Как вы хотите связаться с нами?

Литье по выплавляемым моделям

литье по выплавляемым моделям

Такие факторы, как требования к конструкции, стоимость и технологическая возможность изготовления отливки, определяют, какой процесс литья наиболее подходит для изготовления изделия. Эта статья, описывающая литье по выплавляемым моделям, предназначена для того, чтобы помочь вам принять обоснованное решение.

Литье по выплавляемым моделям позволяет получать точные изделия, сводя к минимуму потери материала, энергии и необходимость последующей обработки. Оно также позволяет производить очень сложные детали. Это делает процесс литья по выплавляемым моделям весьма полезным для инженеров-конструкторов.

литье по выплавляемым моделям

За последние 5000 лет литейное производство использовало разные формы литья по выплавляемым моделям. На самых ранних этапах использовался пчелиный воск для формирования моделей, необходимых для процесса литья. Сегодня для изготовления моделей обычно используются более совершенные воски, огнеупорные материалы и специальные сплавы.

Литье по выплавляемым моделям получило свое название от модели, которая выплавляется, находясь в огнеупорном материале. Многие материалы подходят для литья по выплавляемым моделям: сплавы из нержавеющей стали, латуни, алюминия, углеродистой стали и стекла. Материал заливают в полость в огнеупорном материале, которая является точной копией нужной отливки. Из-за твердости используемых огнеупорных материалов, литье по выплавляемым моделям позволяет производить изделия с исключительным качеством поверхности, что снижает потребность в последующей механической обработке.

Для чего же используется литье по выплавляемым моделям? Давайте разберем процесс производства отливок по данной технологии для лучшего понимания.

литье по выплавляемым моделям

Процесс литья по выплавляемым моделям

  1. Создание модели

  • Конструкция модели должна повторять конструкцию готовой детали, за исключением того, что имеется допуск на тепловое сжатие (т.е. усадку).
  • Модели обычно изготавливаются из воска с использованием литья под давлением.
  1. Установка восковых моделей и создание литниковой системы

  • После получения восковых моделей, их собирают вместе с другими для формирования элементов литниковой системы, центральная часть которой образует модели питателей и стояка.
  • В зависимости от размера и конфигурации желаемого готового изделия, несколько моделей могут быть соединены с использованием одного стояка.
  1. Создание оболочковых форм

  • Весь узел восковых моделей погружают в керамическую суспензию, покрывают песочной штукатуркой и дают высохнуть.
  • Циклы мокрого погружения и последующего наслоения повторяются до тех пор, пока не будет создана оболочка желаемой толщины. Эта толщина частично определяется размером и конфигурацией изделия.
  • После высыхания керамической оболочки она становится достаточно прочной, чтобы удерживать расплавленный металл во время литья.
  1. Удаление воска

  • Вся конструкция помещается в паровой автоклав, чтобы растопить большую часть воска.
  • Любой оставшийся воск, впитавшийся в керамическую оболочку, сжигается в печи при прокаливании. К этому моменту керамическая форма имеет форму желаемой отливки.
  • Такая высокотемпературная операция также увеличивает прочность и стабильность керамического материала. Кроме того, это помогает минимизировать реакцию оболочки и металла при заливке.
  1. Плавка и литье

  • Форму предварительно нагревают до определенной температуры и заполняют расплавленным металлом, создавая отливку из металла.
  • С помощью этого процесса можно лить практически любой сплав. В зависимости от химического состава сплава может использоваться либо плавка на воздухе, либо вакуумная плавка. Вакуумная плавка используется главным образом, когда в сплаве присутствуют реактивные элементы.
  1. Заключительные операции

  • Как только отливка достаточно остынет и затвердеет, она выбивается из формы.
  • Литники отрезаются от отливки, и, если необходимо, проводится окончательная пескоструйная обработка, шлифовка и механическая обработка до принятия отливкой окончательной формы.
  • Неразрушающий контроль может включать флуоресцентный, магнитный, рентгенографический или другие типы контроля. Окончательные проверки размеров, результаты испытаний сплавов и неразрушающий контроль совершаются перед отгрузкой изделия.

Преимущества технологии литья по выплавляемым моделям

Диапазон размеров: Хотя большинство отливок получаемых данным методом имеют небольшие размеры, такая технология позволяет производить отливки весом более 450 кг. Эти возможности ограничены сравнительно небольшим числом предприятий, использующих данную технологию, и тем, что требуется специальный опыт для производства таких массивных отливок. Большинство деталей произведенных данным методом попадает в диапазон от нескольких десятков грамм до 10 килограмм.

Универсальные и сложные формы: литье по выплавляемым моделям обеспечивает постоянные и повторяющиеся жесткие допуски, а также сложные переходы и контуры. Многие из этих конфигураций невозможно произвести другими методами литья.

Литье по выплавляемым моделям — хорошая альтернатива сварным конструкциям или другим видам производства готовых изделий. Многие компоненты могут быть объединены в одну отливку. Чем больше элементов объединено, тем выше эффективность производства. Преобразование компонентов, состоящих из нескольких частей, в одну отливку, как правило, обеспечивает большую точность размеров и снижает сложность деталей.

Точные и гладкие поверхности: используемая керамическая оболочка построена вокруг гладких моделей, полученных путем впрыскивания воска в полированную алюминиевую форму. Чистота поверхности отливок 125 является стандартной, и даже более низкие значения не являются редкостью.

Отливки, полученные этим методом литья, не содержат швов, потому что используется только одна форма, а не две полуформы (как, например, в случае литья в песчаные формы). Стандарты для поверхностных пятен и косметического вида обсуждаются и согласовываются с заказчиком в зависимости от функции конечного изделия.

Ниже приведено сравнение относительной чистоты поверхностей, которые можно ожидать от различных процессов литья:

Технология литьяЧистота поверхности
Литье под давлением20 — 120
Литье по выплавляемым моделям60 — 200
Литье в оболочковые формы120 — 300
Центробежное – стандартная оснастка400 — 500
Центробежное – литье в кокиль20 — 300
Литье в кокиль200 — 420
Литье в песчаные формы300 — 560

 

Точность размеров: Точность отливок может соответствовать классам точности 2 – 5, припуски на обработку резанием для отливок размером до 50 мм обычно не превышают 1 мм, а для отливок размером до 500 мм – около 3 мм.

На этапе проектирования можно достигнуть такого результата, который вообще исключит необходимость в последующей механической обработке отливки.

Стоимость любой детали возрастает пропорционально ее требованиям к точности размеров. Тщательный анализ конструкции позволит модифицировать допуски, поднутрения, глухие отверстия и т.д., чтобы обеспечить более высокую производительность и меньшие затраты на каждое изделие. Если необходимы более точные размеры отливки, чем допуски по литью, механическая обработка, необходимая для отливок, полученных данным методом, будет занимать меньше времени, чем у обычных отливок или изготовленных компонентов.

Качество и целостность: целостность отливки является важной особенностью процесса. Литье по выплавляемым моделям обслуживает такие требовательные сектора промышленности, как газотурбинные двигатели, нефтяной, химический, оборонный и медицинский сектор.

Соображения по поводу использования литья по выплавляемым моделям

Стоимость оснастки: при небольших партиях стоимость оснастки будет выше, чем при использовании постоянной оснастки на больших партиях. Для таких случаев модели, напечатанные на 3D принтере, могут быть экономически выгодной альтернативой (даже для одного изделия).

Первоначальные затраты являются еще одним ключевым фактором при определении того, является ли литье по выплавляемым моделям экономически целесообразным. Оснастка для литья этого типа обычно состоит из нескольких частей, соединенных вместе для производства сложных компонентов. Эти «входные» затраты не являются незначительными, но могут быть легко компенсированы отсутствием последующей механической обработки и/или изготовления сложных элементов.

Ограничения по размеру: отливки, полученные с помощью данной технологии, могут быть разных размеров. Но для этого диапазона существует верхний предел, который меньше, чем у других методов литья, таких как литье в песок.

Очень маленькие конструкции: литье по выплавляемым моделям является отличным выбором для тонкостенных изделий, но очень маленькие внутренние формы, в которых используются сердечники, могут создавать проблемы.

Сроки: многоступенчатый процесс литья по выплавляемым моделям занимает больше времени, чем другие процессы. Но время механической обработки может быть меньше, чем у других альтернатив.

Вывод

Как и в случае большинства материалов и проектных решений, обсуждение с экспертами литейного производства может помочь принять лучшее решение. На нашем заводе мы определили для себя другую технологию, как наиболее выгодное решение для наших заказчиков – литье по газифицируемым моделям. Чтобы узнать больше о процессах литья или определить возможность и стоимость изготовления отливки тем или иным способом, свяжитесь с нами.