Investiční casting: technologie, výhody a nevýhody

Použití roztavených modelů je docela populární způsob výroby sléváren. Metoda je charakterizována složitostí technologického procesu a vysokou pracovní náročností na přípravné procesy. Proto se používá tam, kde je nutné přesně sledovat rozměry a zajistit vysokou kvalitu povrchu dílů. Takže lopatky turbíny a vysoce výkonné nástroje, zubní protézy a ozdoby, stejně jako sochy složité konfigurace. lití podstatu lití je, že forma je odlitek z jednoho kusu, model nízkotavitelné materiálu během lisování se nezískává a taví. To zajišťuje důkladné sledování rozměrů a reliéfu. Zbývající dutina je vyplněna kovem. Po dokončení chlazení je forma zničena a výrobek je odstraněn. Při odlévání velkých sérií se sníží náklady na výrobek.

Výhody

Hlavní výhodou investičního lití je důkladnost přenosu formy a nízká drsnost povrchu. Navíc existují další výhody:

• Výroba dílů ze slitin, které jsou slabě opracovány, je k dispozici.
• Potřeba dalšího obrábění je snížena.
• Výrobky jsou odlité, které by měly být provedeny jinými způsoby a měly by být sestaveny dohromady.
• Ve velkých sériích je dosaženo snížení specifické intenzity práce (za výrobek) a jeho nákladové ceny.
• Možnost mechanizace a částečné automatizace přípravných prací samotného odlitku.

Tyto výhody činí metodu jedním z nejpopulárnějších a používaných v dnešní metalurgii, zejména v kombinaci s moderními progresivními metodami nalévání.

Nevýhody investičního castingu

Nezpochybnitelnými výhodami této metody je, že by byla zajištěna její dominance jinými způsoby. Nicméně, navzdory popularitě způsobu investičního castingu, nevýhody brání jeho rozšířenému použití. Hlavní nevýhodou je složitost vícestupňového procesu. Vyžaduje spíše složité a nákladné technologické vybavení pro přípravné fáze. Pro jednoduché výrobky vyráběné v malých sériích má tato metoda vyšší náklady.

Pro nákladově efektivní využití výhod investičních lití a nevýhody metody jsou porovnány, je k rozhodnutí o jeho výběru se provádí na základě vyhodnocení poměru cena / kvalita. Proto aplikován to je hlavně pro nejkritičtější a drahé produkty, které jsou obtížné získat jinými prostředky, jako je například turbínové lopatky, sochy, vysokorychlostních nástrojů apod Další oblastí aplikace - .. odlévání ve velkém měřítku, ve kterém je měřítko efekt umožňuje dosáhnout významného snížení nákladů.

Technologie

Technologie investičního odlévání je vícestupňový výrobní proces, který je charakterizován poměrně vysokým příjmem pracovních sil. V první fázi se provádí master model, stane se standardem pro výrobu pracovních modelů a po procházení všech fází konečného produktu. Pro výrobu hlavních modelů používejte jak speciální modelové kompozice, tak tradiční - sádru nebo dřevo. Materiál master-model musí spojit sílu a snadnost zpracování.

Dále technologie zavádění investic zahrnuje vytvoření formy, do níž budou obsazeny všechny pracovní modely. Formy jsou vyrobeny ze sádry, pryže, silikonu, méně často z kovu. Strukturálně musí být nutně oddělitelné a navržené pro opakované použití. Forma je vyplněna modelovým složením, po vytvrzení je rozebrána a je extrahován další pracovní model.

Při výrobě unikátních kusů nebo malých sérií kroky vytvoření základní layout a forma prochází, a uspořádání (nebo více) provést formovací hmoty ručně.

Dalším stupněm procesu investičního odlévání je výroba kolem modelu (nebo bloku modelů) licí formy. Tyto matrice jsou již strukturálně neoddělitelné a jednorázové, což umožňuje dosáhnout důkladného souladu s rozměry a drsností výrobku. V moderním průmyslu se používají dva typy forem - tradiční písek a hlína pro odlévání do zemních a skořápkových forem - pro výrobu přesných a drahých součástí.

Po dokončení formuláře se maketa z něj roztaví zahřátím nebo vyfukováním přehřátou párou. Plášťové formy se dále zpevňují zahříváním na 1000 ° C.

Konečná fáze procesu zahrnuje skutečné nalévání výrobku, chlazení v přírodních podmínkách nebo použití speciální techniky v termostatu, rozbití formy a čištění výrobku. Metoda umožňuje získat vysoce kvalitní odlitky o hmotnosti od několika gramů do desítek kilogramů.

Modelové kompozice

Materiál pro výrobu modelu musí mít určité vlastnosti. Mělo by mít takové vlastnosti, jako jsou:

• Plastnost v pevné fázi. Je nutné přesně zopakovat tvar budoucího produktu a v případě potřeby jej opravit.
• Pevnost. Model musí odolat bez deformací procesu tvarování formy kolem něj.
• Fusibility. Vytápění modelu by nemělo vyžadovat hodně času a energie.
• Tekutost v roztaveném stavu. Kompozice by měla snadno pronikat do všech prohlubní a detailů reliéfu, přesně opakovat obrysy budoucích detailů.
• Ekonomické. Zvláště důležité pro výrobu velkých sérií.

U modelových kompozic se obvykle používá směs stearinu a parafinu. Tyto materiály úspěšně doplňují své parametry, kompenzují nedostatečnou teplotu tání parafínu a nadměrnou viskozitu stearinu.

Neméně populární v průmyslu jsou sloučeniny na bázi hnědého uhlí. Jeho hlavními vlastnostmi jsou odolnost proti vlhkosti, pevnost a schopnost vytvářet velmi hladké povlaky, což je obzvláště cenné pro modelování výrobků.

Také se používají formulace sestávající ze směsi vosku hnědého uhlí, parafínu a stearinu.

Výroba forem

Pro výrobu unikátních výrobků se rozvržení připravuje vyříznutím kusu modelového materiálu ručně nebo použitím šablon. Modely, které mají podobu otočných těles, jsou také vyráběny na soustruzích. V poslední době se metoda 3D tisku stále více využívá. Je vhodný pro jednoduché uspořádání, stejně jako pro malé série.

Náklady moderního průmyslu 3D-tiskárny jsou stále vysoké, avšak vzhledem ke snadnému přechodu od jednoho produktu k druhému, může být účinným nástrojem pro modelářství v případě velkého počtu různorodých objednávek malých sériích.

Aby bylo možné vyrobit velké množství identických uspořádání, je matrice vyrobena ze sádry, pryže, silikonu nebo kovu. Pracovní breadboards produkují zase tím, že odlévají do matice. Podle provedení musí být forma demontovatelná, aby byla zajištěna možnost výroby daného počtu modelů. Zvolený materiál by měl také tuto schopnost poskytnout, takže vyžaduje takové požadavky jako pevnost, hustota, nízká drsnost, chemická inertnost ve vztahu k modelu. Materiál formy musí mít také minimální přilnavost k uspořádání, aby se zajistila snadná extrakce hotových rozvržení a dimenzování. Důležitou vlastností formy je její pevnost a trvanlivost, zejména ve velkých sériích.

Vytváření modelů a bloků

Široce používaný způsob výroby roztavených modelů je odlévání pod nízkým tlakem do forem. Kapalná směs se vstřikuje ručně pomocí pistonových stříkaček a mechanických, hydraulických nebo pneumatických kompresorů. V případě použití vosku z hnědého uhlí je nutné ohřívat přívodní potrubí kompozice kvůli své vysoké viskozitě. Modely z pěnového polystyrenu jsou vyráběny vytlačováním na automatizovaných lisovacích jednotkách.

Pro zvýšení ekonomické efektivnosti a snížení intenzity práce v případě hromadné výroby malých odlitků se jejich rozvržení kombinuje do bloků. Přes bloky se vytvářejí běhové systémy, které spojují jednotlivé modely s vrtáky pomocí ruční páječky. V případě odlitků nebo malých sérií jsou modely vyráběny ručně.

Při vytváření sprueových systémů je nutné zajistit ne-turbulentní tok taveniny, rovnoměrné vyplnění všech maticových prvků. Při plnění formy z ASG byste měli také sledovat jednotné vyplňování všech otvorů mezi branami a zabraňovat jejich poškození.

Výroba forem

Při této metodě investičního castingu existují dva hlavní typy forem:

• Směsi písku a jílu (CBC).
• Kryt.

Formy pro investiční odlitky z ASG se většinou používají při výrobě malých sérií výrobků, které nevyžadují velmi vysokou přesnost. Proces jejich výroby je dost pracný a vyžaduje vysokou a často jedinečnou kvalifikaci modelářů a fréz. Částečná mechanizace je vhodná pouze pro jednotlivé operace, jako je příprava a plnění tvářecí směsi, její natažení.

Na druhé straně se tvoří pláště, které slouží k výrobě dílů, které vyžadují zvláštní výrobní přesnost. Proces jejich výroby je složitější a časově náročnější, ale je vhodnější pro mechanizaci.

Odlévání do země

Toto je nejstarší lidstvo zvládlo způsob zpracování kovů. Vychoval naše předky současně se začátkem používání kovových výrobků jako zbraní, nářadí nebo nádobí, tedy asi před 5 tisíci lety. Roztaví se roztavený kov do připravené matrice směsi písku a jílu. Nejdříve se objevily místa kovového zpracování, kde se nacházely v blízkosti kovové usazeniny ve formě nugetů a sklízínek. Typickým příkladem je rostlina Kasli v Uralu, známá celosvětově pro litinové odlitky.

Metoda investičního lití se používá k výrobě kovových výrobků - černé i barevné. A pouze u kovů vykazujících zvýšenou tendenci k reakci v kapalné fázi (jako je titan) je nutné vyrábět matrice z jiných kompozic.

Výrobní proces odlévání v CBC se skládá z následujících fází:

• výroba modelu;
• přípravu baňky;
• plnění a zhutňování směsi v baňce;
• lití kovů;
• odsávání a čištění odlitku.

Forma PGS - jednorázové použití. Chcete-li získat hotový výrobek, bude muset být poškozen. Současně je většina směsi k dispozici pro sekundární použití.

Jako materiály pro ASG se používají směsi převážně křemičitého písku různých zrnitostí a plastických jílí, jejichž obsah se pohybuje od 3 do 45 procent. Umělecké odlitky se například vyrábějí za použití směsi obsahující 10-20% hlíny, u obzvláště velkých odlitků se obsah jílu upravuje na 25%.

Použijte dva poddruhy:

• Tvářící směsi. Umístil na vnitřním povrchu formy a spolupracoval s roztaveným kovem. Musí být odolné proti teplu, schopné nerozbijí se z teplotního rozdílu a výsledného namáhání. Tyto směsi mají jemné zrno, které pečlivě předávají detaily povrchu. Velmi důležité a schopnost směsi k přenosu plynu.
• Plnicí směsi. Používají se pro zásyp mezi vrstvou obkladu a stěnami baňky. Musí odolat hmotnosti litého kovu, udržovat tvar výrobku a přispívat k včasnému a úplnému odstranění plynů. Vyráběné z levnějších druhů písku jsou předmětem opětovného použití.

Pokud vstřikovací plyny nevystupují přes hmoty formovací směsi, ale skrz brány, Poruchy se objevují v castingu vedoucím k manželství.

Tradiční technologie odlévání do země je detailně ilustrována filmem Andrei Tarkovského "Andrei Rublev". V románu „The Bell“ Borisek mladík, syn zesnulého pána, pozemek je veden odlévání a gang formy kostelní zvon.

Odlévání do skořepinových forem

Způsob odlévání ve skořápkových formách pro investiční modely se vyznačuje nejlepším přenosem rozměrů výrobku a nízkou drsností povrchu. Model je vyroben z nízkotavitelných sloučenin, například z hnědého uhlí. Odlitky také široce využívají parafin-stearin v rovných částech. V případě velkých odlitků obsahuje modelový materiál soli, které chrání rozložení před deformacemi. Ponořením do roztoku je model zastřešen v 6-10 vrstvách s vysokoteplotní suspenzí.

Hydrolyzované silikáty působí jako pojidla, protože krystaly elektrokorundu nebo křemene jsou používány jako tepelně odolný povlak. Materiály pro výrobu skořepinových forem se vyznačují vysokou pevností, nízkou hygroskopicitou a vynikající propustností pro plyny.

Model je vysušen v atmosféře plynného amoniaku. V dalším kroku se forma zahřeje na teplotu 120 ° C, aby se odstranil parafinový model. Zbytky směsi se odstraňují přehřátou párou při vysokém tlaku. Další forma se kalcinuje při teplotě 1000 = C, která vede k jeho úplné konsolidaci a odstranění látek, které se mohou objevit v podobě plynů během odlévání.

Plášť je umístěn v podobě baňky, která je pokryta ocelovými výstřižky. To pomáhá udržovat konfiguraci při plnění formy taveninou a současně zlepšuje chladicí podmínky odlitku. Tavenina se nalije do forem předehřáté na 1000 ° C. Po ochlazení výrobku pod speciální program v termostatu je forma zničena, odlévání je odstraněno a vyčištěno.

Hlavní výhodou této metody odlévání je vysoká přesnost přenosu velikosti výrobku a nízká drsnost povrchu.

Další výhody metody:

• Odlévání dílů ze slitin, které jsou obtížně zpracovatelné.
• Odlévané výrobky, které by jinak měly být odlité do dílů a poté shromažďovány.

Nevýhodou této metody investičního lití je nízký koeficient využití kovu a zvýšená intenzita práce.

Přesné odlévání

Přesné investiční casting - takzvaná technologie a produkty, které jsou konečné. Vysoce přesné odlévání je zajištěno skutečností, že při přípravě formy není třeba odstranit rozvržení výrobku z ní. Při použití tradiční metody je výroba matrice pro lití komplexní a velmi časově náročný vícestupňový proces. To platí zejména v případě odlitků složitého uspořádání s vybráními, prohlubněmi a vnitřními dutinami.

Například při odlévání litiny z litiny nebo mědi, která má proměnlivé zakřivení povrchu, musíte použít mnoho vylepšení. Nejprve vyplňte spodní polovinu baňky, poté vyjměte model, otočte a utáhněte horní polovinu. Model musí být složený, rukojeti vázy jsou vyrobeny ze dvou prvků, jsou vytaženy z modelové dutiny ve dvou krocích - nejprve dolní a pak horní. Všechny tyto početné převrácení a vlečení nemohou pozitivně ovlivnit celistvost povrchu formy a nakonec přesnost rozměrů odlitku a kvalitu jeho povrchu. Kromě toho zůstává problém přesného spojování částí nádob a jejich bezpečného upevnění k sobě navzájem.

Výroba odlitků pro investiční modely postrádá tyto nevýhody, nevyžaduje tak vysokou kvalifikaci modelářů a významně snižuje složitost přípravných operací pro odlévání. To je zvláště výrazné u velkých běhů odlitků.

Metoda umožňuje dosáhnout 2-5. Stupně přesnosti podle GOST 26645-85. To umožňuje odlévání vysoce přesných výrobků, jako jsou lopatky turbín, řezné nástroje včetně vysoce výkonných nožů a vrtáků, nosných konzol, malých vysoce zatěžovaných částí vozidel, strojů a dalších složitých mechanismů.

Vysoká rozměrová přesnost a vysoká povrchová třída minimalizují potřebu dalšího opracování odlitku, což šetří kov a snižuje výrobní náklady.

Zařízení

Zařízení pro investiční odlévání vyžaduje rozmanitost a složitost. Společnosti je spojují do jediného a harmonicky fungujícího komplexu, organizovaného jako místo, obchod nebo jako samostatná produkce.

Složení komplexu závisí na rozsahu výroby, velikosti, konfiguraci a oběhu odlitků.

Takže při výrobě protéz a šperků bude zařízení obsahovat:

• modelová tabulka;
• muflová pec s termostatem;
• sada skalpelů a špalků pro úpravu tvaru modelu;
• lisovací deska;
• Opoca;
• nádoby pro skladování a přípravu tvářecí směsi;
• sada nástrojů pro podbíjení formovací směsi;
• kelímku pro tavení kovu;
• kleště;
• kladivo pro zlomení tvaru.
  

Tento výrobní komplex se snadno hodí na jeden stůl a jednu skříňku. Pokud se plánuje hromadná výroba, například hliníkové odlitky - části zařízení, pak zařízení pro:

• lití a nalévání keramických forem;
• sušící formy;
• roztavení modelového materiálu a aplikace tepelně odolné vrstvy;
• čištění odlitků z litého materiálu.

A konečně, skutečné vybavení slévárenského komplexu, určené k výrobě taveniny a plnění do formy. To může být zařízení pro lití:

• nízký tlak;
• odstředivý;
• v obvyklém gravitačním způsobu.

Zařízení pro vstřikování a odstředivé lití jsou oddělený vysoce mechanizovaný a automatizovaný výrobní komplex, izolovaný od atmosféry obchodu. Minimalizují manuální práci a nacházejí osobu ve škodlivých podmínkách. Hermetické komory, ve kterých jsou komplexy umístěny, zajišťují úplné zachycení a čištění odpadních plynů, což výrazně zvyšuje environmentální vstřícnost podniku.

Odlévání investičních modelů má dostatečně vysoký potenciál pro vývoj, zejména v kombinaci s progresivními metodami výroby forem a způsobů nanášení.