Литьё по выплавляемым моделям

Литьё по выплавляемым моделям (Литьё по воску)

Литьё по выплавляемым моделям, также известное как литьё по воску — это процесс точного литья, способный производить металлические компоненты со сложными формами, высокой точностью размеров и отличной поверхностной отделкой. Особенно подходит для изготовления деталей с замысловатыми внутренними каналами, тонкими деталями или геометрией, трудно достижимой другими методами. Широко используется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, художественной и ювелирной промышленности.

Основные этапы процесса литья по выплавляемым моделям:

Изготовление восковой модели:

• Расплавленный воск (или плавкий пластик) впрыскивается в металлическую форму для создания восковой копии конечной детали. Для одного литья может потребоваться несколько восковых моделей.
• Для сложных сборок отдельные восковые модели часто свариваются или склеиваются вместе.

Сборка (формирование "дерева"):

• Несколько восковых моделей (или одна большая) прикрепляются к центральной восковой системе стержней (включая каналы, ворота и литниковые стояки), образуя "восковое дерево" или "пучок". Это позволяет отливать несколько деталей одновременно.

Создание оболочки (инвестирование):

• Это критический этап. Собранное восковое дерево многократно окунают в суспензию из мелкого огнеупорного материала (обычно связующего, такого как кремнезёмный раствор или водное стекло, смешанного с мелким огнеупорным порошком).
• После каждого погружения наносится слой более крупнозернистого огнеупорного штукатурного материала (песок, например, циркон, оксид алюминия).
• Цикл окунания и нанесения штукатурки повторяется несколько раз (обычно 5-10 слоёв) для создания толстой, прочной и долговечной керамической оболочки вокруг восковой модели. Каждый слой должен быть тщательно высушен.

Удаление воска (выплавление):

• Высушенную керамическую оболочку с восковым деревом подвергают нагреву (например, в горячей воде, паровом автоклаве, печи с мгновенным огнём или микроволновой печи).
• Воск плавится и вытекает (отсюда название "литьё по выплавляемым моделям"), оставляя точную полость в форме конечной детали внутри керамической оболочки.

Обжиг:

• Обезвоженную оболочку нагревают в печи при высокой температуре (обычно 800°C - 1100°C).
• Цели:   Удалить остатки воска или разделительные вещества; укрепить оболочку; обеспечить проницаемость; и предварительно нагреть форму, чтобы уменьшить термический шок при заливке металла и предотвратить дефекты литья.

Заливка:

• Расплавленный металл (например, нержавеющая сталь, легированная сталь, суперсплавы, титан, алюминий, медные сплавы) заливается в предварительно нагретую керамическую оболочку, заполняя полость, оставленную воском.

Охлаждение и извлечение:

• Металл затвердевает внутри оболочки.
• После охлаждения хрупкая керамическая оболочка разбивается и удаляется с затвердевшего литья с помощью механической вибрации, водяной струи или ручного оббивания.

Отрезка и отделка:

• Отдельные отливки отрезаются от литникового дерева.
• Удаляется излишний материал (ворота, каналы, стояки).
• Детали проходят очистку, такую как пескоструйная обработка, шлифовка и удаление заусенцев для достижения окончательной поверхности.

Контроль и последующая обработка:

• Отливки проверяются по размерам и подвергаются неразрушающему контролю (например, рентген, капиллярный контроль) для обеспечения качества.
• При необходимости выполняется термообработка, поверхностная отделка (например, гальваника, покраска) или другие вторичные операции.

Преимущества литья по выплавляемым моделям:

• Высокая точность размеров и качество поверхности:   Производит детали с малыми допусками и качественной поверхностью, минимизируя необходимость механической обработки.
• Сложные геометрические формы:   Способен создавать замысловатые внутренние элементы, тонкие стенки, мелкие детали и сложные контуры.
• Материальная универсальность:   Можно отливать практически любой свариваемый металл или сплав.
• Близость к конечной форме:   Детали близки к окончательной конфигурации, что ведёт к высокому использованию материала и снижению отходов.

Недостатки:

• Высокая стоимость:   Процесс включает множество этапов, дорогие материалы (особенно для оболочки) и значительные затраты труда и энергии.
• Длительное время выполнения:   Цикл процесса от модели до готовой детали относительно долгий.
• Ограничения по размеру:   Существуют практические ограничения по размеру и весу отдельных отливок из-за прочности оболочки и ограничений при обращении.
• Возможность дефектов:   Подвержен дефектам, таким как усадка, пористость или трещины, требующим строгого контроля процесса.

В заключение, литьё по выплавляемым моделям — это сложный и гибкий производственный процесс, идеально подходящий для изготовления высококачественных, сложных компонентов, особенно при производстве малых и средних серий.