1. 介绍
丢失的泡沫铸件 (LFC) 与投资 (失去蜡) 铸件 (我知道了) 作为两种领先的近网形技术脱颖而出.
促进跨汽车的复杂组件的生产, 航天, 活力, 和医疗部门.
自然, 选择正确的铸造方法不仅会影响最终质量，还会影响成本, 交货时间, 和可持续性.
最后, 工程师和铸造经理经常评估多个过程以匹配零件复杂性, 合金要求, 和生产量.
今天, 行业要求更紧密的公差, 表面效果更细, 更复杂的几何形状使丢失的泡沫铸造与投资既及时又有价值的投资进行了深入的比较.
2. 什么是丢失的泡沫铸造 (LFC)?
丢失的泡沫铸件 采用可消耗的扩展聚苯乙烯 (EPS) 通过CNC加工制造的泡沫图案, 成型, 或3D打印.
一旦操作员将这些模式组装到簇中，然后将它们嵌入松散, 没有粘土的沙子, 他们将熔融金属（通常是铝或延性铁）直接倒在泡沫上.
热量使泡沫蒸发, 逃脱了沙子, 金属瞬间充满了腔.
因此, LFC 产生大, 单件铸件具有最小的草稿角度, 没有单独的核心, 传统沙子铸造无与伦比的几何自由.
3. 什么是投资 (失去蜡) 铸件 (我知道了)?
投资铸造, 通常被称为 失去蜡像铸件, 首先是通过将熔融蜡注入金属模具而产生的精确蜡图。.
操作员“树”这些模式, 然后在难治性的浆料中通过多个蘸酱建立陶瓷壳 (二氧化硅溶胶可用于细节或水杯用于经济) 和随后的灰泥外套.
脱瓦之后 150 °C和600–900°C的高温倦怠, 他们倒入预热的金属 - 包括不锈钢, 超级合金, 和钛 - 加热的外壳.
最后, 他们去除陶瓷模具以露出耐受性的零件 (±0.1-0.3毫米) 和上表面饰面 (RA 0.8-3.2 µm).
4. 过程基本面
丢失的泡沫铸件
- 图案创建: 通过CNC或加性方法，每零件1-4小时产生EPS形状.
- 集群组件: 附加 20 每个门控头的泡沫图案以最大化吞吐量.
- 沙子填充: 在85–90％的相对密度下紧凑的无粘二氧化硅砂, 确保统一支撑.
- 浇注 & 汽化: 倒熔金属 660 °C (铝) 或者 1,400 °C (铁), 在30–60秒内蒸发泡沫和凝固.
投资铸造
- 蜡图案注入: 每种模式20-30秒的周期时间, 产生尺寸可重复性±0.05 mm.
- 炮弹建筑: 在2-4天内涂抹8–12层的陶瓷浆和灰泥, 或用水玻璃24–48小时.
- dewax & 倦怠: 在蒸汽高压灭菌中卸下蜡; 在1–2°C/min处坡道到燃烧温度，以避免壳破裂.
- 金属倒: 将超级合金倒入 1,550 在真空或离心辅助下°C最小化湍流和孔隙率.
5. 材料 & 合金兼容性
失去的泡沫铸造合金
- 铝合金: 铸造厂通常使用Al-Si系统 (例如。, A356, A380).
这些合金融化 580 °C和 615 °C, 提供良好的流动性和轻巧的强度 (拉伸强度为200–300 MPa). - 延性铁: 等级等65–45–12 (65 KSI UTS, 45 ksi ys, 12% 伸长) 在泵外壳和排气歧管中很受欢迎. 融化温度徘徊 1,370 - 1,420 °C.
- 低合金钢: 某些碳和CR-MO钢 (例如。, 4140, 4340) 适合LFC韧性胜过极端腐蚀性; 他们巩固了 1,450 - 1,500 °C.
因为失去的泡沫铸造使泡沫图案蒸发, 它可以产生碳氢化合物的气体.
最后, 铸造厂必须实施 脱气 技术（例如惰性气体起泡）以最大程度地降低孔隙率.
此外, LFC的沙子环境通常会产生柱状谷物结构, 它可以增强定向强度，但可能需要热处理才能完善微观结构.
投资铸造合金
- 奥氏体 不锈钢: 等级，例如 304, 316l, 和 17-4 pH表现出500–1,200 MPa的拉伸强度和出色的耐腐蚀性, 与融化之间 1,370 °C和 1,450 °C.
- 镍碱超级合金: inconel 718 和 625 在超过温度下运行 700 °C; 他们保持上面的屈服优势 800 mpa at 650 °C.
他们的熔点超过 1,350 °C, 它们需要真空或浸入液体才能控制氧化. - 钛合金: ti-6al-4V (年级 5) 服务航空航天和生物医学市场; 它是 1,660 °C熔点和对氧气需求控制 - 大气铸造的高亲和力.
- 青铜 & 铜 合金: 磷青铜和高导度铜在投资过程中均能很好地铸造, 提供300–500 MPa的拉伸强度.
因为投资铸造使用 陶瓷壳, 它抑制气体夹带和产量 优质晶粒, 导致卓越的机械同质性.
而且, 壳的惰性性质阻止了金属成年反应, 保持表面完整性.
然而, 铸造厂必须小心地将壳的热膨胀与合金的收缩相匹配，以避免裂缝或热眼泪.
6. 维度的准确性 & 表面饰面
| 公制 | 丢失的泡沫铸件 | 投资铸造 |
|---|---|---|
| 尺寸 宽容 | ±0.5–1.0 mm | ±0.1-0.3毫米 |
| 表面粗糙度 (RA) | 3.2–6.3 µm | 0.8–3.2 µm |
| 加工津贴 | 1.5–3毫米 | 0.5–1.5毫米 |
| 最小壁厚 | 〜2.5毫米 | 〜1.0毫米 |
7. 设计自由 & 复杂
将雄心勃勃的设计转化为现实, 两者都失去了泡沫铸造 (LFC) 和投资铸造 (我知道了) 提供独特的优势.
然而, 他们的优势以直接影响部分复杂性的方式分歧, 工具策略, 和整体成本.
丢失的泡沫铸件 - 量度尺度的复杂性
- 底切 & 空心部分: 因为EPS泡沫模式完全蒸发, LFC处理底切, 内部空腔, 和无单独插入的加油.
例如, 汽车排气歧管称重 10 千克可以将复杂的流通道整合在一次倾倒中, 通过 15 %.
- 最小的草稿角度: 设计人员可以指定低至0.5°的草稿角度, 与常规砂铸造经常需要的2–3°相比.
因此, 墙很薄 2.5 MM仍然可行 1.8 长. - 快速迭代: 泡沫图案的价格为$ 100– $ 300，并通过CNC或3D打印在数小时, 开发过程中每周启用3-5个设计循环.
投资铸造 - 细节精度
- 薄壁 & 复杂的功能: 投资铸造可靠地产生壁厚 1 MM和Fillets Radii下方 0.5 毫米.
航空燃料喷嘴, 例如, 经常合并 12 内部冷却频道 0.8 毫米直径 - 其他方法不可能的功能. - 高模式可重复性: 蜡死的尺寸可重复性为±0.05毫米，表面表面表面光滑如RA 0.8 µm. 这种精度可将后手术减少到最多 50%.
- 多组分树: 通过“树”数十个模式, 铸造厂在小吞吐量, 复杂的零件 - 医疗植入物或精密齿轮外壳的理想零件.
8. 经济分析
- 工具成本: 丢失的泡沫铸造泡沫图案范围$ 100- $ 300; 投资铸造钢模具的费用为$ 15,000- $ 60,000, 加上$ 3– $ 8/千克的陶瓷材料.
- 单位成本与. 体积: 在 5,000 零件/年 (铝), 丢失的泡沫铸造单元的费用约为22美元; 投资铸造不锈钢零件费用约为$ 120. 在 20,000 单位, LFC下降到 $15, 而IC跌至 $95 通过死亡摊销.
- 周期时间: LFC的沙子填充和浇注周期在内部完成 30 分钟; IC最少需要 48 外壳建造和倦怠的小时.
- 屈服 & 废料: LFC废料运行5-10％, 主要是由于泡沫缺陷; IC废料仍在 5%, 多亏了强大的壳质量.
9. 质量控制 & 缺陷
确保铸件的完整性需要严格的质量控制 (QC) 协议和对特定过程缺陷机制的理解.
丢失的泡沫铸件 (LFC) 和投资铸造 (我知道了) 每个表现出不同的故障模式,
因此，铸造厂必须相应地量身定制检查方法和缓解策略.
失去泡沫铸造中的常见缺陷
气孔隙度
- 原因: EPS泡沫或沙子中的水分不完全蒸发会产生氢气和碳质气体.
- 影响: 球形空隙到 3 直径毫米可以降低拉伸强度 20 %.
- 减轻: 预先干燥的模式 60 °C 2 小时; 安装真空辅助脱气系统以达到以下溶解的气体水平 0.1 cm³/100 g金属.
沙子侵蚀
- 原因: 高速金属进入松散压实的沙子干扰了模具脸.
- 影响: 表面瑕疵和鳍需要最多 1.5 MM加工津贴.
- 减轻: 增加沙子压实 90% 相对密度; 使用谷物分级的二氧化硅砂 (0.2–0.4毫米) 为了提高霉菌稳定性.
不完整的填充 (错误)
- 原因: 围绕大型横截面或门控的冷点快速冷却.
- 影响: 损害零件功能的局部收缩腔.
- 减轻: 使用热模拟优化门控设计; 在合金液体的±10°C之内保持倾泻温度.
投资铸造中的常见缺陷
壳破裂
- 原因: 脱水或倦怠周期期间陶瓷层之间的差分热膨胀.
- 影响: 裂缝比 0.2 MM允许金属泄漏, 导致边缘或全部废料.
- 减轻: 控制壳层厚度 (6总计–8毫米) 和在≤的坡道加热 2 倦怠期间°C/min，以最大程度地减少热冲击.
夹杂物和矿渣
- 原因: 融化不当或缺乏陶瓷过滤器.
- 影响: 非金属包裹物 (0.1–0.5毫米) 充当压力集中器, 减少疲劳生活 30 %.
- 减轻: 合并在线陶瓷泡沫过滤器 (10–20每英寸毛孔) 并执行氩笼脱胶至较低的纳入计数以下 2 颗粒/cm².
孔隙和起泡
- 原因: 在硬化的壳中被困的气体或难治性灰泥中的水分.
- 影响: 在压力结合部件中导致泄漏路径的地下水泡.
- 减轻: 干壳的组件 150 °C 4 小时; 确保浆液固体含量保持在上方 70 wt％以降低渗透率.
检查和测试协议
检测和量化缺陷, 铸造厂采用了无损和破坏性测试的组合:
| 方法 | 覆盖范围 | 灵敏度 |
|---|---|---|
| 影像学测试 (RT) | 内部空隙, 包含 | ≥ 0.5 MM缺陷 10 毫米钢 |
| 超声测试 (UT) | 内部裂缝和孔隙率 | ≥ 0.3 MM平面缺陷 |
| 染料渗透剂测试 (pt) | 露出地面裂缝 | ≥ 0.1 MM裂缝 |
| 磁性粒子 (公吨) | 近地面裂纹 | ≥ 0.2 MM不连续 |
| 金理图 | 微观结构, 碳化物沉淀 | 晶粒尺寸ASTM 5–8, 铁氧体含量 |
10. 申请 & 行业案例研究
- 汽车 (LFC): 全球OEM报告 18% 较轻的进气歧管和 12% 使用铝制泡沫铸造与传统铸造节省成本.
- 航天 (我知道了): 领先的发动机制造商生产 50,000 inconel 718 每年燃料喷嘴, 实现±0.1 mm公差并通过 40%.
- 活力 & 油 & 气体: 海水服务的泵叶轮采用IC 316L以抵抗氯化物攻击, 在失败之间延长平均时间 (mtbf) 经过 30%.
- 新兴领域: 混合方法 - IC中使用的3D打印泡沫图案 - 钛骨科植入物的可呈微铸造，其壁厚较低 0.7 毫米.
11. 丢失的泡沫铸造与蜡铸造之间的区别
| 标准 | 丢失的泡沫铸件 | 投资铸造 |
|---|---|---|
| 合金系列 | al, 延性铁, 低合金钢 | 不锈钢, 超级合金, 钛, 青铜 |
| 宽容 | ±0.5–1.0 mm | ±0.1-0.3毫米 |
| 表面饰面 | RA 3.2-6.3 µm | RA 0.8-3.2 µm |
| 工具成本 | $100 - 每种图案$ 300 | $15,000 - $ 60,000 |
| 周期 | 30 最小 | 48–72 h壳构建 + 倦怠 |
屈服 |
90–95％ | 95–98％ |
| 最大零件大小 | 到 2 m | 通常≤ 1 m |
| 最小壁厚 | 〜2.5毫米 | 〜1.0毫米 |
| 数量适用性 | 中至高 (> 5K/年) | 低至中等 (< 20K/年) |
| 环境影响 | VOC, 泡沫废物 | Co₂, 陶瓷壳废物 |
| 典型的应用 | 汽车歧管, 发动机块 | 航空喷嘴, 医疗植入物 |
12. 选择标准 & 决策框架
在丢失的泡沫铸造之间进行选择 (LFC) 和投资铸造 (我知道了), 遵循这些准则:
- 零件几何 & 尺寸: 将LFC用于大型, 简单的形状; 选择用于微型化的IC, 复杂的组件.
- 合金要求: 将LFC应用于铝或铁合金; 当不锈钢时选择投资, Superalkoy, 或钛性能很重要.
- 生产量: 偏爱LFC以上运行 5,000 每年的碎片; 专业杠杆, 下卷零件 (< 20,000 单位).
- 宽容 & 完成需求: 当公差收紧±0.3毫米，RA下降时，请选择IC 3 µm.
- 成本 & 交货时间: 平衡LFC的快速周转和较低的工具费用与IC的卓越精确度和材料多功能性.
13. 结论
综上所述, 两个都 丢失的泡沫铸件 vs 投资铸造 提供近网状的优势和独特的优势.
丢失的泡沫铸造提供了快速的图案创建, 低工具成本, 和大规模的能力,
投资铸造提供最高的精度, 出色的表面表面, 和广泛的合金兼容性.
通过仔细评估零件复杂性, 物质需求, 数量要求, 和质量目标,
制造商可以自信地选择最佳的铸造方法 - 在当今的竞争格局中确保具有成本效益的高性能组成部分.
在 这, 我们很乐意在设计过程的早期讨论您的项目，以确保选择任何合金或应用后处理后的任何合金, 结果将符合您的机械和性能规格.
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常见问题解答: 失去泡沫铸造与投资铸造
丢失的泡沫铸造与投资铸造之间的主要区别是什么?
丢失的泡沫铸件 (LFC) 使用嵌入无粘性沙的消耗性EPS泡沫图案; 熔融金属使泡沫蒸发并充满腔.
投资铸造 (我知道了) 采用涂有陶瓷外壳涂层的蜡图案; 蜡被脱水，壳在金属倒之前发射.
LFC 大型西装, 较简单的形状，铝或铁合金, 尽管 我知道了 在错综复杂的地方表现出色, 薄壁零件和更宽的合金范围.
哪个过程具有更紧密的尺寸公差?
投资铸造可提供较优质的公差 - 典型±0.1-0.3毫米 - 感谢刚性陶瓷模具和精确的蜡工具.
丢失的泡沫铸件通常保持±0.5–1.0 mm公差, 适合不太关键的适合.
表面表面如何比较?
我知道了 零件可直接从模具中获得RA 0.8–3.2 µm的完成, 通常只需要轻抛光.
LFC 表面更粗糙 - RA 3.2–6.3 µm - 因此它们需要更广泛的加工.
哪种合金可以施放什么?
LFC 通常处理铝 (A356, A380), 延性铁, 然后选择低合金钢.
我知道了 容纳不锈钢, 镍碱超级合金 (例如。, inconel 718), 钛合金, 和青铜器, 使其非常适合高性能应用.
哪个过程更具成本效益?
对于中等至高的简单合金 (例如。, 铝歧管), LFC 提供较低的工具成本 ($100 - 每个泡沫图案$ 300) 和快速周期时间.
我知道了更高的前期死亡费用 ($15,000 - 60,000美元) 在小批量上证明自己是合理的, 高精度运行或使用优质合金.
哪个过程的交货时间更快?
LFC 交货时间通常从图案到完成零件1-3天, 由于快速泡沫图案和单阶段倒.
我知道了 需要4-7天的炮弹建造, dewax, 倦怠, 和倾倒, 使它更适合计划生产运行.
我可以用这些方法制作大型铸件吗?
LFC 可以处理零件 2 M尺寸和数百公斤重量.
我知道了 通常会帽子 1 M和50–100公斤每部分, 由于外壳的力量和倦怠的限制.
我如何在LFC和IC之间进行选择?
考虑部分复杂性 (细节有利于IC), 合金要求 (优质合金偏爱IC), 体积 (大量偏爱LFC),
耐受性和完成需求 (最紧张的规格偏爱IC), 和工具预算 (低成本有利于LFC).
