Литье по выплавляемым моделям

- Материал для литья по восковым моделям

Литье по восковым моделям — это высокоточная технология литья, использующая восковые модели для создания форм, что позволяет производить высокоточные и сложные металлические отливки. Основные преимущества — высокая точность, хорошая гладкость поверхности, точность размеров может достигать ±0,05%~±0,1%, а гладкость поверхности — Ra1,6μm, что снижает необходимость в последующей обработке. Подходит для различных металлических материалов, таких как углеродная сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь, медные сплавы, алюминиевые сплавы, титановые сплавы, драгоценные металлы и т.д.

Процесс литья по восковым моделям

1. Изготовление восковой модели (Wax Pattern Making)

● Проектирование восковой модели: создание формы для восковой модели в соответствии с чертежами требуемой детали.
● Вливание воска: влить расплавленный воск в форму, после охлаждения получится восковая модель. Восковая модель должна точно воспроизводить форму и размеры конечной детали.
● Обработка: обработка восковой модели для обеспечения гладкой поверхности и точных размеров.

2. Сборка восковых моделей (Assembly of Wax Patterns)

● Деревовидная сборка: соединение нескольких восковых моделей с одним главным восковым стержнем (называемым "восковым деревом" или "восковой палкой"), образуя древовидную структуру. Это позволяет отливать несколько деталей за один раз, повышая производительность.

● Проверка: убедиться, что восковые модели и восковое дерево надежно соединены, без утечек воска.

3. Изготовление керамической оболочки (Ceramic Shell Formation)

● Нанесение покрытия: погрузить восковое дерево в огнеупорное покрытие, чтобы равномерно покрыть его поверхность слоем покрытия. Толщина покрытия обычно составляет 1-2 миллиметра.

● Посыпка песком: поместить покрытое восковое дерево в сухой песок, посыпать огнеупорным песком, чтобы образовался грубый слой частиц на поверхности.

● Сушка: поместить посыпанное песком восковое дерево в сушильный шкаф, чтобы обеспечить полное затвердевание покрытия.

● Повторное нанесение покрытия и посыпка песком: при необходимости повторить процесс нанесения покрытия, посыпки песком и сушки, пока не образуется достаточно толстая керамическая оболочка.

4. Удаление воска (Dewaxing)

● Удаление воска паром: поместить высушенную керамическую оболочку в паровую печь при высокой температуре, где горячий пар расплавит восковую модель, позволяя ей вытечь из керамической оболочки, оставляя полость.

● Проверка: убедиться, что внутренняя часть керамической оболочки чистая, без остатков воска.

5. Обжиг (Burning Out)

● Обжиг при высокой температуре: поместить оболочку после удаления воска в печь для обжига, чтобы удалить любые остатки органических веществ и полностью затвердить керамическую оболочку.

● Охлаждение: медленно охладить обожженную керамическую оболочку до комнатной температуры.

6. Литье (Pouring)

● Плавление металла: нагреть металлическое сырье до состояния плавления.

● Литье: влить расплавленный металл в заливное отверстие керамической оболочки, позволяя ему заполнить полость. В процессе литья необходимо контролировать температуру и скорость, чтобы обеспечить равномерное заполнение металлической жидкостью.

7. Охлаждение и удаление оболочки (Cooling and Shell Removal)

● Охлаждение: дать отливке естественным образом остыть в керамической оболочке до комнатной температуры, чтобы обеспечить полное затвердевание металла.

● Удаление оболочки: извлечь охлажденную отливку из керамической оболочки. Обычно это требует использования вибрационного стола, молотка и других инструментов для разрушения и удаления керамической оболочки.

8. Очистка и отделка (Cleaning and Finishing)

● Удаление заливного канала: обрезать излишки, такие как заливной канал и литниковые отверстия на отливке.

● Шлифовка и полировка: шлифовать и полировать поверхность отливки, чтобы она была гладкой и точной.

● Проверка: провести визуальную и размерную проверку отливки, чтобы убедиться, что она соответствует стандартам качества.

9. Термальная обработка и последующая обработка (Heat Treatment and Post-processing)

● Термальная обработка: при необходимости провести отжиг, нормализацию, закалку и другие термические обработки отливок для улучшения их механических свойств.

● Механическая обработка: для участков с более высокими требованиями к точности может потребоваться токарная, фрезерная, сверлильная и другая механическая обработка.

10. Контроль качества (Quality Inspection)

● Неразрушающий контроль: использование рентгеновских, ультразвуковых и других методов неразрушающего контроля для проверки наличия внутренних дефектов, таких как поры и трещины.

● Окончательная проверка: полная проверка качества отливок для обеспечения соответствия требованиям клиента.

Применение литья по выплавляемым моделям

Плюсы и минусы литья по выплавляемым моделям

- Преимущества литья по выплавляемым моделям

1. Высокая точность

● Сложные формы: литье по выплавляемым моделям позволяет создавать высоко сложные формы и детали, что делает его идеальным выбором для деталей с сложной геометрией.
● Точность размеров: использование восковых моделей и керамических оболочек обеспечивает высокую точность размеров, обычно достигая уровня допусков IT7-IT8.

2. Отличная поверхность

● Снижение последующей обработки: гладкая поверхность обычно позволяет устранить или минимизировать необходимость в дополнительной обработке, что снижает затраты и время на производство.

● Эстетическое качество: для предметов, требующих визуальной привлекательности, таких как ювелирные изделия и декоративные предметы, литье по выплавляемым моделям обеспечивает превосходное качество поверхности.

3. Многофункциональность материалов

● Широкий выбор металлов: этот процесс подходит для различных металлов и сплавов, включая нержавеющую сталь, никелевые сплавы, титан и алюминий, что позволяет удовлетворить потребности различных отраслей.

● Высокопроизводительные материалы: он может использоваться для производства деталей из высокопрочных, термостойких и коррозионностойких материалов.

4. Экономическая эффективность малосерийного производства

● Экономическая эффективность ограниченного производства: литье по выплавляемым моделям предлагает экономически эффективное решение для малосерийного производства высокоточных деталей.

● Низкий уровень брака: высокая точность и надежность этого процесса снижают уровень брака и уменьшают потери материалов.

5. Гибкость дизайна

● Индивидуализация: возможность индивидуального проектирования в соответствии с конкретными требованиями клиентов для производства персонализированных и специализированных деталей.

● Быстрое формирование: технологии быстрого прототипирования позволяют быстро проверять дизайн и ускорять цикл разработки продукта.

- Недостатки литья по выплавляемым моделям

1. Высокая стоимость

● Первоначальные инвестиции: высокие первоначальные затраты на оборудование и производство форм делают литье по выплавляемым моделям менее подходящим для массового производства.

● Длительный производственный цикл: весь процесс от создания формы до окончательной отливки занимает много времени, поэтому он менее подходит для срочных заказов.

2. Сложность процесса

● Многоступенчатый процесс: процесс включает несколько этапов, таких как создание формы, сборка, формирование оболочки, удаление воска, обжиг и заливка, каждый из которых требует строгого контроля.

● Техническая экспертиза: операторы должны обладать высоким уровнем навыков и опыта для обеспечения качества на каждом этапе.

3. Ограничения материалов

● Металлы с высокой температурой плавления: хотя этот процесс подходит для многих металлов, литье таких металлов, как вольфрам и молибден, представляет собой большую сложность и имеет более высокие затраты.

● Специальные сплавы: некоторые специальные сплавы могут образовывать поры или включения в процессе плавления, что влияет на качество отливки.

4. Влияние на окружающую среду

● Потребление ресурсов: этот процесс требует большого количества огнеупорных материалов и энергии, что оказывает влияние на окружающую среду.

● Управление отходами: необходимо правильно утилизировать керамические оболочки и восковые модели, чтобы избежать загрязнения окружающей среды.

5. Ограничения по размерам

● Крупные детали: литье по выплавляемым моделям больше подходит для средних и мелких деталей, для крупных деталей существуют ограничения.

● Ограничение по весу: из-за ограничений процесса производимые детали обычно весят менее нескольких десятков килограммов.

6. Поверхностные дефекты

● Поры и включения: несмотря на гладкую поверхность, отливки иногда могут иметь поры или включения, что влияет на их характеристики.

● Изменение размеров: высокая температура в процессе обработки может привести к незначительным изменениям размеров, которые необходимо корректировать после литья.