История литья по выплавляемым моделям

Подобные технологии производства существовали уже более 5000 лет. Образцы из чистого пчелиного воска использовались для отливки более мягких металлов, таких как медь и золото. Археологи обнаружили интересные артефакты, украшения и идолов тех эпох.

По мере того, как люди становились более искусными в работе с металлами, они экспериментировали с различными методами литья металла. Он приобрел популярность в конце 19 века, когда из него изготавливали зубные коронки.

Но Вторая мировая война стала событием, которое сделало этот подход широко известным. Технология литья была необходима для военного использования, чтобы надежно, точно и прочно производить детали. В результате работа тех лет улучшила метод, который сейчас называется литьем по выплавляемым моделям.

Введение

Когда дело доходит до литья металлических деталей по выплавляемым моделям, какой метод литья лучше всего подходит для конкретного продукта, зависит от нескольких аспектов, включая стоимость, осуществимость производства и требования к дизайну. Цель этого эссе по инвестиционному кастингу — помочь вам выбрать разумную стратегию кастинга.

Литье по выплавляемым моделям снижает отходы материала, потребление энергии и необходимость дополнительной механической обработки для изготовления точных компонентов. Кроме того, он может гарантировать создание очень сложных изделий. Для инженеров-конструкторов это делает процесс литья по выплавляемым моделям очень полезным.

Цель – выяснить, что подразумевается под инвестиционным кастингом. Какова же тогда «инвестиционная» стоимость отливки? В прошлом слово «инвестировать» означало «одевать» или «окружать». Оболочка для литья по выплавляемым моделям изготавливается вокруг восковой модели с использованием керамики, гипса или пластика. Для изготовления отливки в корпус после расплавления восковой конструкции и удаления ее в печи заливают металл.

Важность литья по выплавляемым моделям в современных отраслях

Он может создавать точные, сложные и высококачественные компоненты; литье по выплавляемым моделям имеет важное значение для многих современных предприятий. Вот несколько основных обоснований важности литья по выплавляемым моделям:

Сложная геометрия и детальный дизайн: с помощью литья по выплавляемым моделям можно создавать изделия со сложной детализацией и сложными формами, которые было бы сложно или невозможно сделать с помощью традиционных методов литья. Это особенно полезно для таких отраслей, как аэрокосмическая и медицина, где для компонентов часто требуется сложная геометрия.
Высокая точность и аккуратность: литье по выплавляемым моделям позволяет создавать компоненты с чрезвычайно жесткими допусками, высокой стабильностью размеров и точностью. Экономится время и ресурсы, поскольку больше нет необходимости в дополнительной механической обработке или чистовой обработке.
Универсальность материалов: при литье по выплавляемым моделям можно использовать различные металлы и сплавы, такие как сталь, нержавеющая сталь, алюминий, латунь, бронза и другие суперсплавы. Благодаря этому его можно использовать в различных отраслях промышленности, каждая из которых имеет уникальные потребности в материалах.
Превосходное качество поверхности: компоненты, отлитые по выплавляемым моделям, обычно имеют превосходное качество поверхности. Это уменьшает необходимость в дополнительной обработке поверхности или отделочных процедурах, одновременно повышая визуальную привлекательность компонента.
Экономическая эффективность для мелкосерийного производства. Первоначальное литье по выплавляемым моделям может быть дорогостоящим, но более доступным для малых и средних объемов производства, особенно при изготовлении сложных компонентов.
Универсальность по размеру и весу: литье по выплавляемым моделям обеспечивает превосходную универсальность по размеру и весу изготавливаемых компонентов. Могут быть изготовлены детали размером от нескольких граммов до нескольких сотен килограммов.

Металлы, используемые при литье по выплавляемым моделям

Используя метод гибкого литья по выплавляемым моделям, можно использовать различные металлы и сплавы. Ниже приведены некоторые металлы, которые часто используются при литье по выплавляемым моделям:

Нержавеющая сталь: из-за своей превосходной прочности, превосходной обрабатываемости и коррозионной стойкости нержавеющая сталь обычно используется для литья по выплавляемым моделям. В зависимости от применения используются марки нержавеющей стали 304, 316 и 17-4 PH.
Углеродистая сталь. Еще одним материалом, который часто используется при литье по выплавляемым моделям, является углеродистая сталь. Он обладает хорошими механическими качествами и обычно используется в промышленном оборудовании, строительстве и автомобильных деталях.
Легированная сталь: при литье по выплавляемым моделям часто используются легированные стали, в том числе никелевая и хромомолибденовая сталь. Эти материалы обеспечивают хорошее сочетание долговечности, прочности, износостойкости и коррозионной стойкости.
Алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы являются стандартным вариантом для автомобильной и аэрокосмической промышленности, поскольку они прочные, легкие и устойчивы к коррозии. Кроме того, они обладают превосходной электро- и теплопроводностью и их легко отливать.
Медные сплавы. При литье по выплавляемым моделям часто используются медные сплавы, такие как латунь и бронза. Эти материалы обладают хорошей теплопроводностью, устойчивостью к коррозии и визуальной привлекательностью.
Титановые сплавы: при литье по выплавляемым моделям титановые сплавы используются в аэрокосмической и медицинской отраслях, где требуется высокая прочность, малый вес и исключительная коррозионная стойкость.
Суперсплавы. Суперсплавы, используемые при литье по выплавляемым моделям для деталей газотурбинных двигателей и других применений, требующих исключительной термостойкости и коррозионной стойкости, включают такие материалы, как Инконель и Хастеллой.
Драгоценные металлы: обычно используемые в ювелирных или художественных целях, драгоценные металлы, такие как золото и серебро, также могут использоваться при литье по выплавляемым моделям.
Точные потребности изготавливаемого компонента, включая его механические качества, коррозионную стойкость, термостойкость, стоимость и многое другое, определяют тип металла, используемого при литье по выплавляемым моделям.

5. Процесс литья по выплавляемым моделям

К числу методов производства сложных деталей и узлов относится литье по выплавляемым моделям. Этот процесс включает в себя несколько различных функций по разработке и производству соответствующих заготовок. Этот термин связан с тем, что заготовки изготавливаются на основе отливки с скорлупой, которую вынимают после того, как заготовки заливают в форму и дают ей застыть.

Шаг 1: Разработка выкройки или штампа

Изготовление штампа или выкройки для предполагаемой заготовки — это первый этап процедуры. Для изготовления узора используется воск. Его можно напечатать на 3D-принтере и подходящем воске, вырезать вручную из куска воска или залить в форму с помощью литья под давлением.

Шаг 2. Установка восковых моделей

Инструменты для литья по выплавляемым моделям предполагают создание нескольких восковых моделей, прикрепленных к аппарату «ворота». В этот аппарат будет заливаться металл или другие материалы для получения желаемых заготовок.

Шаг 3: Сборка деревьев

Деревянная конструкция завершает монтаж восковых моделей на механизм «ворота». На этом этапе его называют деревом, потому что каждый восковой рисунок по сути является «ветвью» более крупного продукта после завершения процесса. Сборки деревьев, части которых перед игрой необходимо удалить, возможно, знакомы вам по новым настольным играм.

Шаг 4: Формование ракушек

Следующий шаг – окружить построенное дерево лущеной отливкой. Дерево сначала погружают в керамический раствор. После этого его погружают в мелкую песчаную штукатурку. Прежде чем использовать молдинг, он должен полностью высохнуть. Повторяйте эти два шага до тех пор, пока форма не станет достаточно толстой, чтобы выдерживать напряжения во время литья.

Шаг 5: Удаление воска

Восковые модели необходимо удалить перед помещением материала в только что очищенную форму. Стандартный метод — нагреть воск в духовке. Смола также может быть нагрета паром. Форму переворачивают, чтобы жидкий воск вытек из формы и можно было повторно использовать для создания новых восковых моделей.

Еще один метод удаления воска с отливки с лущеной оболочкой – нагревать воск до тех пор, пока он не «выгорит» и не исчезнет полностью.

Шаг 6: Литейные формы

После удаления воска в отливке с скорлупой появятся зазоры, соответствующие формальным восковым рисункам. Отливка заполнена жидкостью, например расплавленным металлом. Вещество остается внутри формы до тех пор, пока полностью не остынет и не затвердеет.

Шаг 7: Удаление отливки с скорлупой

Исходное дерево — это все, что остается после удаления отливки с скорлупой с помощью молотка или другого инструмента. Готовые заготовки теперь будут крепиться к дереву вместо восковых моделей. Детали аккуратно спиливают с дерева после снятия отливки.

Шаг 8: Выполнение задач

Каждая заготовка проверяется на наличие дефектов. При их обнаружении материал перерабатывается и утилизируется. Использование различных методов отделки заготовок является заключительным этапом процесса литья по выплавляемым моделям. Для получения необходимых эффектов их можно подвергать механической обработке, наносить покрытие, шлифовать, выравнивать и т. д.

Применение литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям, известное своей точностью и универсальностью, является неотъемлемой частью производства высококачественных компонентов во многих отраслях промышленности. В секторе строительной техники сложные детали, такие как шестерни, кронштейны и компоненты двигателей, изготавливаются с использованием методов литья по выплавляемым моделям, что обеспечивает долговечность и оптимальную производительность в сложных условиях. Сельскохозяйственная техника извлекает выгоду из этого процесса, получая детализированные и надежные детали, повышая эффективность и долговечность сельскохозяйственного оборудования.

Auto spare parts, ranging from engine components to intricate brackets, leverage investment casting for its ability to create lightweight yet strong components. This not only improves fuel efficiency but also contributes to overall vehicle performance. Railway fittings, crucial for the safety and functionality of rail systems, are precisely manufactured through investment casting to meet stringent standards and endure the rigors of constant use.

In the domain of hydraulic systems, investment casting plays a vital role in producing intricate parts like valves, pump components, and connectors. The method ensures tight tolerances and complex designs, contributing to the overall efficiency and reliability of hydraulic machinery. The adaptability of investment casting across these diverse fields underscores its significance in manufacturing components that demand both precision and durability.

Преимущества и ограничения литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям имеет определенные ограничения, хотя оно помогает изготавливать сложные детали.

Среди преимуществ литья по выплавляемым моделям можно выделить:

Высокая точность размеров
Безупречное качество поверхности
Линия разделения без вспышки
Подходит для большинства металлов.
Возможность создания сложных компонентов
Благодаря этим преимуществам больше нет необходимости подвергать отливки существенной вторичной полировке поверхности, что сокращает график производства.
Этот метод популярен для предметов, требующих большей точности.

Ограничения в сфере инвестиционного литья могут включать следующее:

Потребовалось больше времени, чтобы создать восковой рисунок и дать керамическим оболочкам затвердеть.
Иногда дороже; однако это может быть компенсировано снижением требований к последующим процедурам.
Пришло время создать ядра, если это необходимо.
Процедура изготовления форм и штампов может продлить производственный цикл. В среднем путь от создания нового воскового рисунка до получения готового продукта занимает около семи дней.
Самый длительный этап — изготовление керамической формы. Если дизайн необходимо изменить, это также занимает больше времени. Это связано с тем, что может потребоваться создание новых форм.
Изготовление сложных компонентов — ценное применение литья по выплавляемым моделям. Этот метод применяется к деталям, требующим предельной точности. Однако проект усложняется, когда к детали добавляется сердцевина или полость.