, formar, eller svetsningar som många stora sandgjutna delar behöver.

Denna flexibilitet gör den attraktiv för Små-till-mediumproduktionskörningar Där verktygskostnader måste minimeras.

Samtidigt, Vattenglasdelar är generellt mer exakt än sandgjutning.

Typiska dimensionella toleranser ligger inom området ISO CT6-CT9, Grovt matchande fina sandgjutna toleransklasser eller lägre investeringskurser.

Ytfinishen är motsvarande måttlig: i storleksordningen Ra ~ 6-12 μm (De är 250–500 μt),

Bättre än grön sandgjutning men grovare än kiseldioxid-solinvesteringsgjutningar.

Kort sagt, Vattenglasgjutning väljs när man behöver de komplexa formerna och reducerat sekundärt arbete med gjutning,

men stramare budget eller större storlek gör den högre kostnaden kiseldioxid-solprocessen opraktisk.

Processöversikt

Vattenglasinvesteringsgjutning följer det allmänna förfarandet för förlorad vax med några skillnader i mögelmaterial:

Vaxmönster och trädmontering.

Ett mastermönster produceras (genom formsprutning, 3D -tryckning, eller handskulptur) och ett mönster matrö/mögel görs om det behövs.
Vaxplikor av delen skapas från denna mästare. Flera vaxmönster är då monterad på en gemensam sprue (bildar ett "träd") Använda vaxgrindar och matare.
Detta vaxkluster kommer att bilda många gjutningar i en häll. Vaxytorna är "klädda" för att ta bort sömmar eller defekter, ger en as-noedled finish på varje mönster.

Skalbyggnad (Keramisk beläggning).

Vaxenheten doppas upprepade gånger i en eldfast uppslamning av mycket fin sand eller zirkonmjöl upphängd i en utspädd natriumsilikatlösning.

Varje dopp täcker vaxet i ett tunt keramiskt lager (ofta 0,5–1 mm) Innan du stuckar med grovare sand.

Efter att ha tappat överskott av uppslamning, en stockningsskikt (större kiseldioxidgranulat) appliceras genom att hälla eller fluidiserad säng för att binda till den klibbiga uppslamningen.

Klustret får sedan härda (ofta lufttorkad eller låg värme härdad). Denna kapp-torra cykel upprepas vanligtvis 4–7 gånger För att nå den nödvändiga skaltjockleken (vanligtvis 5–15 mm totalt).

Under denna sekvens, Senare rockar använder grovare och ibland olika eldfasta (till exempel. fina kiseldioxidrockar för detaljer, grov kvartssand i stödlager) För att maximera styrka och permeabilitet.

I vattenglasprocesser, Kvarts/smält-kiseldioxidsand och alumino-silikater är vanliga eldfasta. Hela skalet torkas slutligen ordentligt (Ibland i fuktkontrollerade ugnar) för att ta bort fukt.

Dewaxing och skjutning.

Det härdade keramiska skalet avvaster av smälta vaxet ur formen.

Till skillnad från kiseldioxidskal (som vanligtvis bränner ut vax i en utbränd ugn eller med låga), Vattenglasskal är ofta doppad i varmt vatten eller utsatt för ånga för att smälta vaxet.

Syftet är att snabbt rensa vaxet samtidigt som skalspänningen minimeras (Natriumsilikatskal är styvare när det är kalla).

Efter avmattning, skalet är avfyrad (sintad) vid hög temperatur (ofta 800–1000 ° C) för att stärka keramiken och för att bränna ut alla återstående organiska ämnen.

Detta får också natriumsilikatbindemedlet att sintra och delvis förglas, bildar en styv, gaspermeabel mögel.

Metallhällning.

Smält metall hälls i det förvärmda skalet på vanligt sätt. Eftersom vattenglasskal använder konventionella kiseldioxidsand, Deras värmekapacitet och värmeledningsförmåga liknar sandformar.

Skalet stöder metallen tills stelning (med minimala krymphålor om risare används).

Skalborttagning och efterbehandling.

En gång solid, Keramiska skalet tas bort med mekaniska medel (till exempel. skjuten, vibration eller hammare) för att avslöja de gjutna delarna.

Restkvartsand rengörs. Gjutningsträdet skärs isär, och grindar och stiger är trimmade.

Slutlig efterbehandling Kan inkludera slipning, CNC -bearbetning, och ytbehandlingar vid behov.

Eftersom den initiala skalfinishen är måttlig, Vattenglasgjutningar kräver ofta viss ytslipning eller bearbetning, Men mindre än gjutning av grönt sand.

Avgörande, Vattenglasprocessen skiljer sig från en kiseldioxid-sol-process huvudsakligen i bindemedel och dewax -metoden.

I vattenglasgjutning, natriumsilikat (alkalisilikat) uppsättningar genom torkning och härdning, Medan kiseldioxid-sol (kolloidal kiseldioxid) Skal härdar främst genom gelning.

Dewaxing utförs med varmt vatten (en Våt dewax) istället för lågan. Dessa skillnader påverkar cykeltid och kvalitet.

Till exempel, Våt-dewax är mildare mot spröda skal, Men det kräver avfallsvattenhantering. Också, Vattenglasskal har i allmänhet lägre termisk stabilitet än zirkoninnehållande kiseldioxidskal, Som diskuterats nedan.

Bindemedelssystem

Bindemedlet i gjutning av vattenglas är natriumsilikatlösning (Commiously na₂oi · koppel). Kemiskt, Vattenglas är mycket alkaliskt (pH ~ 11–13) och tillverkas med ett visst kiseldioxid-till-soda-förhållande.

Typiska formuleringar sträcker sig från en 2:1 till 3.3:1 Sio₂:Na₂o viktförhållande (ofta uttryckt med modul, till exempel. M = 2,0 betyder ungefär 2.3 delar sio₂ per na₂o).

Förhållandet och fasta innehållskontrollnyckelegenskaper. Lägre förhållanden (Mer na₂o) Ge en mer flytande uppslamning och snabbare torkning, men också ett mer hygroskopiskt och lägre refractoriness-bindemedel.

Högre förhållanden (mer sio₂) Öka värmebeständigheten och lägre pH.

Vattenglas är vattentunna (Viskositet som liknar vatten) och botemedel genom förångning och mild värme. När det torkar, Det bildar ett styv amorft silikatglasnätverk.

Bindemedlet är hygroskopiskt, Så skal måste torkas noggrant innan du skjuter eller exponering för fuktig luft eller vatten, eller så kan de mjukna igen och försämras.

I tjänst, Återstående fukt kan leda till ångfickor eller porositet om metall hälls för varm. Härdningssteget inkluderar vanligtvis bakning vid 100–200 ° C för att härda skalet helt och köra av fukt.

Fördelarna med natriumsilikatbindemedel inkluderar deras låga kostnad, obegränsat "hållbarhet", och användarvänlighet (Inga giftiga lösningsmedel eller syrakatalysatorer).

De ställs in genom enkel torkning (eller med ett salt botemedel) och ge mycket styva skal.

Dock, Begränsningar finns: Deras höga alkalinitet kan attackera eldfasta korn eller metall (särskilt aluminium, orsakar gasupphämtning), och deras glasartade natur ger lägre högtemperaturstyrka än kiseldioxidskal.

I allmänhet, Vattenglasskal mjuknar om de värms över ~ 800–900 ° C, Så de passar stål-/järnlegeringar men är marginella för mycket varmgjutande legeringar.

Trots detta, natriumsilikat är fortfarande en beprövad bindemedel i branschen. Det är en av tre konventionella bindemedel (Tillsammans med etylsilikat och kolloidal kiseldioxid) Vanligtvis citerat för investeringsformning.

Skalmaterial och konstruktionstekniker

Skalet för gjutning av vattenglas byggs nästan helt från kiseldioxidbaserade eldfasta. I praktiken, de primära materialen är kiseldioxid- eller kvartsand (smält eller kristallin), eventuellt blandat med alumino-silikater.

Typiska partikelstorlekar för prime (bra) rockar kan vara 100–200 mesh (75–150 μm) att fånga detaljer, Medan backuprockar använder grovare sand (till exempel. 30–60 nät).

Zirkon används sällan i vattenglasskal (Till skillnad från kiseldioxidskal) på grund av kostnad - istället, Billigare kiseldioxidsand är anställda.

Finare aluminiumoxid eller titanmjöl kan tillsättas för att förbättra termisk chockmotstånd, Men basen är kiseldioxid.

pH -kontroll är avgörande i uppslamningen. Natriumsilikatbindemedlet är mycket alkaliskt, så ofta en liten mängd buffert eller salt (som natriumbikarbonat) läggs till för att justera geltiden och förhindra omedelbart botemedel.

Tillverkare övervakar uppslamningens pH (Ofta cirka 11–12) och viskositet för att säkerställa en konsekvent beläggningstjocklek. Alltför hög alkalinitet kan orsaka att den första pälsen för tidigt på vaxet.

I praktiken, vattenglasskal 4 till 7 beläggningsskikt (Prime Coat plus flera stuckaturstödda rockar).

Till exempel, Ett första dopp i en fin kiseldioxiduppslamning följs av stuckatur med fin kvartsand (Denna "prime coat" låses i mönsterdetalj).

Efterföljande rockar använder successivt grovare sand för att bygga styrka. Varje beläggning måste torka (Ofta 1–2 timmar vid rumstemperatur eller snabbare i en lågvärmad ugn) Innan nästa kappa.

Den sista skaltjockleken är vanligtvis i storleksordningen 5–15 mm.

Under torkning, Temperatur och fuktighet kontrolleras noggrant - för snabb torkning kan knäcka skalet, Medan för långsam torkning kan orsaka löpning eller snedvridning.

Jämfört med kiseldioxidskal, vattenglasskal tenderar att vara Stark men mindre eldfast.

Smälta kiseldioxidskikt ger anständig varm styrka upp till ~ 900 ° C, Men utöver det kan natriumsilikatglasnätet börja mjukna.

Däremot, Kiseldioxidskal använder ofta zirkon- och aluminiumoxidlager som förblir stabila ovanför 1200 ° C.

Med andra ord, Kiseldioxidformar kan bättre tåla de högre hälltemperaturerna hos superlegeringar, Medan vattenglasskal är vanligtvis begränsade till stål och strykjärn.

Gjutmetaller och kompatibilitet

Vattenglasgjutning utmärker sig med vanliga järnlegeringar. Typiska stål inkluderar kolstål, låg- och medellångt stål, värmebeständig rostfria stål, och manganstål.

Gjutjärn (grå) är också vanligtvis gjutna. Dessa legeringar kan hällas i intervallet 1400–1600 ° C utan katastrofiskt skada kiseldioxidskalet (med lämpliga värmescheman).

I själva verket, Vattenglas är särskilt populärt för bära delar och tunga komponenter gjord av stål, där den extra skalstyrkan (Jämfört med sandgjutning) och komplexitet lönar sig.

Vattenglas är mindre lämpade för reaktiva eller ljusa metaller. Aluminium- och magnesiumlegeringar, till exempel, kräver mycket torr, rena skal.

Varje fukt eller soda i skalet kan generera väteporositet i aluminium eller orsaka oxidation.

Titan och andra reaktiva legeringar kräver vanligtvis kiseldioxid-sol eller keramiska skalsystem (eller vakuumsmältning) Eftersom vattenglasskal inte har den obligatoriska inertheten eller renheten.

(Praktiskt taget, Lost Wax Casting of Titanium görs nästan uteslutande med eldfast zirkon/aluminiumoxidskal-system, inte vattenglas.)

Således, Metallurgisk kompatibilitet är ett viktigt övervägande: Vattenglas väljs när gjutmetallen är kompatibel med kiseldioxid (järnhaltssystem) och processekonomin behövs.

När det gäller metallurgi, Vattenglasskal kan påverka gjutkvaliteten.

Till exempel, Kolstål kan genomgå liten förgasning vid skalgränssnittet om dewaxed med surt vatten, Så neutralt vatten används.

Keramikens gaspermeabilitet hjälper till att ventilera väte och gas; dock, Alla otillräckliga dewax eller fukt kan ge gasporositet.

Krympningsporositet hanteras via risers och ventiler som vanligt.

I allmänhet, Vattenglasgjutningar uppför sig metallurgiskt som andra precisionsgjutningar av samma metall-skalkemin har minimal legeringseffekt men kan något förändra ytavgränsningen.

Korrekt processkontroller (som vakuum eller inert-atmosfär som hälls för vissa stål) kan appliceras efter behov, men är oberoende av bindemedlet.

Dimensionell noggrannhet och ytfinish

Vattenglasinvestering av investeringar uppnår måttlig precision. Dimensionell toleranser är vanligtvis ISO CT7-CT9 för allmänna dimensioner. (För fina väggar, Tolerans kan slappna av till CT9 eller CT10.)

Att sätta detta i perspektiv, ISO CT7 på en 50 MM -funktionen tillåter cirka ± 0,10 mm avvikelse, Medan CT6 skulle vara ± 0,06 mm.

I praktiken, Små delar och välkontrollerade processer kan närma sig CT6-CT7,

men större eller mer komplexa gjutningar är ofta i CT8-CT9-intervallet.

Detta är jämförbart med fina sandgjutningstoleranser.

Däremot, avancerade kiseldioxid-solgjutningar kan nå CT4-CT6 på små dimensioner, Så vattenglas är mindre exakt med ungefär en toleransgrad.

Kvalitetsmedvetna butiker kommer att specificera toleranserna baserade på ISO 8062, Ofta noterar "CT8" som en baslinje för vattenglasprocesser.

Ytfinish är också grovare än kiseldioxid-solen men jämnare än sandgjutning. Typisk ytråhet för gjutning av vattenglas är i storleksordningen RA 6–12 μm (250–500 min).

Ett gjuteri rapporterade att vattenglasgjutningar nådde grovt ra = 12.5 μm i jämförelsetester. Däremot, Kiseldioxiddelar kan uppnå RA 3–6 μm.

Den högre grovheten i vattenglas beror på de större kornstorlekarna i skalet och naturen på natrium-silikatbindemedlet.

Faktorer som påverkar finishen inkluderar uppslamningsfastigheter, stuckaturkornstorlek, skaltjocklek, och mönsterkvalitet.

Till exempel, Finare prime-coats och ytterligare prime-lager kan förbättra ytkvaliteten.

Icke desto mindre, Formgivare bör förvänta sig en grovare initial yta: Typiska gjutningar behöver ofta lätt slipning eller bearbetning för att nå jämnhet runt RA 3–6 μm för kritiska ytor.

För att hantera noggrannhet, De flesta butiker använder dimensionell inspektion (klok, Cmm, mätare) på första delar och produktionsprover.

Eftersom vaxmönstret och trädet introducerar viss variation, Noggrann layout- och krympekompensation behövs.

Koefficienterna för termisk sammandragning för stål (om 1.6 mm/m · 100 ° C) används för att skala mönster. Processdokumentation definierar krympfaktorer och toleranser per ISO.

Kvalitetskontroll och inspektion

Kvalitetskontroll i vattenglasgjutningsspeglar Andra gjuteri-discipliner. Kritiska steg inspekteras i flera steg:

• Skalinspektion: Innan du hällde, Skal undersöks för sprickor, blåsor, eller ofullständig beläggning.
  Entreprenörer mäter ofta skaltjocklek med ultraljudsmätare och verifierar att varje lager är enhetligt. All delaminering eller nålhål kan orsaka gjutningsfel.
  Behållare med våtuppslamning övervakas för pH och fasta ämnen; Variationer kan ge svaga skal. Torktumlare är kontrollerade för jämn värmefördelning.
• Dimensionella kontroller: Efter skakning och målmaskiner, Gjutningar mäts mot designdimensioner.
  Första artiklarnas delar genomgår vanligtvis CMM-inspektion för att verifiera kritiska dimensioner till inom den angivna toleransklassen (till exempel. Iso ct8).
  Enkla mätblock eller pluggmätare används för håldiametrar. Eftersom träddelen och vaxkrympningen lägger till små fel, Det är vanligt att justera mönster master dimensioner om runout inträffar.
• Defektdetektering: Vattenglasgjutningar kan drabbas av defekter som gasporositet, inneslutningar, eller skalfusionsfel.
  Vanliga inspektionsmetoder inkluderar röntgen/radiografi (för att hitta inre hålrum eller inneslutningar), fluorescerande penetrant (för ytsprickor och porositet), och magnetisk partikelprov (för järnhaltiga delar).
  I förekommande fall, Trycktestning eller flödestester appliceras. Metallurgisk analys (makrotetsning, mikrografer) kan användas under processutveckling.
  Alla tester bör hänvisa till standarder (till exempel. ASTM E165 för penetrant, ASTM E446 för radiografi) för att definiera acceptans.
• Processdokumentation: Strikt spårbarhet upprätthålls på vattenglasgjutningar. Registrerna inkluderar slamblandningsförhållanden, botningsscheman, och ugnstider.
  Många gjuterier använder checklistor i processen (Temperaturloggar för dewaxugnar, fuktighetsloggar för torkrum, och bindemedelsanvändningsloggar).
  För delar med hög tillförlitlighet (till exempel. flyg-), En fullständig värmekod och kemisk/fysisk certifiering följer med delen.
  Iso 9001 eller NADCAP -standarder kan styra dokumentation i kritiska branscher.
  Total, Kontrollfilosofin är att standardisera varje steg så att eventuella gjutningsfel kan spåras tillbaka till dess grundorsak (till exempel. en instabil uppslamning eller en missad torkcykel).

Ekonomiska överväganden

Vattenglas av förlorad vax-vax värderas för kostnadseffektivitet i lämpliga applikationer. Viktiga ekonomiska faktorer inkluderar materiella kostnader, arbetskraft, cykeltid, och avkastning:

• Materiel: Natriumsilikatbindemedel och kvartsand är billiga jämfört med kolloidal kiseldioxid och zirkon.
  Till exempel, Natriumsilikatlösning kan kosta några cent per kilogram, Medan kolloidala kiseldioxidbindemedel kostar en storleksordning mer.
  Salterna eller acceleratorerna är minimala. Vaxmönster (Särskilt om 3D-tryckt) lägga till kostnad, Men avkastningen är hög.
  Det finns lite keramiskt avfall (trasig skal) men det kan ofta återvinnas som sand. Total, förbrukningsvaror är billiga.
• Arbetskraft och bearbetningstid: Att bygga ett vattenglasskal är arbetsintensivt, kräver flera dopp och torkcykler.
  Cykeltider av 24–72 timmar från vaxträd till häll är typiska (snabbare än hög temp-kiseldioxid-sol som kan ta längre botemedel).
  Det våta dewax -steget är längre (Immersion vs Open Flame Burn), Men detta är vanligtvis en övernattning. Arbetskraft behövs för mönsterberedskap, beläggning/stuckaturoperationer, och skakning.
  Trots detta, De lägre verktygskostnaderna och minskad bearbetning kompenserar ofta högre arbetskraft.
  I en kostnadsmodell, Vattenglas kan vara konkurrenskraftigt när delvolymerna överstiger några hundra per år, speciellt för tunga eller komplexa delar som skulle vara mycket dyra i sand eller gjutning.
• Genomströmning: Enkeltillgångslinjer kan köras kontinuerligt, Men varje byggnad (skalbelastning, dewax, brand, hälla, knockout) hanterar bara delarna på det trädet.
  Genomströmningen är måttlig; Några hundratals kilogram gjutningar per sats kan vara normalt. Dock, Automation finns för vaxinjektion och skalsprutning.
  Det begränsande steget är ofta avdelat och skjuter, som kan vara batchugnar med definierade laster. Effektiv schemaläggning (staplingsträd) kan förbättra användningen.
• Avkastning och skrot: Eftersom processen är exakt, Skraphastigheter kan vara låga om de kontrolleras. Dock, Alla skalsprickor eller metallläckor ger en total förlust av den gjutningen.
  Misslyckanden på grund av skalfel (till exempel. Post-dewax sprickbildning) minimeras genom tät processkontroll.
  Jämfört med sandgjutning, Vattenglas har i allmänhet högre utbyte eftersom delar är lättare att rengöra och nästan nätform.
  Jämfört med kiseldioxid, Utbytet är liknande eller något lägre (Kiseldioxidskal kan vara mer förlåtande för dewax-problem).

En grov kostnadsjämförelse kan visa att gjutning av vattenglas kan vara 50–70% billigare per del än kiseldioxid-solgjutning för ståldelar med medelstora precision,

På grund av lägre material och verktygskostnad, om än med blygsam förlust av ytkvalitet.

Det är dyrare än billig sandgjutning per enhet, Men eftersom slutliga delar behöver mycket mindre bearbetning, de Total färdigdelskostnad kan vara konkurrenskraftig.

Kort sagt, Vattenglasgjutning gör det möjligt för företag att flytta kostnader från maskintimmar till bearbetningstid,

vilket ofta är fördelaktigt för delar som är komplexa eller lågvolym nog att dedikerade verktyg inte är motiverade.

Industrianvändning

Vattenglasinvesteringsbelopp hittar sin nisch i tunga och komplexa komponenter Över flera branscher. Anmärkningsvärda applikationer inkluderar:

• Maskiner och tung utrustning: Komponenter för gruvdrift, olja & gas, och konstruktionsmaskiner använder ofta vattenglasgjutning.
  Till exempel, växlar, pumphus, ventiler, och impeller i dessa sektorer drar nytta av stålen i stål och den geometriska investeringsfriheten.

  

• Jordbruksdelar: Delar som traktorhus, plogkomponenter, och tunga lantbruksförbindelser görs på detta sätt.
  Förmågan att gjuta duktil järn eller stålformar med låglegering (till exempel. rorkult, fröborrplattor) med intrikata profiler är en viktig fördel.
• Bil: Även om det inte är vanligt för massproducerade bildelar, Vattenglasgjutning används i bilvolym eller lastbilskomponenter (till exempel. små partier med styrknogar, tunga upphängningsarmar, bromskomponenter för specialfordon).
  Dess precision överträffar sandgjutning för kritiska passformar, Ändå förblir kostnadseffektivt för måttliga körningar.
• Industriella ventiler och pumpar: Gjutjärn och stålventiler, pumpkroppar, Och flänsar kommer ofta från vattenglasinvesteringsformar.
  Dessa delar behöver komplexa interna passager och en bra ytfinish (För att undvika läckage) -Vattenglasgjutning ger ventiler redo för bearbetning utan kärnor.
• Konstruktion och arkitektoniska gjutningar: Ibland, dekorativa eller strukturella järn/stålelement (som flänsar, hårdvara, eller utsmyckade stöd) kastas via vattenglas.
  Processen kan fånga fina konstnärliga detaljer när du använder prisvärd sand, vilket gör det lämpligt för specialgjutningar (till exempel. Bronsbyte i arkitektoniska element).
• Offshore- och maritima komponenter: Som nämnts av branschkällor, delar för trailers, kranar, och marina riggar använder denna metod för hållbarhet i hårda miljöer.

Total, Vattenglasgjutning väljs i branscher som kräver Robusta järngjutningar med måttlig detalj till rimlig kostnad.
Den tävlar med sandgjutning när högre noggrannhet eller nätformning krävs, Och det tävlar med kiseldioxid-solinvesteringsgjutning när stora storlekar eller budgetbegränsningar gör det senare för dyrt.

Jämförande analys

Jämfört med andra gjutningsmetoder, Vattenglasinvesteringsgjutning upptar en mellangrund:

Vattenglas vs Kiseldioxidinvestering:

Klaffol (kolloidal-kiseldioxidbindemedel med zirkonmjöl) producerar den finaste detalj, Bästa ytfinish (Ra så lågt som 3–6 μm), och stramare toleranser (ISO CT4-CT6).
Dock, det är dyrare: Kiseldioxidlösningar och zirkonsand kostar betydligt mer, och processen kräver flamutbränning och högre avfyrningstemperaturer.
Vattenglas, däremot, har en grovare finish (~ RA 6–12 μm) och bredare toleranser (CT6-CT9), men använder billiga material och en enklare dewax.
Vattenglasskal tenderar också att vara starkare i hanteringen innan du häller (De är väldigt styva efter torkning) och kan vara tjockare, som gynnar tunga hällar.
Sammanfattningsvis, kiseldioxid-sol väljs för högprecision, små delar; Vattenglas väljs för större, tuffa komponenter där ytfinish kan offras.

Water Glass Investment Casting mot Sand Gjutning:

Sandgjutning (grön sand eller kemiskt bunden) är den lägsta kostnaden, mest flexibel mögelning för stora delar.

Dock, Sandgjutningar har mycket grova ytor (Ra > 25 μm, ofta 50–100 μm) och lösa toleranser (ISO CT11 eller värre).

Vattenglasgjutning ger betydligt bättre yta och noggrannhet (Som nämnts ovan) till högre kostnad.

Om en sandgjuten del kräver omfattande bearbetning eller reparation (som svetsning i kärnorna), Det kan vara billigare att använda vattenglas.

Också, vissa komplexa former (tunna väggar, interna tomrum) är svåra eller omöjliga i sand utan kärnor; Vattenglas producerar enkelt sådana former.

Avvägningen är att sandgjutningsskalor är bättre för extremt hög volym (formar eller formar som kan användas många gånger),

Medan vattenglas är begränsat till omkring 150 kg per mögel och kräver flerdagscykler.

Skalstyrka och termiskt beteende:

Vattenglasskal består av smält-kiseldioxidskikt, som är något mindre eldfasta än zirkon- eller aluminiumoxidlagren som ofta används i kiseldioxidskal.

Detta innebär att vattenglasskal har vanligtvis en lägre maximal servicetemperatur och kan möjliggöra mer metall-skal-reaktion i mycket heta hällar.

I praktiken, fast, Båda metoderna producerar skal som lätt tål stål/järnhälltemperaturer.

När det gäller styrka, Både kisel-sol- och vattenglasskal är styva efter skjutningen, Men kiseldioxid-sol kan upprätthålla strukturell integritet vid högre temperaturer.

Fall för bästa användningsanvändning:

Sammanfattande bästa användningsområden, Vattenglasgjutning är idealisk för Medium till stora stål-/järndelar där hög precision inte är kritisk,

som pumphus, redskap, tunga maskiner, och alla komponenter där cast-on-funktioner sparar svetsning.

Kiseldioxid-sol är bäst för små till medelstora delar (flyg-, smycke, medicinsk implantat, små rostfria delar).

Grön sandgjutning vinner för massiva tunga delar eller extremt stora volymer där snäva detaljer inte behövs (till exempel. stora hus, motorblock, pumphöljen i bulk).

Tabellen nedan belyser några jämförande mätvärden:

• Ytråhet (Typisk RA): Kiseldioxid-sol ~ 3–6 μm; vattenglas ~ 6–12 μm; grönsand >25 μm.
• Dimensionell tolerans: Kiseldioxid-sol iso ct4-cct6; Vattenglas ~ CT6-CT9; Green Sand CT11 - CT12 (mycket lös).
• Materialkostnad: Låg för sand, måttlig för vattenglas, hög för kiseldioxid-sol. Natriumsilikatbindemedel är mycket billigt, Medan kolloidalt kiseldioxidbindemedel är dyrt.
• Skalstyrka: Bra för kiseldioxid-sol vid hög t, måttligt för vattenglas. Zirkon/aluminiumoxidskal (Klaffol) har högre eldfasthet.
• Produktionsskala: Vattenglas kostymer små till mediumvolymer (dussintals till tusentals per år), Särskilt när delar är tunga. Kiseldioxid-soldräkter små/precisionskörningar; Sand passar stora volymer.

Total, Vattenglasgjutningsbroar ett gap: det erbjuder bättre kontroll och finish än sandgjutning, men lägre kostnad än kiseldioxid-sol.

När designkraven är måttliga och budgetar begränsas, det är ofta den mest ekonomiska precisionstekniken.

Slutsats

Vattenglas (natriumsilikat) Investeringsgjutning är en kostnadseffektiv precision process optimerad för järn, komplexa komponenter.

Genom att använda billiga bindemedel och sand, Det gör det möjligt för tillverkare att uppnå nära nettformat stål och järndelar med rimliga toleranser (ISO CT7-CT9) och avslut (Ra ≈6-12 μm) vid en bråkdel av kostnaden för kiseldioxidgjutning.

Processens styrkor är dess materiella ekonomi, Stark skalstyvhet, och förmåga att producera komplexa geometrier utan kärnkollaps.

Dess huvudbegränsningar är en grovare ytfinish och lägre hög temperaturstabilitet, som begränsar det till medelstora precision, tunga applikationer.

Ser fram emot, Vattenglasgjutning förblir relevant för applikationer som maskiner, fordonsemontering,

jordbruks- och byggutrustning, och alla delar som drar nytta av en bra kompromiss med detaljer och kostnad.

Pågående förbättringar (såsom optimerade silikatformuleringar och automatiserad skalbeläggning) kan pressa sin noggrannhet något högre.

Ändå, Ingenjörer bör noggrant matcha delar för att bearbeta: Använd vattenglas när stål/järnkomplexitet och ekonomi dominera kraven,

kiseldioxid när ultra-fina detaljer eller speciella legeringar behövs, och sand när ren volym eller storlek överskridande precision.

Total, Vattenglasinvesteringsgjutning är en mogen, väl förstått teknik.

Dess fortsatta användning drivs av den globala efterfrågan på robust, intrikat formade metalldelar till måttliga toleranser och konkurrenskraftiga kostnader.

Korrekt tillämpning av dess kemi och processkontroller - och grundlig inspektion - ger konsekvent, Gjutning av hög kvalitet för ett brett utbud av industriella behov.

DETTA är det perfekta valet för dina tillverkningsbehov om du behöver högkvalitativ Water Glass Investment Casting tjänster.

Kontakta oss idag!