Đúc đầu tư thủy tinh nước (còn được gọi là đúc natri silicat) là một dạng đúc sáp bị mất sử dụng chất kết dính natri tan trong nước trong vỏ gốm.
Là một trong hai phương pháp đúc đầu tư chính (cái kia là silica sol), Nó cung cấp một sự cân bằng về độ chính xác và hiệu quả chi phí.
Có nguồn gốc từ các kỹ thuật có sáp truyền thống ở châu Á và châu Âu, Đúc thủy tinh đã đạt được lực kéo công nghiệp trong thế kỷ 20 khi các xưởng đúc tìm kiếm một sự thay thế chi phí thấp hơn cho các quy trình keo-silica.
Bằng cách sử dụng các vật liệu phổ biến (thạch anh hoặc cát silica với chất kết dính silicat kiềm), Quá trình này rất phù hợp cho sự chính xác trung bình, các bộ phận phức tạp cao nơi ngân sách chặt chẽ hơn.
Các vật đúc thủy tinh nước điển hình từ vài trăm gram đến 150 kg, với kích thước tối đa khoảng 1m, làm cho nó lý tưởng cho lớn hơn, Các thành phần nhạy cảm về chi phí.
Đúc đầu tư thủy tinh nước là gì?
Đúc thủy tinh là một biến thể của đầu tư chính xác (mất sáp) đúc trong đó Natri silicat ("Thủy tinh nước") phục vụ như chất kết dính gốm.
Trong thực tế, sáp (hoặc nhựa) Các mẫu được tạo ra và lắp ráp thành một cái cây.
Các mẫu được nhiều lần được phủ trong một bùn của các hạt chịu lửa mịn liên kết trong dung dịch silicat natri, Sau đó được bao phủ bởi các lớp vữa thô dần hơn để xây dựng vỏ.
Một khi vỏ chữa bệnh, Sáp bị tan chảy hoặc luộc, để lại một khoang khuôn rỗng. Kim loại nóng chảy (Thông thường các hợp kim thép hoặc sắt) được đổ vào vỏ gốm này.
Sau khi hóa rắn, Vỏ bị hỏng để tiết lộ phần đúc. Tóm lại, Đúc đầu tư bằng thủy tinh nước đầu tư vào một bậc thầy sáp trong một loại gốm dựa trên natri-silicate để tạo thành khuôn.
So với đúc đầu tư silica-sol (sử dụng silica keo và cát dựa trên zircon), Phương pháp thủy tinh nước giao dịch một số chất lượng bề mặt cho chi phí vật liệu thấp hơn và xử lý đơn giản hơn.
Tại sao sử dụng kính nước?
Đúc thủy tinh nước là phổ biến vì nó giảm chi phí và xử lý liên quan đến các phương pháp chính xác khác.
Binder silicat natri và cát silica thông thường không tốn kém và dễ xử lý, Vì vậy, công cụ và vật liệu có giá thấp hơn nhiều so với vỏ keo-silica.
Ví dụ, Hệ thống thủy tinh nước tránh chi phí cao của Silica Sol và Sands Special, mang lại chi phí đầu tư mỗi phần thấp hơn.
Quá trình cũng loại bỏ nhiều hoạt động thứ cấp: các bộ phận đi ra gần ròng hình dạng (thường yêu cầu một chút hàn hoặc gia công).
Trong thực tế, Đúc thủy tinh có thể nắm bắt hình học rất phức tạp (với các phần dưới và trang web mỏng) không có lõi, đơn giản hóa thiết kế.
Theo các nguồn công nghiệp, Cung cấp đúc thủy tinh nước Thiết kế phức tạp mà không có góc độ Và “Độ chính xác cao hơn so với đúc cát”,
Trong khi tránh các lõi đắt tiền, khuôn mẫu, hoặc các mối hàn mà nhiều bộ phận đúc cát lớn cần.
Sự linh hoạt này làm cho nó hấp dẫn cho Sản xuất nhỏ đến trung bình nơi chi phí công cụ phải được giảm thiểu.
Đồng thời, Các bộ phận thủy tinh nước nói chung là chính xác hơn so với đúc cát.
Dung sai kích thước điển hình nằm trong phạm vi của ISO CT6-CT9, Khả năng phù hợp với các lớp chịu đựng cát mịn hoặc các lớp đúc đầu tư cấp thấp hơn.
Hoàn thiện bề mặt tương ứng vừa phải: theo thứ tự của Ra ~ 6-12 m (Chúng là 250 bóng500 μt),
Tốt hơn so với đúc cát xanh nhưng khó khăn hơn so với đúc đầu tư silica-sol.
Tóm lại, đúc thủy tinh nước được chọn khi người ta cần các hình dạng phức tạp và giảm công việc thứ cấp của đúc sáp bị mất,
Nhưng ngân sách chặt chẽ hơn hoặc quy mô lớn hơn làm cho quá trình silica-sol chi phí cao hơn không thực tế.
Tổng quan về quy trình
Đúc đầu tư bằng thủy tinh theo quy trình sắp xếp lại bị mất chung với một vài sự khác biệt về vật liệu nấm mốc:
Mô hình sáp và lắp ráp cây.
Một mẫu chính được sản xuất (bằng cách ép đúc, 3in D, hoặc điêu khắc tay) và một mô hình chết/khuôn được thực hiện nếu cần.
Các bản sao sáp của phần được tạo ra từ chủ nhân này. Nhiều mẫu sáp sau đó là được lắp ráp vào một spue chung (tạo thành một cây ”) Sử dụng cổng sáp và người cấp nguồn cung cấp.
Cụm sáp này sẽ tạo thành nhiều vật đúc trong một lần đổ. Các bề mặt sáp được mặc quần áo "để loại bỏ các đường nối hoặc khuyết tật, mang lại một kết thúc cần thiết trên mỗi mẫu.
Xây dựng vỏ (Lớp phủ gốm).
Lắp ráp sáp được nhiều lần nhúng vào một bùn chịu lửa của cát rất mịn hoặc bột zircon lơ lửng trong dung dịch natri silicat pha loãng.
Mỗi nhúng phủ sáp trong một lớp gốm mỏng (Thường thì 0,5 trận1 mm) Trước khi vữa bằng cát thô hơn.
Sau khi thoát nước dư thừa, Một Lớp vữa (hạt cát lớn hơn) được áp dụng bằng cách đổ hoặc giường lỏng để liên kết với bùn dính.
Cụm sau đó được phép làm cứng (thường được chữa khỏi không khí hoặc được chữa khỏi nhiệt độ thấp). Chu kỳ khô này thường được lặp lại 4–7 lần Để đạt được độ dày vỏ cần thiết (thường là tổng cộng 51515 mm).
Trong chuỗi này, Áo khoác sau này sử dụng thô hơn và đôi khi là vật liệu chịu lửa khác nhau (ví dụ. Áo khoác đầu tiên của silica để biết chi tiết, cát thạch anh thô trong các lớp hậu thuẫn) Để tối đa hóa sức mạnh và tính thấm.
Trong các quá trình thủy tinh nước, thạch anh/cát silica hợp nhất và alumino-silicates là những vật liệu chịu lửa phổ biến. Toàn bộ vỏ cuối cùng được làm khô hoàn toàn (Đôi khi trong lò nướng kiểm soát độ ẩm) Để loại bỏ độ ẩm.
Tấm sương và bắn.
Vỏ gốm cứng được làm mờ bởi Làm tan chảy sáp ra khỏi khuôn.
Không giống như vỏ silica-sol (mà thường đốt cháy sáp trong lò đốt cháy hoặc với ngọn lửa), Vỏ thủy tinh nước thường là nhúng vào nước nóng hoặc tiếp xúc với hơi nước để làm tan sáp.
Mục đích là để nhanh chóng làm sạch sáp trong khi giảm thiểu ứng suất vỏ (Vỏ silicat natri cứng hơn khi lạnh).
Sau khi sương, Vỏ là sa thải (thiêu kết) ở nhiệt độ cao (thường là 800 bóng1000 ° C.) để tăng cường gốm và đốt cháy bất kỳ chất hữu cơ còn lại.
Điều này cũng khiến chất kết dính silicat natri thiêu kết và thủy lực một phần, hình thành một sự cứng nhắc, Khuôn dễ thấm khí.
Đổ kim loại.
Kim loại nóng chảy được đổ vào vỏ được làm nóng sẵn theo cách thông thường. Bởi vì vỏ thủy tinh nước sử dụng cát silica thông thường, Khả năng nhiệt và độ dẫn nhiệt của chúng tương tự như khuôn cát.
Vỏ hỗ trợ kim loại cho đến khi hóa rắn (với các lỗ hổng tối thiểu nếu riser được sử dụng).
Loại bỏ vỏ và hoàn thiện.
Một khi rắn, Vỏ gốm được loại bỏ bằng phương tiện cơ học (ví dụ. bắn súng, rung hoặc đập) Để tiết lộ các bộ phận diễn viên.
Cát thạch anh còn lại được làm sạch. Cây đúc bị cắt tách ra, và cổng và riser được cắt tỉa.
Cuối cùng hoàn thiện có thể bao gồm mài, gia công CNC, Và xử lý bề mặt khi cần thiết.
Bởi vì kết thúc vỏ ban đầu ở mức vừa phải, Các vật đúc thủy tinh thường yêu cầu nghiền hoặc gia công bề mặt, Nhưng ít hơn các vật đúc màu xanh lá cây.
Điều quan trọng, Quá trình thủy tinh nước khác với quy trình silica-sol chủ yếu Phương pháp chất kết dính và Dewax.
Trong đúc thủy tinh, Natri silicat (kiềm silicat) bộ bằng cách làm khô và bảo dưỡng, trong khi silica-sol (Silica keo) Vỏ cứng chủ yếu bằng cách gelation.
Dewaxing được thực hiện với nước nóng (Một Dewax ướt) thay vì ngọn lửa. Những khác biệt này ảnh hưởng đến thời gian và chất lượng chu kỳ.
Ví dụ, Dewax ướt là nhẹ nhàng hơn trên vỏ giòn, Nhưng nó đòi hỏi xử lý nước thải. Cũng, Vỏ thủy tinh nước thường có độ ổn định nhiệt thấp hơn vỏ silica-sol chứa zircon, Như đã thảo luận dưới đây.
Hệ thống chất kết dính
Chất kết dính trong đúc thủy tinh nước là Dung dịch silicat natri (Danh dự na₂oi · dây xích). Về mặt hóa học, thủy tinh nước có tính kiềm cao (Ph ~ 11 trận13) và được thực hiện với một tỷ lệ silica-soda nhất định.
Các công thức điển hình từ một 2:1 ĐẾN 3.3:1 Sio₂:Tỷ lệ trọng lượng NA₂O (thường được thể hiện bởi mô -đun, ví dụ. M = 2.0 có nghĩa là về 2.3 các bộ phận SiO₂ mỗi na₂o).
Tỷ lệ và các thuộc tính khóa kiểm soát nội dung rắn. Tỷ lệ thấp hơn (Thêm na₂o) Cho một bùn khô hơn và thiết lập khô nhanh hơn, mà còn là một chất kết dính hút ẩm hơn và phản ứng thấp hơn.
Tỷ lệ cao hơn (Thêm sio₂) tăng điện trở nhiệt và pH thấp hơn.
Kính nước là Xong nước (độ nhớt tương tự như nước) và chữa khỏi sự bay hơi và nhiệt nhẹ. Khi nó khô, Nó tạo thành một mạng lưới thủy tinh silicat vô định hình cứng nhắc.
Chất kết dính là hút ẩm, Vì vậy, vỏ phải được sấy khô hoàn toàn trước khi bắn hoặc tiếp xúc với không khí ẩm hoặc nước, hoặc họ có thể làm lại và xuống cấp.
Đang phục vụ, độ ẩm còn lại có thể dẫn đến túi hơi hoặc độ xốp nếu kim loại được đổ quá nóng. Giai đoạn bảo dưỡng thường bao gồm nướng ở 100 nhiệt200 ° C để làm cứng vỏ đầy đủ và loại bỏ độ ẩm.
Ưu điểm của chất kết dính natri silicat bao gồm chi phí thấp của chúng, Thời hạn sử dụng không giới hạn, và dễ sử dụng (Không có dung môi độc hại hoặc chất xúc tác axit).
Họ đặt bằng cách làm khô đơn giản (hoặc bằng cách chữa muối) và mang lại vỏ rất cứng.
Tuy nhiên, Hạn chế tồn tại: Độ kiềm cao của chúng có thể tấn công các hạt chịu lửa hoặc kim loại (đặc biệt là nhôm, gây ra xe bán tải), và bản chất thủy tinh của chúng cho sức mạnh nhiệt độ cao thấp hơn vỏ silica-sol.
Nói chung, Vỏ thủy tinh nước mềm nếu được đun nóng trên ~ 800 nhiệt900 ° C, Vì vậy, chúng phù hợp với hợp kim thép/sắt nhưng là cận biên cho các hợp kim đúc rất nóng.
Mặc dù vậy, natri silicat vẫn là một Binder đã được chứng minh Trong ngành công nghiệp. Nó là một trong ba chất kết dính thông thường (cùng với ethyl silicat và silica keo) thường được trích dẫn để tạo khuôn đầu tư.
Vật liệu vỏ và kỹ thuật xây dựng
Vỏ để đúc thủy tinh nước được chế tạo gần như hoàn toàn từ vật liệu chịu lửa dựa trên silica. Trong thực tế, Các vật liệu chính là Silica hoặc cát thạch anh (hợp nhất hoặc tinh thể), có thể trộn với alumino-silicates.
Kích thước hạt điển hình cho nguyên tố (khỏe) Áo khoác có thể là 100 lưới200 (75Mạnh150 μm) Để nắm bắt chi tiết, Trong khi áo khoác dự phòng sử dụng cát thô (ví dụ. 30Mạng lưới60).
Zircon hiếm khi được sử dụng trong vỏ thủy tinh nước (Không giống như vỏ silica-sol) Do chi phí - thay vào đó, cát silica rẻ hơn được sử dụng.
Bột alumina hoặc Titania có thể được thêm vào để cải thiện khả năng chống sốc nhiệt, Nhưng cơ sở là silica.
Kiểm soát pH là rất quan trọng trong bùn. Chất kết dính silicat natri rất kiềm, Vì vậy, thường một lượng nhỏ đệm hoặc muối (Giống như natri bicarbonate) được thêm vào để điều chỉnh thời gian gel và ngăn ngừa chữa bệnh ngay lập tức.
Các nhà sản xuất theo dõi độ pH bùn (thường khoảng 11 trận12) và độ nhớt để đảm bảo độ dày lớp phủ nhất quán. Độ kiềm quá cao có thể khiến lớp áo đầu tiên gel sớm trên sáp.
Trong thực tế, Vỏ thủy tinh sử dụng 4 ĐẾN 7 lớp phủ (Lớp phủ chính cộng với một số áo khoác được hỗ trợ bằng vữa).
Ví dụ, Một sự nhúng ban đầu trong một bùn silica mịn được theo sau bởi vữa bằng cát thạch anh mịn (Chiếc áo sơ cấp của người "khóa" này trong chi tiết mẫu).
Áo khoác tiếp theo sử dụng cát thô dần dần để xây dựng sức mạnh. Mỗi lớp phủ phải khô (Thường thì 1 giờ2 ở nhiệt độ phòng hoặc nhanh hơn trong lò nướng nhiệt thấp) Trước lớp áo tiếp theo.
Độ dày vỏ cuối cùng thường theo thứ tự tổng cộng 51515 mm.
Trong quá trình sấy khô, Nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát cẩn thận - làm khô quá nhanh có thể làm nứt vỏ, trong khi quá chậm sấy có thể gây ra chạy hoặc biến dạng.
So với vỏ silica-sol, Vỏ thủy tinh nước có xu hướng Mạnh nhưng ít chịu lửa.
Các lớp silica hợp nhất cho sức mạnh nóng tốt lên tới ~ 900 ° C, Nhưng ngoài ra, mạng lưới thủy tinh silicat natri có thể bắt đầu làm mềm.
Ngược lại, Vỏ silica-sol thường sử dụng các lớp zircon và alumina vẫn ổn định ở trên 1200 °C.
Nói cách khác, Khuôn silica-sol có thể chịu được nhiệt độ cao hơn của các siêu hợp, trong khi vỏ thủy tinh nước thường bị giới hạn ở thép và bàn ủi.
Đúc kim loại và khả năng tương thích
Vụ đúc thủy tinh xuất sắc với hợp kim màu thông thường. Thép điển hình bao gồm thép cacbon, thấp- và thép hợp kim trung bình, Chống nhiệt thép không gỉ, và thép mangan.
Đúc bàn ủi (màu xám và dễ uốn) cũng thường được đúc. Những hợp kim này có thể được đổ vào phạm vi 1400 (với lịch trình nhiệt thích hợp).
Trong thực tế, Kính nước đặc biệt phổ biến cho mặc các bộ phận và các bộ phận nặng làm bằng thép, nơi sức mạnh vỏ thêm (so với đúc cát) và sự phức tạp được đền đáp.
Kính nước là ít phù hợp hơn với kim loại phản ứng hoặc ánh sáng. Hợp kim nhôm và magiê, Ví dụ, Yêu cầu rất khô, Vỏ sạch.
Bất kỳ độ ẩm hoặc soda trong vỏ có thể tạo ra độ xốp hydro trong nhôm hoặc gây ra quá trình oxy hóa.
Titan và các hợp kim phản ứng khác thường yêu cầu hệ thống vỏ silica-sol hoặc gốm (hoặc chân không tan chảy) bởi vì vỏ thủy tinh nước không có sự trơ hoặc tinh khiết cần thiết.
(Thực tế, Việc đúc titan bị mất sàng lọc được thực hiện hầu như chỉ với các hệ thống vỏ zircon/vỏ alumina chịu lửa, Không phải kính nước.)
Như vậy, Khả năng tương thích luyện kim là một cân nhắc quan trọng: Kính nước được chọn khi kim loại đúc tương thích với silica (hệ thống kim loại) và nền kinh tế quá trình là cần thiết.
Về mặt luyện kim, Vỏ kính có thể ảnh hưởng đến chất lượng đúc.
Ví dụ, Thép carbon có thể trải qua chế hòa khí nhẹ ở giao diện vỏ nếu được khử bằng nước axit hóa, Vì vậy, nước trung tính được sử dụng.
Độ thấm khí của gốm giúp thông hơi hydro và khí; Tuy nhiên, Bất kỳ loại sương hoặc độ ẩm nào không đầy đủ có thể tạo ra độ xốp khí.
Độ xốp co ngót được quản lý thông qua riser và lỗ thông hơi như bình thường.
Nói chung, Các vật đúc thủy tinh nước hoạt động bằng kim loại giống như các vật đúc chính xác khác của cùng một kim loại.
Kiểm soát quy trình thích hợp (như chân không hoặc khí quyển trơ lên cho một số thép nhất định) có thể được áp dụng khi cần thiết, nhưng độc lập với loại chất kết dính.
Độ chính xác kích thước và độ hoàn thiện bề mặt
Đội ngũ đầu tư thủy tinh nước đạt được độ chính xác vừa phải. Chiều dung sai thường là ISO CT7-CT9 cho kích thước chung. (Cho những bức tường tốt, Dung sai có thể thư giãn đến CT9 hoặc CT10.)
Để đặt điều này trong quan điểm, ISO CT7 trên một 50 Tính năng mm cho phép độ lệch khoảng ± 0,10 mm, trong khi CT6 sẽ là ± 0,06 mm.
Trong thực tế, Các bộ phận nhỏ và các quy trình được kiểm soát tốt có thể tiếp cận CT6-CT7,
Nhưng các vật đúc lớn hơn hoặc phức tạp hơn thường nằm trong phạm vi CT8-CT9.
Điều này có thể so sánh với dung sai đúc cát mịn.
Ngược lại, Các vật đúc silica-sol cao cấp có thể đạt CT4-CT6 trên các kích thước nhỏ, Vì vậy, thủy tinh nước ít chính xác hơn khoảng một lớp dung sai.
Các cửa hàng có ý thức chất lượng sẽ chỉ định dung sai dựa trên ISO 8062, Thường ghi nhận "CT8" như một đường cơ sở cho các quy trình thủy tinh nước.
Bề mặt hoàn thiện cũng thô hơn so với silica-sol nhưng mịn hơn cát đúc. Đặc trưng Độ nhám bề mặt Đối với các vật đúc thủy tinh nước theo thứ tự của RA 6 trận12 μm (250Mạnh500 phút).
Một xưởng đúc đã báo cáo rằng các vật đúc thủy tinh nước đạt gần như RA = 12.5 μm trong các bài kiểm tra so sánh. Ngược lại, Các bộ phận silica-sol có thể đạt được RA 3 trận6 μm.
Độ nhám cao hơn của thủy tinh nước là do kích thước hạt lớn hơn trong vỏ và bản chất của chất kết dính natri-silicat.
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết thúc bao gồm hàm lượng chất rắn bùn, Kích thước hạt vữa, Độ dày vỏ, và chất lượng mẫu.
Ví dụ, Lớp cao cấp tốt hơn và các lớp chính bổ sung có thể cải thiện chất lượng bề mặt.
Tuy nhiên, Các nhà thiết kế nên mong đợi một bề mặt ban đầu khó khăn hơn: Các vật đúc điển hình thường cần mài nhẹ hoặc gia công để đạt được độ mịn xung quanh RA 3 Ném6 μm cho các bề mặt quan trọng.
Để quản lý độ chính xác, Hầu hết các cửa hàng sử dụng Kiểm tra kích thước (thước cặp, CMM, máy đo) trên các phần đầu tiên và các mẫu sản xuất.
Vì mô hình sáp và cây giới thiệu một số biến đổi, Bố cục cẩn thận và bồi thường co lại là cần thiết.
Các hệ số co thắt nhiệt đối với thép (Về 1.6 mm/m · 100 ° C.) được sử dụng để mở rộng các mẫu. Tài liệu quy trình xác định các yếu tố co lại và dung sai trên mỗi ISO.
Kiểm soát và kiểm tra chất lượng
Kiểm soát chất lượng trong gương đúc thủy tinh nước. Các bước quan trọng được kiểm tra ở nhiều giai đoạn:
- Kiểm tra vỏ: Trước khi đổ, Vỏ được kiểm tra các vết nứt, vỉ, hoặc lớp phủ không đầy đủ.
Các nhà thầu thường đo độ dày vỏ bằng đồng hồ đo siêu âm và xác minh rằng mỗi lớp đều đồng nhất. Bất kỳ sự phân định hoặc lỗ kim nào cũng có thể gây ra khiếm khuyết.
Các thùng chứa bùn ướt được theo dõi pH và chất rắn; Biến thể có thể tạo ra vỏ yếu. Lò nướng máy sấy được kiểm tra chẵn phân phối nhiệt. - Kiểm tra kích thước: Sau khi lắc và gia công xong, Đóng vật được đo theo kích thước thiết kế.
Các bộ phận đầu tiên thường trải qua kiểm tra CMM để xác minh các kích thước quan trọng trong lớp dung sai được chỉ định (ví dụ. ISO CT8).
Các khối đo đơn giản hoặc đồng hồ đo phích cắm được sử dụng cho đường kính lỗ. Vì độ co ngót của cây và sáp thêm các lỗi nhỏ, Nó phổ biến để điều chỉnh kích thước chính mẫu nếu xảy ra chạy. - Phát hiện khiếm khuyết: Gastings thủy tinh nước có thể bị khiếm khuyết như độ xốp của khí, sự bao gồm, hoặc các khuyết tật hợp nhất vỏ.
Phương pháp kiểm tra phổ biến bao gồm X-quang/X quang (để tìm các khoang hoặc vùi bên trong), Hương huỳnh quang xâm nhập (Đối với các vết nứt bề mặt và độ xốp), và thử nghiệm-hạt từ tính (cho các bộ phận màu).
Nơi thích hợp, Kiểm tra áp suất hoặc kiểm tra dòng chảy được áp dụng. Phân tích luyện kim (Macro khắc, vi mô) có thể được sử dụng trong quá trình phát triển quy trình.
Tất cả các thử nghiệm nên tiêu chuẩn tham khảo (ví dụ. ASTM E165 cho thâm nhập, ASTM E446 để chụp X quang) Để xác định sự chấp nhận. - Tài liệu quy trình: Tính truy xuất truy xuất nghiêm ngặt được duy trì trên các lớp thủy tinh nước. Hồ sơ bao gồm tỷ lệ hỗn hợp bùn, Lịch trình chữa bệnh, và thời gian lò.
Nhiều xưởng đúc sử dụng danh sách kiểm tra trong quá trình (Nhật ký nhiệt độ cho lò nướng dewax, Nhật ký độ ẩm cho phòng sấy, và nhật ký sử dụng chất kết dính).
Cho các bộ phận có trách nhiệm cao (ví dụ. linh kiện hàng không vũ trụ), Một mã nhiệt đầy đủ và chứng nhận hóa học/vật lý đi kèm với bộ phận.
ISO 9001 hoặc các tiêu chuẩn NADCAP có thể chi phối tài liệu trong các ngành công nghiệp quan trọng.
Tổng thể, Triết lý kiểm soát là chuẩn hóa từng bước để có thể theo dõi bất kỳ sự cố đúc nào (ví dụ. một bùn không ổn định hoặc một chu kỳ sấy bị bỏ lỡ).
Cân nhắc kinh tế
Đúc được thủy tinh thủy tinh có giá trị hiệu quả chi phí trong các ứng dụng phù hợp. Các yếu tố kinh tế chính bao gồm chi phí vật chất, nhân công, Thời gian chu kỳ, và năng suất:
- Nguyên vật liệu: Chất kết dính silicat natri và cát thạch anh không tốn kém so với silica keo và zircon.
Ví dụ, Dung dịch silicat natri có thể có giá vài xu mỗi kg, trong khi các chất kết dính silica keo có giá cao hơn.
Các muối hoặc máy gia tốc được sử dụng là tối thiểu. Mẫu sáp (Đặc biệt là nếu in 3D) Thêm chi phí, Nhưng năng suất cao.
Có một số chất thải gốm phế liệu (vỏ vỡ) Nhưng nó thường có thể được tái chế như cát. Tổng thể, vật phẩm tiêu hao là chi phí thấp. - Thời gian lao động và xử lý: Xây dựng vỏ thủy tinh nước là nhiều lao động, Yêu cầu nhiều chu kỳ và chu kỳ sấy khô.
Thời gian chu kỳ của 24–72 giờ Từ cây sáp đến đổ là điển hình (nhanh hơn silica-sol nhiệt độ cao có thể chữa khỏi các phương pháp chữa trị dài hơn).
Bước Dewax ướt dài hơn (Immersion vs Open Flame Burn), Nhưng đây thường là một sự ngâm mình qua đêm. Lao động là cần thiết để chuẩn bị mẫu, Hoạt động phủ/vữa, và lắc.
Mặc dù vậy, Chi phí dụng cụ thấp hơn và giảm gia công thường bù đắp lao động cao hơn.
Trong một mô hình chi phí, Kính nước có thể cạnh tranh khi một phần khối lượng vượt quá vài trăm mỗi năm, đặc biệt là đối với các bộ phận nặng hoặc phức tạp sẽ rất đắt trong cát hoặc chết. - Thông lượng: Các dòng thủy tinh nước một mục đích có thể chạy liên tục, Nhưng mỗi bản dựng (tải vỏ, Dewax, ngọn lửa, đổ, Knock-out) Chỉ xử lý các bộ phận trên cây đó.
Thông lượng là vừa phải; vài trăm kg đúc mỗi đợt có thể là bình thường. Tuy nhiên, Tự động hóa tồn tại để phun sáp và phun vỏ.
Bước giới hạn thường bị phá vỡ và bắn, có thể là lò nướng hàng loạt với tải được xác định. Lập kế hoạch hiệu quả (xếp chồng cây) có thể cải thiện việc sử dụng. - Năng suất và phế liệu: Bởi vì quá trình này chính xác, Tỷ lệ phế liệu có thể thấp nếu được kiểm soát. Tuy nhiên, Bất kỳ vết nứt vỏ hoặc rò rỉ kim loại nào đều mang lại sự mất hoàn toàn của việc đúc đó.
Thất bại do khuyết tật vỏ (ví dụ. Cracking Post-Dewax) được giảm thiểu bằng cách kiểm soát quá trình chặt chẽ.
So với đúc cát, Kính nước nói chung có năng suất cao hơn vì các bộ phận dễ làm sạch hơn và gần như có hình dạng net.
So với silica sol, Năng suất tương tự hoặc thấp hơn một chút (Vỏ silica-sol có thể tha thứ hơn cho các vấn đề Dewax).
Một khó khăn So sánh chi phí có thể cho thấy việc đúc thủy tinh nước có thể 50–70% rẻ hơn mỗi phần hơn đúc silica-sol cho các bộ phận thép chính xác trung bình,
Do chi phí vật liệu và dụng cụ thấp hơn, mặc dù mất chất lượng bề mặt khiêm tốn.
Nó đắt hơn so với đúc cát giá rẻ trên mỗi đơn vị, Nhưng bởi vì các bộ phận cuối cùng cần gia công ít hơn nhiều, cái Tổng chi phí hoàn thành có thể cạnh tranh.
Tóm lại, Đúc thủy tinh cho phép các công ty thay đổi chi phí từ giờ máy tính sang thời gian xử lý,
thường có lợi cho các bộ phận phức tạp hoặc đủ khối lượng thấp để công cụ chuyên dụng không được chứng minh.
Ứng dụng công nghiệp
Đúc đầu tư bằng thủy tinh nước tìm thấy vị trí của nó trong các thành phần hạng nặng và phức tạp trên một số ngành công nghiệp. Các ứng dụng đáng chú ý bao gồm:
- Máy móc và thiết bị hạng nặng: Các thành phần để khai thác, dầu & khí đốt, và máy móc xây dựng thường sử dụng đúc thủy tinh nước.
Ví dụ, bánh răng, Vỏ bơm, van, và những người thúc đẩy trong các lĩnh vực này được hưởng lợi từ sức mạnh của thép và tự do đầu tư hình học.
Nước đúc thủy tinh bằng thép không gỉ ống phù hợp - Các bộ phận nông nghiệp: Các bộ phận như vỏ máy kéo, Thành phần cày, và các liên kết thiết bị nông nghiệp nặng được thực hiện theo cách này.
Khả năng đúc các hình dạng sắt hoặc hình thép có độ dẻo (ví dụ. Các bộ phận Tiller, Tấm khoan hạt) Với hồ sơ phức tạp là một lợi thế chính. - ô tô: Mặc dù không phổ biến đối với các bộ phận xe hơi sản xuất hàng loạt, Đúc thủy tinh được sử dụng trong các bộ phận ô tô hoặc xe tải khối lượng thấp (ví dụ. Các lô nhỏ của đốt ngón tay, cánh tay treo nặng, Thành phần phanh cho xe đặc biệt).
Độ chính xác của nó vượt qua việc đúc cát cho các bộ phận phù hợp quan trọng, Tuy nhiên, vẫn còn hiệu quả về chi phí cho các lần chạy vừa phải. - Van công nghiệp và máy bơm: Van gang và thép, cơ thể bơm, Và mặt bích thường đến từ khuôn đầu tư thủy tinh nước.
Những bộ phận này cần các lối đi nội bộ phức tạp và một kết thúc bề mặt tốt (Để tránh rò rỉ) -Van đúc bằng thủy tinh nước sẵn sàng cho gia công mà không cần lõi. - Xây dựng và đúc kiến trúc: Thỉnh thoảng, Các yếu tố sắt/thép trang trí hoặc kết cấu (như mặt bích, phần cứng, hoặc hỗ trợ trang trí công phu) được đúc qua kính nước.
Quá trình này có thể nắm bắt các chi tiết nghệ thuật tốt trong khi sử dụng cát giá cả phải chăng, làm cho nó phù hợp cho các vật dụng đặc sản (ví dụ. Thay thế đồng trong các yếu tố kiến trúc). - Các thành phần ngoài khơi và hàng hải: Như các nguồn công nghiệp đã đề cập, Các bộ phận cho trailer, cần cẩu, và các giàn biển sử dụng phương pháp này cho độ bền trong môi trường khắc nghiệt.
Tổng thể, Đúc thủy tinh được chọn trong các ngành công nghiệp nhu cầu Đám đúc mạnh mẽ với chi tiết vừa phải với chi phí hợp lý.
Nó cạnh tranh với việc đúc cát khi độ chính xác cao hơn hoặc chi tiết có hình net được yêu cầu, Và nó cạnh tranh với việc đúc đầu tư silica-sol khi các hạn chế về quy mô hoặc ngân sách lớn làm cho cái sau quá tốn kém.
Phân tích so sánh
So với các phương pháp đúc khác, Đúc đầu tư bằng thủy tinh nước chiếm một trung bình:
Thủy tinh nước vs Đúc đầu tư Silica-Sol:
Silica-sol (chất kết dính keo-silica với bột zircon) tạo ra các chi tiết tốt nhất, Hoàn thiện bề mặt tốt nhất (Ra thấp tới 3 trận6 μm), và dung sai chặt chẽ hơn (ISO CT4-CT6).
Tuy nhiên, nó là đắt hơn: Silica Sol Solutions và Zircon Sands có giá cao hơn đáng kể, và quá trình yêu cầu đốt cháy ngọn lửa và nhiệt độ bắn cao hơn.
Nước đúc, Ngược lại, có một kết thúc thô hơn (~ Ra 6 …12 μm) và dung sai rộng hơn (CT6-CT9), Nhưng sử dụng vật liệu giá rẻ và một tấm sương đơn giản hơn.
Vỏ thủy tinh nước cũng có xu hướng mạnh hơn trong việc xử lý trước khi đổ (Chúng rất cứng sau khi khô) và có thể dày hơn, mang lại lợi ích lớn cho những người nặng.
Tóm lại, silica-sol được chọn để có độ chính xác cao, bộ phận nhỏ; Kính nước được chọn cho lớn hơn, Các thành phần khó khăn nơi hoàn thiện bề mặt có thể được hy sinh.
Đúc đầu tư thủy tinh nước vs Cát Đúc:
Đúc cát (cát xanh hoặc liên kết hóa học) là chi phí thấp nhất, Làm khuôn linh hoạt nhất cho các bộ phận lớn.
Tuy nhiên, Đóng cát có bề mặt rất gồ ghề (Ra > 25 mm, Thường 50 50100100 m) và dung sai lỏng lẻo (ISO CT11 hoặc tệ hơn).
Đóng thủy tinh nước cho bề mặt và độ chính xác tốt hơn đáng kể (Như đã lưu ý ở trên) với chi phí cao hơn.
Nếu một phần đúc cát yêu cầu gia công rộng rãi hoặc sửa chữa (như hàn trong lõi), Có thể sử dụng thủy tinh nước rẻ hơn.
Cũng, một số hình dạng phức tạp (bức tường mỏng, Khoảng trống bên trong) cứng hoặc không thể trong cát không có lõi; Kính nước dễ dàng tạo ra các hình dạng như vậy.
Sự đánh đổi là tỷ lệ đúc cát tốt hơn cho khối lượng cực cao (khuôn chết hoặc khuôn có thể được sử dụng nhiều lần),
trong khi thủy tinh nước được giới hạn ở xung quanh 150 kg mỗi khuôn và yêu cầu chu kỳ nhiều ngày.
Sức mạnh vỏ và hành vi nhiệt:
Vỏ thủy tinh nước bao gồm các lớp silica hợp nhất, trong đó ít chịu lửa hơn các lớp zircon hoặc alumina thường được sử dụng trong vỏ silica-sol.
Điều này có nghĩa là vỏ thủy tinh nước thường có nhiệt độ dịch vụ tối đa thấp hơn và có thể cho phép nhiều phản ứng vỏ kim loại hơn trong các lần đổ rất nóng.
Trong thực tế, mặc dù, Cả hai phương pháp đều tạo ra vỏ dễ dàng chịu được nhiệt độ Thép/Sắt bằng thép.
Về sức mạnh, Cả vỏ silica-sol và vỏ thủy tinh nước đều cứng sau khi bắn, Nhưng silica-sol có thể duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ cao hơn.
Trường hợp sử dụng tốt nhất:
Tóm tắt sử dụng tốt nhất, Đúc thủy tinh là lý tưởng cho Các bộ phận bằng thép/sắt trung bình đến lớn trong đó độ chính xác cao không quan trọng,
chẳng hạn như vỏ máy bơm, khoảng trống bánh răng, Bộ phận máy móc hạng nặng, và bất kỳ thành phần nào mà các tính năng diễn viên tiết kiệm hàn.
Silica-sol là tốt nhất cho Các bộ phận chính xác từ nhỏ đến trung bình (linh kiện hàng không vũ trụ, trang sức, cấy ghép y tế, Các bộ phận không gỉ nhỏ).
Chiến thắng casting cát xanh cho Những bộ phận nặng nề lớn hoặc khối lượng cực lớn, nơi cần thiết chi tiết chặt chẽ (ví dụ. vỏ lớn, khối động cơ, Vỏ bơm với số lượng lớn).
Bảng dưới đây nêu bật một vài số liệu so sánh:
- Độ nhám bề mặt (RA điển hình): Silica-sol ~ 3 trận6 μm; Kính nước ~ 6 bóng12 μm; cát xanh >25 mm.
- Dung sai kích thước: Silica-sol ISO CT4THER CT6; Kính nước ~ CT6, CT9; cát xanh CT11, CT12 (Rất lỏng lẻo).
- Chi phí vật liệu: Thấp cho cát, Trung bình cho thủy tinh nước, Cao cho silica-sol. Chất kết dính silicat natri rất rẻ, trong khi chất kết dính silica keo.
- Sức mạnh vỏ: Tốt cho silica-sol ở mức cao t, vừa phải cho thủy tinh nước. Vỏ zircon/alumina (Silica-sol) có độ khúc xạ cao hơn.
- Quy mô sản xuất: Kính nước phù hợp với khối lượng nhỏ đến trung bình (Hàng chục đến hàng ngàn mỗi năm), Đặc biệt là khi các bộ phận nặng. Silica-sol phù hợp với các lần chạy nhỏ/chính xác; phù hợp với cát khối lượng lớn.
Tổng thể, thủy tinh đúc lấy một khoảng trống: Nó cung cấp Kiểm soát và hoàn thiện tốt hơn so với đúc cát, Nhưng chi phí thấp hơn silica-sol.
Khi nhu cầu thiết kế vừa phải và ngân sách bị hạn chế, Nó thường là kỹ thuật chính xác kinh tế nhất.
Phần kết luận
Thủy tinh nước (Natri silicat) Đúc đầu tư là một tiết kiệm chi phí đúc chính xác quy trình được tối ưu hóa cho màu, các thành phần phức tạp.
Bằng cách sử dụng chất kết dính và cát rẻ tiền, Nó cho phép các nhà sản xuất đạt được các bộ phận bằng thép và sắt gần lưới với sự dung nạp hợp lý (ISO CT7-CT9) và kết thúc (RA 6-12 m) với một phần chi phí đúc silica-sol.
Các thế mạnh của quá trình là nền kinh tế vật chất của nó, độ cứng vỏ mạnh, và khả năng tạo ra hình học phức tạp mà không bị sụp đổ.
Những hạn chế chính của nó là hoàn thiện bề mặt khó khăn hơn và độ ổn định nhiệt độ cao thấp hơn, giới hạn nó ở mức độ trung bình, ứng dụng nặng.
Mong chờ, Đóng thủy tinh nước vẫn phù hợp với các ứng dụng như máy móc, Subassemblies ô tô,
Thiết bị xây dựng và nông nghiệp, và bất kỳ phần nào được hưởng lợi từ sự thỏa hiệp tốt về chi tiết và chi phí.
Cải tiến liên tục (chẳng hạn như các công thức silicat được tối ưu hóa và lớp vỏ tự động) có thể đẩy độ chính xác của nó cao hơn một chút.
Tuy nhiên, Các kỹ sư nên cẩn thận phù hợp với các bộ phận để xử lý: Sử dụng thủy tinh nước khi Độ phức tạp của thép/sắt và nền kinh tế thống trị các yêu cầu,
Silica-sol khi Chi tiết siêu mịn hoặc hợp kim đặc biệt là cần thiết, và cát khi khối lượng hoặc kích thước tuyệt đối độ chính xác ghi đè.
Tổng thể, Đúc đầu tư thủy tinh nước là một người trưởng thành, Kỹ thuật được hiểu rõ.
Việc tiếp tục sử dụng của nó được thúc đẩy bởi nhu cầu toàn cầu về mạnh mẽ, Các bộ phận kim loại có hình dạng phức tạp ở dung sai vừa phải và chi phí cạnh tranh.
Áp dụng đúng hóa học và kiểm soát quy trình của nó - và kiểm tra kỹ lưỡng - sản lượng nhất quán, Đúc chất lượng cao cho một loạt các nhu cầu công nghiệp.
CÁI NÀY là lựa chọn hoàn hảo cho nhu cầu sản xuất của bạn nếu bạn cần chất lượng cao Đúc đầu tư thủy tinh nước dịch vụ.
