Что такое инвестиционное литье? Приложения, плюсы и минусы

Теперь, когда 3D-печать настолько распространена, копирование моделей и создание прототипов стало намного проще по сравнению с тем, как это делалось пару десятилетий назад. Однако все же стоит потратить время на то, чтобы оглянуться на более старомодные методы и найти способы объединить с ними наши новые технологии.

Один из старейших методов репликации модели. литье по выплавляемым моделям или литье по выплавляемым моделям. Этот метод предполагает изготовление прототипа из воска, из которого изготавливается форма из огнеупорных материалов. Как именно производится литье по выплавляемым моделям и где его применяют? Как мы можем взять этот процесс и объединить его с современной технологией 3D-печати?

Что такое литье по выплавляемым моделям?

Литье по выплавляемым моделям — это очень старый метод изготовления, вероятно, появившийся тысячи лет назад. Древние тексты 1100 года нашей эры указывают на первое использование литья по выплавляемым моделям для создания скульптуры Персея с головой Медузы, которая стоит во Флоренции, Италия. В то время предпочтительным материалом для создания прототипов был пчелиный воск, а для изготовления форм использовались глины.

В современную эпоху литье по выплавляемым моделям стало одним из предпочтительных производственных методов для воссоздания изысканных дизайнов. без механической обработки. Сначала он широко использовался для создания коронок и вкладок для стоматологии, но вскоре был подхвачен многими другими отраслями, такими как аэрокосмические путешествия, автомобилестроение, производство спортивных товаров и военное дело.

этапы процесса литья по выплавляемым моделям:

1. Изготовление эталонного шаблона

Первым шагом литья по выплавляемым моделям является изготовление эталонного образца из воска. Промышленные приложения обычно включают в себя некоторую степень обработки, но мастера также могут сделать это вручную.

Для нескольких копий модели несколько копий основного рисунка можно прикрепить к восковому литнику для создания кластер узоров, напоминающий дерево. Это очень распространенная практика в промышленных производственных приложениях, и можно создать дерево, содержащее до сотни шаблонов.

2. Нанесение огнеупорных материалов

После того, как шаблон установлен, пора применить материалы, которые в конечном итоге будут формировать форму. Этот этап, известный как «паковка», включает нанесение огнеупорных (или жаропрочных) материалов на шаблон. Общие огнеупорные материалы, используемые при литье по выплавляемым моделям, включают диоксид кремния, оксид алюминия, силикаты алюминия или циркон.

Создание паковочной массы состоит из трех этапов. Первый этап — нанесение покрытия — выполняется погружением эталонного рисунка в суспензию огнеупорного материала. Это позволяет паковочной массой проникать во все мелкие щели рисунка, воссоздавая даже самые мелкие детали.. Это тонкое покрытие затем дополняется путем нанесения больших объемов огнеупорного материала вручную или путем обработки эталонного рисунка шлифовальной машиной. Затем огнеупорный материал затвердевает под воздействием высоких температур.

Эти шаги необходимо повторять до тех пор, пока не будет сделан достаточно толстый и прочный слой паковочной массы. Обычно желательна минимальная толщина 5 миллиметров. Когда паковочная масса станет достаточно толстой и прочной, форму оставляют для высыхания на 48 часов. Связующие, такие как силикатные соединения, также можно комбинировать с паковочной массой для улучшения механической прочности и химической стабильности формы.

3. Депарафинизация

Когда форма полностью затвердеет, ее помещают в печь и переворачивают вверх дном. Температура плавит воск внутри формы и позволяет ему вытекать. Воск, который выходит из формы, обычно восстанавливается и используется повторно, особенно для коммерческого применения этой технологии.

На этом этапе желательно быстрое повышение температуры, чтобы воск на внешнем слое мог стартовать. течь свободно, прежде чем остальная часть начнет расширяться, тем самым повредив форму.

4. Выжигание формы

На последнем этапе форма подвергается еще более высоким температурам в диапазоне от 800 до 1000 ° C. Этот шаг делает две вещи. Во-первых, он испаряет любые следы остаточного воска или влаги, которые, возможно, не были удалены во время процесса депарафинизации. Во-вторых, форма спекается, что приводит к ее дальнейшему упрочнению.

На этом этапе расплавленный металл можно заливать в форму для создания окончательных прототипов. Заливка металла в горячую форму идеальна, потому что металл дольше остается в жидкой форме, позволяя ему заполнять небольшие карманы в форме, которые создают все мелкие детали. Форме также можно дать остыть после этапа прожигания, чтобы проверить наличие трещин или отверстий. В любом случае окончательный металлический прототип необходимо будет подвергнуть последующей обработке с использованием обычных методов шлифовки и полировки.

Применение литья по выплавляемым моделям

Является одним из первых Методы литья, это свидетельство полезности литья по выплавляемым моделям, поскольку оно все еще широко практикуется многими коммерческими и промышленными фирмами. Ниже приведены лишь некоторые из наиболее распространенных и актуальных применений литья по выплавляемым моделям:

  • Технические компоненты, такие как роторы и лопатки турбин в двигателях и генераторах.
  • Детали клапана (гильзы, поршни и т. Д.)
  • Производство огнестрельного оружия (спусковые крючки, молотки и т. Д.)
  • Производственное оборудование для пищевой промышленности и производства напитков.

При таком широком использовании можно с уверенностью сказать, что почти все отрасли промышленности извлекли выгоду из инструментов и оборудования, изготовленных с использованием литья по выплавляемым моделям.

Плюсы и минусы литья по выплавляемым моделям

Как и любой метод производства, литье по выплавляемым моделям не является идеальным процессом.. Это может быть неподходящий метод в зависимости от геометрии вашей модели, или он может быть просто слишком медленным для вашей желаемой пропускной способности. Принимая решение о литье по выплавляемым моделям по сравнению с другими методами, следует взвесить следующие плюсы и минусы:

ПЛЮСЫ

1. Может воссоздавать сложные конструкции.

Одной из основных причин, по которой литье по выплавляемым моделям часто является предпочтительным методом производства, является тот факт, что с его помощью можно воссоздавать высокодетализированные модели, даже с небольшими элементами и тонкими стенками. . Уровень детализации, возможный при литье по выплавляемым моделям, достаточно хорош для отраслей, которые полагаются на высокоточные инструменты и компоненты, таких как автомобили и аэрокосмические путешествия. Даже дальновидные производители ювелирных изделий начали осознавать преимущества литья по выплавляемым моделям.

2. Отливки получаются с гладкими поверхностями.

Из-за процесса изготовления формы путем покрытия эталонного шаблона суспензией огнеупорного материала металлические отливки, выходящие из формы получаются с удивительно гладкими поверхностями. Для получения идеально гладких металлических отливок по-прежнему потребуется некоторая постобработка, но они требуют гораздо меньше времени и работы.

3. Хорошая точность размеров

Использование огнеупорных материалов для литейной формы при литье по выплавляемым моделям помогает сохранить исходные размеры эталонного шаблона. Эта стабильность размеров при воздействии тепла приводит к тому, что отливки металла соответствуют эталонному шаблону с точки зрения масштаба. По мнению экспертов, при литье по выплавляемым моделям возможны допуски до 0,076 миллиметра.

МИНУСЫ

1. Более длинные производственные циклы.

Хотя есть несколько частей процесса литья по выплавляемым моделям, которые можно автоматизировать, нельзя утверждать, что он все же намного медленнее по сравнению с другими методами производства. Отрасли, которые полагаются на большой объем производства и быструю смену кадров, могут иметь проблемы с литьем по выплавляемым моделям

2. Высокая стоимость

Хотя процесс литья по выплавляемым моделям выглядит простым, на самом деле это довольно дорогой метод из-за использования дорогостоящих материалов и специального оборудования. Также необходимо учитывать стоимость рабочей силы, так как здесь много ручного труда. Если вы будете использовать литье по выплавляемым моделям для мелкосерийного производства, его экономические показатели могут оказаться невысокими.

3. Не подходит для конструкций с сердечниками.

Литье по выплавляемым моделям подходит для создания чисто твердых объектов, таких как лопатки турбин или корпуса насосов. Однако, если геометрия вашей модели содержит полый сердечник, вам, возможно, придется изучить другие, более подходящие методы.

Литье по выплавляемым моделям и 3D-печать

Одним из самых захватывающих достижений в литье по выплавляемым моделям за последние несколько лет является возможность сочетания его с 3D-печатью, в частности FDM-печатью, с использованием восковой нити. Предпосылка проста : вместо механической обработки или ручной вырезки эталонного шаблона из воска можно использовать 3D-принтер для дополнительного удобства и точности.

3D-печать восковых шаблонов для литья по выплавляемым моделям открывает множество возможностей для производственных фирм. Это позволяет повысить автоматизацию, уменьшить необходимость ручной работы и, надеюсь, ускорить процесс. Компании, работающие на нескольких предприятиях, могут получать 3D-модели в цифровом виде и распечатывать их на месте без потери точности по сравнению с исходным эталонным шаблоном.

Поскольку это относительно новая область, на сегодняшний день доступно не так много восковых нитей, которые подходят для создания шаблонов. Восковая нить от Print2Cast и нить Polycast от Polymaker, вероятно, являются двумя лучшими вариантами, которые вы можете ж инд. Восковые нити довольно мягкие и гибкие, что затрудняет работу с ними.

Для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать подогреваемый слой, обработанный клеем, и использовать очень медленное охлаждение. Нить также может легко деформироваться внутри экструдера, что делает экструдер с прямым приводом более идеальным. Эти волокна хороши тем, что отпечатки можно шлифовать и полировать, чтобы сделать их более гладкими. Они также могут полностью выгореть, не оставляя следов внутри формы.

Заключительные мысли

Литье по выплавляемым моделям — это старый и хорошо отработанный производственный процесс, но его интеграция с 3D-печать просто вдыхает в нее новую жизнь. Хотя 3D-печать не решает всех проблем литья по выплавляемым моделям, она делает ее более доступной для производственных компаний, которые ориентированы на автоматизацию или хотят добиться большей согласованности и большей производительности.

Внимание! Никогда не оставляйте 3D-принтеры без присмотра. Они могут представлять опасность для пожарной безопасности.
Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий