Lost-wax casting: teknolohiya, mga pakinabang at disadvantages

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang paggamit ng mga modelo ng pamumuhunan ay medyo popular na paraan ng paggawa ng pandayan. Ang pamamaraan ay nakikilala sa pamamagitan ng pagiging kumplikado ng teknolohikal na proseso at mataas na gastos sa paggawa para sa mga proseso ng paghahanda. Samakatuwid, ginagamit ito kung saan kinakailangan upang tumpak na obserbahan ang mga sukat at matiyak ang mataas na kalidad ng ibabaw ng mga bahagi. Ganito ang mga turbine blades at mga tool na may mataas na pagganap, mga pustiso at alahas, pati na rin ang mga eskultura ng kumplikadong pagsasaayos. Ang kakanyahan ng nawalang-wax na paghahagis ay ang amag para sa paghahagis ay isang piraso, ang modelo ng mga mababang-natutunaw na materyales ay hindi inalis sa panahon ng paghubog, ngunit natutunaw. Tinitiyak nito ang maingat na pagsunod sa mga sukat at kaluwagan. Ang metal ay ibinubuhos sa natitirang lukab mula sa modelo. Sa pagkumpleto ng paglamig, ang amag ay nawasak at ang produkto ay aalisin. Kapag nag-cast ng malalaking serye, nababawasan ang halaga ng produkto.

Mga benepisyo sa pamamaraan

Ang pangunahing bentahe ng investment casting ay ang katumpakan ng paglilipat ng amag at mababang pagkamagaspang sa ibabaw. Bilang karagdagan, available ang iba pang mga benepisyo:

• Available ang produksyon ng mga lightly machined alloy parts.
• Binabawasan ang pangangailangan para sa karagdagang machining.
• Ang mga produkto ay cast na kung hindi man ay kailangang gawin sa mga bahagi at pinagsama-sama.
• Sa malalaking serye, makakamit ang pagbawas sa partikular na lakas ng paggawa (bawat isang produkto) at ang gastos nito.
• Posibilidad ng mekanisasyon at bahagyang pag-automate ng mga pagpapatakbo ng paghahanda ng mismong pag-cast.

Ang mga kalamangan na ito ay ginagawa ang pamamaraan na isa sa pinakasikat at ginagamit sa metalurhiya ngayon, lalo na sa kumbinasyon ng mga modernong progresibong pamamaraan ng paghahagis.

Mga disadvantages ng investment casting

Ang hindi mapag-aalinlanganang mga bentahe ng pamamaraan, tila, ay dapat na tiyakin ang pangingibabaw nito sa iba pang mga pamamaraan. Gayunpaman, sa kabila ng katanyagan ng paraan ng paghahagis ng pamumuhunan, ang mga kawalan ay humadlang sa malawakang pag-aampon nito. Ang pangunahing kawalan ay ang pagiging kumplikado ng proseso ng multi-stage. Nangangailangan ito ng medyo kumplikado at mamahaling teknolohikal na kagamitan para sa mga yugto ng paghahanda. Para sa mga simpleng produkto na ginawa sa maliliit na batch, ang paraang ito ay may mas mataas na halaga.

Para sa cost-effective na aplikasyon ng investment casting, ang mga pakinabang at disadvantages ng pamamaraan ay inihambing, ang desisyon saang pagpili nito ay kinuha batay sa isang pagtatasa ng ratio ng presyo / kalidad. Samakatuwid, ito ay pangunahing ginagamit para sa mga pinaka-kritikal at mamahaling mga produkto na mahirap makuha sa anumang iba pang paraan, tulad ng mga blades ng turbine, mga eskultura, mga high-speed na tool, atbp. Ang isa pang lugar ng aplikasyon ay ang malalaking paghahagis, sa na ginagawang posible ng scale effect na makamit ang isang makabuluhang pagbawas sa gastos.

Teknolohiya

Ang Investment casting technology ay isang multi-stage na proseso ng pagmamanupaktura na medyo labor intensive. Sa unang yugto, ang isang master model ay ginawa, ito ay magiging pamantayan para sa paggawa ng mga gumaganang modelo pagkatapos na dumaan sa lahat ng mga yugto ng pangwakas na produkto. Para sa paggawa ng isang master model, parehong mga espesyal na komposisyon ng modelo at tradisyonal - dyipsum o kahoy - ay ginagamit. Dapat pagsamahin ng materyal ng master model ang lakas at kadalian ng pagproseso.

Dagdag pa, nagbibigay ang teknolohiya ng investment casting para sa paggawa ng molde kung saan ihahagis ang lahat ng gumaganang modelo. Ang mga amag ay gawa sa dyipsum, goma, silicone, mas madalas na metal. Sa istruktura, dapat itong nababakas at idinisenyo para sa paulit-ulit na paggamit. Ang amag ay pinupuno ng isang modelong komposisyon, pagkatapos itong tumigas, ito ay kakalas-kalas at ang susunod na gumaganang modelo ay aalisin.

Kapag gumagawa ng mga natatanging bahagi o maliliit na run, nilaktawan ang mga yugto ng paggawa ng master layout at mold, at ginagawa ang layout (o marami) sa pamamagitan ng manu-manong paghubog ng materyal.

Ang susunod na hakbang sa proseso ng paglalagay ng pamumuhunan aypagmamanupaktura sa paligid ng layout (o block ng mga layout) ng casting mold. Ang mga matrice na ito ay structurally hindi na mapaghihiwalay at disposable, na ginagawang posible upang makamit ang maingat na pagsunod sa mga sukat at pagkamagaspang ng produkto. Sa modernong industriya, dalawang uri ng molde ang ginagamit - tradisyonal na sand-clay molds para sa paghahagis sa lupa at shell molds - para sa paggawa ng tumpak at mamahaling bahagi.

Pagkatapos makumpleto ang amag, ang modelo ay natunaw mula dito sa pamamagitan ng pagpainit o paghihip ng sobrang init na singaw. Ang mga shell form ay karagdagang pinalalakas sa pamamagitan ng pag-init ng hanggang 1000 ˚С.

Kabilang sa huling yugto ng proseso ang aktwal na paghahagis ng produkto, ang paglamig nito sa mga natural na kondisyon o sa pamamagitan ng isang espesyal na paraan sa thermostat, pagkasira ng amag at paglilinis ng produkto. Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan upang makakuha ng mga de-kalidad na casting na tumitimbang mula sa ilang gramo hanggang sampu-sampung kilo.

Mga Lineup ng Modelo

Ang materyal para sa paggawa ng layout ay dapat may ilang partikular na katangian. Dapat itong magkaroon ng mga katangian tulad ng:

• Plasticity sa solid phase. Kinakailangang tumpak na ulitin ang hugis ng hinaharap na produkto at itama ito kung kinakailangan.
• Lakas. Dapat makatiis ang modelo nang walang pagpapapangit sa proseso ng pagbuo ng hugis sa paligid nito.
• Fusible. Ang pag-render ng modelo ay hindi dapat nangangailangan ng maraming oras at lakas.
• Natunaw na pagkalikido. Ang komposisyon ay dapat na madaling tumagos sa lahat ng mga recess at mga detalye ng relief, eksaktong inuulit ang mga balangkas ng hinaharap na detalye.
• Ekonomya. Partikular na mahalaga para sa malalaking serye ng produksyon.

Para sa mga komposisyon ng modelo, karaniwang ginagamit ang pinaghalong stearin at paraffin. Ang mga materyales na ito ay matagumpay na umakma sa mga parameter ng isa't isa, na binabayaran ang hindi sapat na pagkatunaw ng paraffin at ang labis na lagkit ng stearin.

Ang mga komposisyon batay sa lignite wax ay hindi gaanong sikat sa industriya. Ang mga pangunahing katangian nito ay moisture resistance, lakas at kakayahang bumuo ng napakakinis na coatings, na lalong mahalaga para sa pagmomodelo ng produkto.

Ginagamit din ang mga compound na binubuo ng pinaghalong brown coal wax, paraffin at stearin.

Paggawa ng amag

Para sa paggawa ng mga natatanging produkto, inihahanda ang isang layout sa pamamagitan ng paggupit ng isang piraso ng materyal na modelo nang manu-mano o ayon sa mga template. Ang mga modelo sa anyo ng mga katawan ng rebolusyon ay ginawa din sa mga makina. Kamakailan lamang, ang paraan ng pag-print ng 3D ng mga modelo ay naging mas at mas malawak. Ito ay angkop para sa parehong mga solong layout at maliliit na serye.

Mataas pa rin ang halaga ng isang modernong pang-industriya na 3D printer, ngunit dahil sa kadalian ng muling pagsasaayos mula sa isang produkto patungo sa isa pa, maaari itong maging isang epektibong tool sa paggawa ng modelo kung sakaling magkaroon ng malaking bilang ng magkakaibang maliliit na order ng serye.

Upang makagawa ng malaking bilang ng magkatulad na mga layout, ang isang matrix ay gawa sa plaster, goma, silicone o metal. Ang mga gumaganang layout ay ginawa, sa turn, sa pamamagitan ng pag-cast sa isang matrix. Sa pamamagitan ng disenyo, ang amag ay dapat na collapsible upang matiyak ang posibilidad ng paggawa ng isang naibigay na bilang ng mga modelo. Ang napiling materyal ay dapat ding magbigay ng gayong pagkakataon, samakatuwid, ang mga naturang kinakailangan ay ipinapataw dito bilang lakas, densidad, mababang pagkamagaspang, at kawalang-kilos ng kemikal na may kaugnayan sa layout. Ang sangkap ng amag ay dapat ding may kaunting adhesion sa mock-up upang matiyak na ang mga natapos na mock-up ay madaling maalis at masusunod ang mga sukat. Ang isang mahalagang katangian ng amag ay ang lakas at paglaban nito sa pagsusuot, lalo na para sa malalaking serye.

Paggawa ng mga modelo at block

Ang isang malawakang ginagamit na paraan ng pagmamanupaktura ng mga modelo ng pamumuhunan ay inihagis ang mga ito sa mababang presyon sa mga hulma. Ang pag-iniksyon ng likidong pinaghalong ay isinasagawa nang manu-mano, gamit ang mga piston syringe, at mekanikal, haydroliko o pneumatic supercharger. Sa kaso ng paggamit ng brown coal wax, kinakailangan na painitin ang mga pipeline para sa pagbibigay ng komposisyon dahil sa mataas na lagkit nito. Ang mga modelong pinalawak na polystyrene ay ginawa sa pamamagitan ng extrusion sa mga automated molding machine.

Upang pataasin ang kahusayan sa ekonomiya at bawasan ang labor intensity sa kaso ng serial production ng maliliit na casting, ang kanilang mga layout ay pinagsama-sama sa mga bloke. Ang mga sistema ng gating ay nabuo sa itaas ng mga bloke sa pamamagitan ng paglakip ng mga indibidwal na layout sa mga sprues gamit ang isang hand soldering iron. Sa kaso ng mga single casting o maliliit na serye, ang mga modelo ay ginawa sa pamamagitan ng kamay.

Kapag bumubuo ng mga gating system, kinakailangan upang matiyak ang hindi magulong daloy ng natutunaw, pare-parehong pagpuno ng lahat ng elemento ng matrix. Kapag nagpupuno ng form mula sa PGS, dapat mo ring subaybayan ang pare-parehong pagpuno ng lahatbukana sa pagitan ng sprues at pag-iwas sa pinsala.

Paggawa ng amag

Sa pamamaraan ng investment casting na isinasaalang-alang, mayroong dalawang pangunahing uri ng molds:

• Sand-clay mixtures (SGM).
• Shell.

Ang Flued wax casting molds ay pangunahing ginagamit sa paggawa ng maliliit na serye ng mga produkto na hindi nangangailangan ng napakataas na katumpakan. Ang proseso ng kanilang paggawa ay medyo labor-intensive at nangangailangan ng mataas at madalas na kakaibang kasanayan ng mga modeler at molders. Ang bahagyang mekanisasyon ay magagamit lamang sa ilang partikular na operasyon, gaya ng paghahanda at pagpuno ng molding sand, ang tamping nito.

AngShell molds, sa kabilang banda, ay ginagamit upang makagawa ng mga bahagi na nangangailangan ng espesyal na katumpakan sa pagmamanupaktura. Ang proseso ng kanilang paggawa ay mas masalimuot at mahaba, ngunit mas maganda ito sa mekanisasyon.

Ground casting

Ito ang pinakamaagang paraan ng pagproseso ng metal na pinagkadalubhasaan ng sangkatauhan. Ito ay pinagkadalubhasaan ng ating mga ninuno nang sabay-sabay sa simula ng paggamit ng mga produktong metal bilang mga sandata, kasangkapan o kagamitan, iyon ay, mga 5 libong taon na ang nakalilipas. Ang tinunaw na metal ay ibinubuhos sa isang inihandang matris mula sa pinaghalong buhangin at luad. Ang pinakaunang mga lugar para sa pagproseso ng metal ay lumitaw kung saan matatagpuan ang mga deposito ng mga metal sa anyo ng mga nuggets at placer sa malapit. Ang isang tipikal na halimbawa ay ang Kasli Plant sa Urals, sikat sa buong mundo dahil sa iron lace casting nito.

Ang paraan ng investment casting ay ginagamit para sa paggawa ng mga produktong metal - parehong ferrous atmay kulay. At para lamang sa mga metal na nagpapakita ng mas mataas na tendensyang mag-react sa liquid phase (tulad ng titanium), kinakailangan na gumawa ng mga matrice mula sa iba pang komposisyon.

Ang proseso ng produksyon ng casting sa PGS ay binubuo ng mga sumusunod na yugto:

• paggawa ng modelo;
• paghahanda ng prasko;
• pagpuno at compaction ng mixture sa flask;
• metal casting;
• pag-alis at paglilinis ng casting.

Form mula sa ASG - solong paggamit. Upang makuha ang tapos na produkto, kailangan itong sirain. Kasabay nito, karamihan sa mixture ay available para magamit muli.

Mga komposisyon ng karamihan sa mga quartz sands na may iba't ibang laki ng butil at plastic clay, ang nilalaman nito ay mula 3 hanggang 45 porsiyento, ay ginagamit bilang mga materyales para sa ASG. Kaya, halimbawa, ang mga art casting ay ginawa gamit ang pinaghalong may 10-20% clay content, lalo na sa malalaking castings, ang clay content ay inaayos sa 25%.

Dalawang subtype ang ginagamit:

• Nakaharap sa mga mixture. Ang mga ito ay matatagpuan sa panloob na ibabaw ng amag at nakikipag-ugnayan sa tinunaw na metal. Ang mga ito ay dapat na lumalaban sa init, na may kakayahang hindi masira ng mga pagkakaiba sa temperatura at ang mga nagresultang stress. Ang mga pinaghalong ito ay may pinong butil upang maingat na maihatid ang mga detalye ng ibabaw. Napakahalaga rin ng kakayahan ng mixture na magpasa ng gas.
• Mga pinaghalong pagpuno. Ginagamit ang mga ito para sa backfilling sa pagitan ng nakaharap na layer at ng mga dingding ng flask. Dapat nilang mapaglabanan ang bigat ng ibinuhos na metal, panatilihin ang hugis ng produkto at mag-ambag sa napapanahon at kumpletong pag-alis ng mga gas. Ginawa mula sa mas murang grado ng buhangin,magagamit muli.

Kung ang mga casting gas ay hindi tumakas sa mga masa ng molding sand, ngunit sa pamamagitan ng gating system, may mga depekto sa casting, na humahantong sa kasal.

Ang tradisyonal na teknolohiya ng paghahagis sa lupa ay inilalarawan nang detalyado sa pelikula ni A. Tarkovsky na "Andrei Rublev". Sa maikling kuwentong "The Bell", ang binata na si Boriska, ang anak ng isang namatay na master, ay namumuno sa isang pandayan na artel at nag-cast ng kampana ng simbahan.

Pag-cast ng shell

Ang paraan ng investment casting sa shell molds ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinakamahusay na paglipat ng mga sukat ng produkto at mababang pagkamagaspang sa ibabaw. Ang modelo ay ginawa mula sa mga fusible compound, tulad ng brown coal wax. Malawak ding ginagamit ng mga foundry ang komposisyon ng paraffin-stearin sa pantay na sukat. Sa kaso ng mga paghahagis ng malalaking sukat, ang mga asing-gamot ay kasama sa materyal ng modelo upang maprotektahan ang modelo mula sa pagpapapangit. Sa pamamagitan ng paglubog sa solusyon, ang modelo ay sakop ng 6-10 layer na may mataas na temperatura na pagsususpinde.

Ang mga hydrolyzed silicate ay gumaganap bilang isang binder, electrocorundum o quartz crystals ay kinukuha bilang isang heat-resistant sprinkling. Ang mga materyales sa shell mold ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas, mababang hygroscopicity at mahusay na gas permeability.

Ang layout ay tuyo sa isang kapaligiran ng gaseous ammonia. Sa susunod na yugto, ang amag ay pinainit sa 120 ˚C upang alisin ang modelo ng paraffin. Ang mga labi ng pinaghalong ay inalis na may sobrang init na singaw sa ilalim ng mataas na presyon. Susunod, ang amag ay na-calcined sa mga temperatura hanggang sa 1000 ˚С, na humahantong sa pangwakas na pag-aayos at pag-alis ng mga sangkap,na maaaring ilabas bilang mga gas sa panahon ng proseso ng paghahagis.

Ang shell ay inilalagay sa isang uri ng prasko, na natatakpan ng bakal na shot. Nakakatulong ito upang mapanatili ang pagsasaayos kapag pinupunan ang amag ng matunaw at sa parehong oras ay nagpapabuti sa mga kondisyon para sa paglamig ng paghahagis. Ang matunaw ay ibinubuhos sa mga hulma na pinainit hanggang 1000 ˚С. Pagkatapos palamigin ang produkto ayon sa isang espesyal na programa sa isang thermostat, masisira ang amag, aalisin at linisin ang casting.

Ang pangunahing bentahe ng paraan ng pag-cast na ito ay ang mataas na dimensional na katumpakan at mababang pagkamagaspang sa ibabaw.

Mga karagdagang bentahe ng pamamaraan:

• Pag-cast ng mga bahagi mula sa mga alloy na mahirap i-machine.
• Pag-cast ng mga item na kung hindi man ay kailangang i-cast nang unti-unti at pagkatapos ay pagsasama-samahin muli.

Ang mga disadvantage ng paraan ng investment casting na ito ay ang mababang paggamit ng metal at pagtaas ng lakas ng paggawa.

Precision casting

Precision investment casting - ito ang pangalang ibinigay sa teknolohiya at sa mismong panghuling produkto. Ang mataas na katumpakan ng paghahagis ay sinisiguro ng katotohanan na sa panahon ng paghahanda ng amag ay hindi na kailangang kunin ang modelo ng produkto mula dito. Kapag gumagamit ng tradisyunal na pamamaraan, ang paggawa ng isang casting matrix ay isang kumplikado at napakatagal na proseso ng maraming yugto. Ito ay totoo lalo na sa kaso ng pag-cast ng mga bahagi ng kumplikadong configuration, na may mga recess, depression at internal cavities.

Halimbawa, kapag nag-cast ng cast-iron o copper vase na may variable na curvature sa ibabaw, kailangan mong gumamit ng maraming trick. Oo, unaang mas mababang kalahati ng prasko ay pinalamanan, pagkatapos ay ang modelo ay aalisin, i-turn over at ang itaas na kalahati ay rammed. Ang modelo ay kailangang gawin composite, ang mga hawakan ng plorera ay gawa sa dalawang elemento, ang mga ito ay hinila sa pamamagitan ng cavity ng modelo sa dalawang yugto - una ang mas mababang elemento, pagkatapos ay ang itaas. Ang lahat ng maraming pagliko at pag-drag na ito ay hindi maaaring magkaroon ng positibong epekto sa integridad ng ibabaw ng amag at, sa huli, sa katumpakan ng pagpapanatili ng mga sukat ng paghahagis at ang kalidad ng ibabaw nito. Bilang karagdagan, nananatili ang problema sa tumpak na pagtutugma ng mga bahagi ng flasks at secure na pagkakabit sa isa't isa.

Ang produksyon ng investment casting ay wala sa mga pagkukulang na ito, hindi ito nangangailangan ng mga ganoong mataas na kwalipikadong modelo at makabuluhang binabawasan ang labor intensity ng mga pre-casting operations. Ito ay lalo na binibigkas sa malalaking pagpapatakbo ng mga casting.

Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan upang maabot ang ika-2-5 na klase ng katumpakan ayon sa GOST 26645-85. Ginagawa nitong posible na mag-cast ng mga produktong may mataas na katumpakan gaya ng mga turbine blades, cutting tool, kabilang ang mga high-performance na milling cutter at drill, kritikal na high-loaded na bracket, maliit na high-loaded na bahagi ng mga sasakyan, machine tool at iba pang kumplikadong mekanismo.

Ang mataas na dimensional na katumpakan at mataas na klase sa ibabaw ay nagpapaliit sa pangangailangan para sa karagdagang machining ng casting, na nakakatipid sa metal at nakakabawas sa mga gastos sa produksyon.

Kagamitan

Ang kinakailangang kagamitan sa paghahagis ng pamumuhunan ay iba-iba at kumplikado. Pinagsasama-sama ng mga negosyo ang mga ito sa isang solong at mahusay na pinag-ugnay na kumplikado,isinaayos bilang isang site, workshop o hiwalay na produksyon.

Ang komposisyon ng complex ay nakadepende sa sukat ng produksyon, laki, pagsasaayos at sirkulasyon ng mga casting.

Kaya, sa paggawa ng mga pustiso at alahas, kasama sa kagamitan ang:

• modelong talahanayan;
• muffle furnace na may thermostat;
• isang set ng mga scalpel at spatula para sa pagwawasto ng hugis ng modelo;
• forming board;
• plask;
• mga tangke para sa pag-iimbak at paghahanda ng paghuhulma ng buhangin;
• set ng sand rammer tools;
• crucible para sa pagtunaw ng metal;
• forceps;
• martilyo para masira ang amag.

Ang production complex na ito ay madaling magkasya sa isang mesa at sa isang cabinet. Kung pinlano itong gumawa ng marami, halimbawa, mga aluminum casting - mga bahagi ng isang device, kakailanganin ang kagamitan para sa:

• paghuhubog at pagbubuhos ng mga ceramic na hulma;
• mga drying form;
• tinutunaw ang materyal ng modelo at naglalagay ng layer na lumalaban sa init;
• paglilinis ng mga casting mula sa molding material.

At panghuli, ang aktwal na kagamitan ng pandayan complex, na idinisenyo upang makakuha ng tunaw at ibuhos ito sa isang amag. Maaari itong kagamitan sa pag-cast:

• mababa ang presyon;
• centrifugal;
• sa karaniwang gravity na paraan.

Injection molding at centrifugal casting machine ay isang hiwalay na lubos na mekanisado at awtomatikoproduction complex, na nakahiwalay sa kapaligiran ng shop. Binabawasan nila ang manu-manong paggawa at pagkakalantad ng tao sa mga mapanganib na kondisyon. Nagbibigay ang mga selyadong silid kung saan matatagpuan ang mga complex.

Lost-wax casting ay may medyo mataas na potensyal para sa pag-unlad, lalo na kapag pinagsama sa mga advanced na diskarte sa paggawa at pagbuhos ng amag.