Инвестиционно леене: технология, предимства и недостатъци

Използването на разтопени модели е доста популярен начин за производство на леярски продукти. Методът се характеризира със сложността на технологичния процес и високата работна сила за подготвителните процеси. Затова се използва, когато е необходимо точно да се спазват размерите и да се осигури високо качество на повърхността на частите. Така са разположени турбинни ножове и високопроизводителни инструменти, протези и орнаменти, както и скулптури с комплексна конфигурация. леене същността на инвестиционни леене е, че формата е леене от една част, моделът на материала на ниска точка на топене по време на формоване не се извлича и претопи. Това осигурява пълноценно наблюдение на размерите и релефа. Останалата кухина е изпълнена с метал. При завършване на охлаждането матрицата се разрушава и продуктът се отстранява. Когато се правят големи серии, цената на продукта се намалява.

Предимствата на метода

Основното предимство на инвестиционното отливане е пълнотата на прехвърлянето на формата и ниската грапавост на повърхността. Освен това има и други предимства:

• Произвежда се части от сплави, които са слабо изпреварени.
• Необходимостта от по-нататъшно обработване е намалена.
• Продуктите се отливат, които чрез други методи трябва да бъдат направени на части и сглобени заедно.
• В големи серии се постига намаляване на специфичния интензитет на труда (на продукт) и неговата себестойност.
• Възможността за механизация и частична автоматизация на подготвителните операции на самата отливка.

Тези предимства правят метода един от най-популярните и използвани в днешната металургия, особено в съчетание със съвременните прогресивни методи на изливане.

Недостатъци на инвестиционното леене

Несъмнените предимства на метода изглежда са били да се гарантира господството му по други начини. Все пак, въпреки популярността на метода на инвестиционното леене, недостатъците пречат на широкото му използване. Основният недостатък е сложността на многоетапния процес. Тя изисква доста сложно и скъпо технологично оборудване за подготвителните етапи. За прости продукти, произведени в малки серии, този метод има по-висока цена.

За сравнение са разходно-ефективно използване на предимствата и недостатъците на метода леене на инвестициите, решението на своя избор се прави въз основа на оценка на съотношението цена / качество. Ето защо, тя се прилага това е най-вече за най-важните и скъпи продукти, които са трудно да се получи по друг начин, като турбинни лопатки, скулптури, инструменти с висока скорост и др Друга област на приложение - .. Мащабни леене, при които ефектът на мащаба позволява да се постигне значително намаляване на разходите.

технология

Технологията на инвестиционното леене е многоетапен производствен процес, който се характеризира със сравнително висок принос на труда. На първия етап се изпълнява основният модел, той ще се превърне в стандарт за производствени работни модели и след преминаване през всички етапи на крайния продукт. За производството на майсторски модели се използват както специални композитни модели, така и традиционни - гипс или дърво. Материалът на модела-майстор трябва да съчетава силата и лекотата на обработка.

Освен това технологията на инвестиционното леене включва създаването на матрица, в която ще бъдат изхвърлени всички работни модели. Формите са изработени от гипс, каучук, силикон, по-рядко от метал. Структурно, тя задължително трябва да бъде разглобяема и предназначена за многократна употреба. Калъпът е изпълнен с моделен състав, след изпичането е демонтиран и се изважда друг работен модел.

При производството на уникални парчета или кратко работи стъпките за създаване на оформление майстор, след което формата се предава и оформлението (или повече) направи материал за формоване на ръка.

Следващият етап от процеса на инвестиционно леене е производството около макета (или блок от макети) на леярската форма. Тези матрици са структурно вече неразделими и разполагаеми, което позволява да се постигне пълно съответствие с размерите и грубостта на продукта. В съвременната индустрия се използват два вида форми - традиционен пясък и глина за отливане в земните и черупкови форми - за производството на точни и скъпи части.

След попълването на формуляра макетът от него се стопява чрез нагряване или издуване с прегрята пара. Черупките се подсилват допълнително чрез нагряване до 1000 ° С.

Последният етап от процеса включва всъщност наливането на продукта, охлаждането му в естествени условия или използването на специална техника в термостата, разчупването на матрицата и почистването на продукта. Методът позволява да се получат висококачествени отливки с тегло от няколко грама до десетки килограми.

Състав на модела

Материалът за производството на модела трябва да има определени свойства. Тя трябва да има такива свойства като:

• Пластичност в твърдата фаза. Необходимо е точно да се повтори формата на бъдещия продукт и да се коригира, ако е необходимо.
• Сила. Моделът трябва да издържа, без деформации, на процеса на оформяне на формата около него.
• Подлепващи. Загряването на модела не изисква много време и енергия.
• Течливост в разтопено състояние. Съставът трябва лесно да проникне във всички вдлъбнатини и детайли на релефа, точно повтаряйки очертанията на бъдещите подробности.
• Икономиката. Особено важно за производството на големи серии.

За моделни състави обикновено се използва смес от стеарин и парафин. Тези материали успешно допълват параметрите си, компенсирайки недостатъчната точка на топене на парафина и прекомерния вискозитет на стеарина.

Не по-малко популярни в индустрията са съединенията на базата на восък от кафяви въглища. Основните му свойства са устойчивост на влага, сила и способност да образуват много гладки покрития, което е особено ценно за моделиране на продуктите.

Също така се използват формулировки, състоящи се от смес от кафяв въглен, парафин и стеарин.

Производство на плесен

За производството на уникални продукти, оформлението се изготвя чрез изрязване на парче модел материал ръчно или с помощта на шаблони. Модели, имащи формата на въртящи се тела, също се произвеждат на стругове. Напоследък методът на 3D-печатните модели става все по-широко използван. Подходящ е както за единични оформления, така и за малки серии.

Цената на съвременната индустрия на 3D-принтери са все още високи, обаче, поради лекотата на миграцията от един продукт към друг, той може да бъде ефективен инструмент за модел на вземане в случай на голям брой разнообразни поръчки на малки серии.

За да се получи голям брой идентични оформления, матрицата е направена от гипс, каучук, силикон или метал. Работещите блюда произвеждат, от своя страна, чрез изливане в матрица. Според дизайна мухълът трябва да бъде демонтируем, за да се осигури възможност за производство на определен брой модели. Избраният материал трябва също да осигури такава възможност, но с тях такива изисквания като трайност, плътност, ниска грапавост, химическа инертност по отношение на модела. Матричният материал трябва също така да има минимална адхезия към оформлението, за да се осигури лесно извличане на готовите оформления и оразмеряване. Важно свойство на матрицата е неговата здравина и издръжливост, особено в големи серии.

Създаване на модели и блокове

Широко използваният метод за изработване на разтопени модели ги отлива под ниско налягане в матрици. Течната смес се инжектира ръчно чрез бутални спринцовки и чрез механични, хидравлични или пневматични компресори. В случай на използване на восък от кафяви въглища е необходимо да се нагрява захранващите линии на състава поради високия вискозитет. Моделите, изработени от експандиран полистирол, се изработват чрез екструзия върху автоматизирани формовъчни елементи.

За да се увеличи икономическата ефективност и да се намали интензивността на труда в случай на масово производство на малки отливки, техните оформления се комбинират в блокове. Над блоковете се оформят системи за бегачи, които прикрепят индивидуалните модели към носилките посредством ръкава за запояване. В случай на единични отливки или малки серии, моделите се правят ръчно.

При формирането на смукателните системи е необходимо да се осигури не-турбулентен поток на стопилката, равномерно запълване на всички матрични елементи. При запълване на матрицата от ASG трябва също така да наблюдавате равномерното запълване на всички отвори между вратите и да предотвратите повреждането им.

Създаване на плесени

При този метод на инвестиционно леене съществуват два основни вида форми:

• Пясъчно-глинени смеси (CBC).
• Shell.

Формовете за инвестиционно леене от АСП се използват в по-голямата си част за производството на малки серии от продукти, които не изискват много висока точност. Процесът на тяхното производство е труден и изисква високи и често уникални квалификации на моделиращи и малобройни. Частичната механизация се поддава само на отделни операции, като например подготовката и пълненето на формовъчната смес, нейното захващане.

От друга страна, корпусни форми се използват за производството на части, които изискват специална производствена точност. Процесът на тяхното производство е по-сложен и отнема много време, но е по-подходящ за механизация.

Кастинг в земята

Това е най-ранното човечество усвоило начина на обработка на металите. Той овладял нашите предци в същото време с началото на употребата на метални изделия като оръжия, инструменти или прибори, т.е. преди около 5000 години. Разтопете стопения метал в подготвена матрица от смес от пясък и глина. Най-ранните места за обработка на метали просто се появиха там, където находищата на метали под формата на nuggets и placers бяха разположени наблизо. Типичен пример е заводът Касли в Урал, известен по целия свят с отливки от чугунени дантели.

Методът на инвестиционно леене се използва за производството на метални изделия - както черни, така и цветни. И само за метали, които проявяват повишена тенденция да реагират в течната фаза (като титан), е необходимо да се направят матрици от други състави.

Производственият процес на леене в ТГС се състои от следните фази:

• производството на модела;
• приготвяне на колбата;
• пълнене и пресоване на сместа в колбата;
• метални отливки;
• извличане и почистване на отливката.

Форма на PGS - еднократна употреба. За да получите крайния продукт, той трябва да бъде прекъснат. Същевременно по-голямата част от сместа се предлага за вторична употреба.

Като материали за ASG се използват композиции от предимно кварцов пясък с различна степен на гранулиране и пластмасови глини, чието съдържание варира от 3 до 45%. Например, художествени отливки се произвеждат като се използва смес с 10-20% глинено съдържание, при особено големи отливки, съдържанието на глина се коригира до 25%.

Прилагайте два подвида:

• Облицовъчни смеси. Намира се на вътрешната повърхност на матрицата и взаимодейства с разтопен метал. Те трябва да бъдат устойчиви на топлина, които не могат да се разпаднат от температурната разлика и произтичащите от това напрежения. Тези смеси имат фино зърно, за да предадат внимателно детайлите на повърхността. Много важно и способността на сместа да се предава газ.
• Пълнещи смеси. Те се използват за запълване между насрещния слой и стените на колбата. Трябва да устои на теглото на отливания метал, да запази формата на продукта и да допринесе за своевременното и пълно отстраняване на газовете. Произведени от по-евтини сортове пясък, подлежат на повторна употреба.

Ако инжекционните газове не излизат през масите на формовъчната смес, а през тях порта система, Дефектите се появяват в кастинга, което води до брак.

Традиционната технология на леене в земята е илюстрирана подробно в филма на Андрей Тарковски "Андрей Рубъл". В романа "Бел", момчето Бориска, син на покойния господар, се ръководи от леярна и църковната камбана.

Отливане в черупки

Методът на леене в корпусни форми за инвестиционни модели се характеризира с най-добър трансфер на размери на продукта и ниска грапавост на повърхността. Моделът е изработен от ниско топими съединения, например восък от кафяви въглища. Кастинг предприятия също широко използват парафин-стеарин в равни части. В случай на големи отливки материалът на модела включва соли, които предпазват оформлението от деформации. Чрез потапяне в разтвор моделът е покрит с 6-10 слоя с висококачествена суспензия.

Хидролизираните силикати действат като свързващи вещества, тъй като кристалите от електрокорунд или кварц се използват като топлоустойчиво покритие. Материалите за производство на черупки се характеризират с висока якост, ниска хигроскопичност и отлична пропускливост на газ.

Моделът се изсушава в атмосфера на газообразен амоняк. В следващата стъпка, формата се загрява до 120 ° С, за да се отстрани парафиновия модел. Останките от сместа се отстраняват от прегрята пара под високо налягане. Освен това калъпът се калцинира при температура до 1000 ° С, което води до окончателното му фиксиране и отстраняване на вещества, които могат да се откроят като газове по време на процеса на леене.

Черупката е поставена във вид на колба, която е покрита със стоманени изстрели. Това спомага за поддържането на конфигурацията, когато формата се запълва с топилка и същевременно подобрява условията на охлаждане на отливката. Сместа се излива в предварително загрята до 1000 ° С плесени. След охлаждане на продукта под специална програма в термостат, матрицата се разрушава, отливката се отстранява и се почиства.

Основното предимство на този метод на леене е високата точност на трансфера на размера на продукта и ниската грапавост на повърхността.

Допълнителни предимства на метода:

• Отливане на части от сплави, които трудно се машинят.
• Кастинг продукти, които в противен случай трябва да бъдат хвърлени на части и след това събират заедно.

Недостатъците на този метод на инвестиционно леене са ниският коефициент на използване на метала и повишената интензивност на труда.

Прецизно леене

Прецизно инвестиционно леене - така наречената технология и крайните продукти. Високото прецизно леене се осигурява от факта, че по време на подготовката на матрицата няма нужда да се премахва оформлението на продукта от него. Когато се използва традиционният метод, производството на матрица за леене е сложен и отнема много време многоетапен процес. Това е особено вярно в случая на леене на части от сложна конфигурация, с вдлъбнатини, вдлъбнатини и вътрешни кухини.

Например, при отливане на чугун или медна ваза, която има променлива кривина на повърхността, трябва да приложите много ощипвания. Така че първо запълнете долната половина на колбата, след това извадете модела, обърнете се и затегнете горната половина. Моделът трябва да бъде направен композитен, дръжките на вазата са направени от два елемента, те са изтеглени през моделната кухина на две стъпки - първо долният елемент, после горният. Всички тези многобройни преобръщания и драги не могат да повлияят положително върху целостта на повърхността на матрицата и в крайна сметка върху точността на размерите на отливката и качеството на нейната повърхност. Освен това остава проблемът за точно съчетаване на частите на колбите и за сигурно фиксиране един към друг.

Производството на леене за инвестиционни модели е лишено от тези недостатъци, не изисква такава висока квалификация на моделиращите и значително намалява сложността на подготвителните операции за операциите по леене. Това е особено изразено при големите писти на отливки.

Методът позволява постигането на 2-5та степен на точност съгласно GOST 26645-85. Това позволява отливане на продукти с висока точност, като турбинни ножове, режещи инструменти, включително високопроизводителни ножове и свредла, високи носещи скоби, малки високоравномерни части от превозни средства, машини и други сложни механизми.

Високата точност на размерите и високият повърхностен клас намаляват необходимостта от по-нататъшно обработване на леярството, което спестява метал и намалява производствените разходи.

оборудване

Оборудването за инвестиционно леене изисква разнообразен и сложен. Предприятията ги обединяват в единен и хармонично работещ комплекс, организиран като обект, магазин или отделно производство.

Съставът на комплекса зависи от мащаба на производството, размера, конфигурацията и циркулацията на отливките.

Така че, при производството на зъбни протези и бижута, оборудването ще включва:

• таблица на модела;
• муфелна пещ с термостат;
• набор от скалпели и шпатули за коригиране на формата на модела;
• формовъчна дъска;
• колба;
• контейнери за съхранение и приготвяне на формовъчната смес;
• набор от инструменти за уплътняване на формовъчната смес;
• тигел за топене на метал;
• клещи;
• чук за счупване на формата.
  

Този производствен комплекс може лесно да се побира на една маса и в един шкаф. Ако се планира масово производство, например, алуминиеви отливки - части от устройство, а след това оборудване за:

• формоване и изливане на керамични форми;
• сушилни форми;
• топене на материала на модела и нанасяне на топлоустойчивия слой;
• почистване на отливки от формовъчен материал.

И накрая, действителното оборудване на леярски комплекс, предназначен да произвежда стопилка и да го напълни в мухъл. Това може да бъде оборудване за леене:

• ниско налягане;
• центробежна;
• по обичайния гравитационен път.

Инсталациите за леене под налягане и центробежно леене са отделен високо механизиран и автоматизиран производствен комплекс, изолиран от атмосферата на магазина. Те свеждат до минимум ръчния труд и намират човек в неблагоприятни условия. Херметичните камери, в които се намират комплексите, осигуряват пълно захващане и пречистване на отпадъчните газове, което значително увеличава екологосъобразността на предприятието.

Кастингът за инвестиционни модели има достатъчно голям потенциал за развитие, особено в комбинация с прогресивни методи за производство на мухъл и изливане.