Pengantar Metode Pengecoran Cangkang Busa yang Hilang

Metode pengecoran cangkang busa yang hilang adalah hibrida dari pengecoran investasi (cangkang) dan pengecoran busa yang hilang (pola penguapan). Dalam proses ini, pola busa yang dapat diperluas (biasanya EPS) dilapisi dengan lapisan keramik (tahan api) tahan suhu tinggi dan dipanggang untuk membentuk cangkang yang kaku di atas busa. Pola busa yang telah dilapisi ditempatkan dalam kotak cetakan pasir kering dan vakum (tekanan negatif) ditarik.

Sebelum menuangkan, pola busa dinyalakan (biasanya pada sariawan), sehingga busa terbakar, meninggalkan cangkang keramik berongga di dalam pasir. Logam cair kemudian dituangkan ke dalam rongga yang telah dievakuasi. Hasilnya adalah pengecoran presisi tinggi (sebanding dengan pengecoran investasi dalam hal kualitas permukaan) dengan hampir tidak ada cacat yang berhubungan dengan karbon dari busa. Keseluruhan proses - mulai dari fabrikasi pola hingga penuangan - sederhana, efisien, dan murah, dan pada dasarnya dapat menggunakan peralatan yang sama dengan pengecoran busa yang hilang secara konvensional. Hanya satu langkah tambahan (menyalakan busa) yang ditambahkan sebelum penuangan, dan tidak ada perubahan perkakas khusus yang diperlukan.

Deskripsi Proses

Prosedur umum melibatkan beberapa langkah utama:

Fabrikasi pola: Pola busa dibuat dengan bentuk dan ukuran yang tepat dari pengecoran yang diinginkan. Beberapa lapis cat berlapis tahan api diaplikasikan pada permukaan pola dan dikeringkan (sering kali dalam oven) untuk membentuk cangkang yang tipis dan keras. Cangkang ini akan berfungsi sebagai cetakan pengecoran setelah busa dilepas.

Mengemas cetakan: Pola busa yang sudah dilapisi ditempatkan dalam kotak cetakan pasir kering. Pasir digetarkan atau ditabrak untuk memadatkannya dengan pas di sekitar pola. Kemudian pola sistem gating (sariawan dan riser) diposisikan: dikubur dalam pasir sehingga bagian atasnya berada pada atau tepat di atas permukaan cetakan. Kotak cetakan kemudian ditutup dengan film plastik (lembar penyegelan) yang rata di atasnya.

Memasang gating dan vakum: Dengan film yang sudah terpasang, strip tanah liat (pasir perekat) disusun di sekitar bukaan pintu penuangan dan cangkir penuangan (sprue cup) dipasang di bagian luar. Terakhir, kotak pasir disegel dan dihubungkan ke pompa vakum, mengevakuasi bagian dalam ke tekanan negatif yang diperlukan.

Setelah langkah-langkah ini, cetakan yang sudah dikemas siap untuk dituang. Pola busa (dan busa apa pun dalam gerbang) dinyalakan (biasanya dari cangkir sariawan) di bawah vakum. Busa terbakar dengan cepat, dan gas buang dikeluarkan oleh sistem vakum. Setelah sebagian besar busa habis (sering kali 90% terbakar), logam cair dituangkan ke dalam rongga. Cangkang keramik sekarang menopang logam, dan pengecoran mengeras sesuai dengan bentuk pola busa aslinya.

Keuntungan dan Kerugian

Proses pengecoran cangkang busa yang hilang menawarkan manfaat yang signifikan. Dengan menghilangkan pola busa sebelum pengisian logam, proses ini secara virtual menghilangkan "cacat karbon" yang melekat pada pengecoran busa yang hilang secara konvensional. Cacat ini (dari karbon yang ditinggalkan oleh busa) termasuk kelebihan karbon dalam pengecoran, inklusi terak, kerutan permukaan, komposisi paduan yang tidak rata, butiran kasar, zona permukaan yang keras/rapuh, dan porositas.

Menghilangkan sumber karbon ini menghasilkan coran yang sangat baik dengan kualitas internal dan permukaan akhir yang lebih baik. Dalam praktiknya, coran yang diproduksi dengan metode ini dapat mendekati tingkat kualitas investment casting, namun tetap memungkinkan geometri yang besar dan kompleks dengan biaya yang relatif rendah.

Namun demikian, metode ini juga memiliki tantangan. Proses ini sensitif terhadap kondisi vakum. Vakum awal yang cukup tinggi (misalnya >0,06 MPa tekanan negatif) harus dibuat sebelum busa terbakar untuk memastikan bahwa vakum sederhana (≈0,02 MPa) tetap ada setelah terbakar. Jika vakum awal terlalu rendah, pembakaran busa menyebabkan hilangnya vakum dengan cepat dan keruntuhan cetakan.

Sebaliknya, jika vakum terlalu tinggi, cacat lain seperti pasir yang menempel atau porositas pada pengecoran dapat terjadi. Selain itu, ketika pola busa dikonsumsi, film plastik (yang menutupi cetakan) dapat terbakar pada antarmuka sariawan atau riser, sehingga memungkinkan udara atau pasir bocor. Hilangnya tekanan secara tiba-tiba ini ("tiga kebocoran" pasir, udara, atau logam) dapat menyebabkan cetakan runtuh atau menjebak pasir dalam pengecoran. Dalam praktiknya, faktor-faktor ini dapat membuat proses menjadi tidak stabil tanpa adanya penanggulangan tambahan.

Keruntuhan Cangkang: Penyebab dan Analisis

Cacat kritis dalam pengecoran cangkang busa yang hilang adalah keruntuhan cangkang (juga dikenal sebagai cacat "sofa"). Keruntuhan biasanya terjadi pada coran besar atau bagian dengan rongga tertutup, biasanya pada saat penuangan atau pemadatan. Penyebab utamanya meliputi:

"Aliran kilat" logam cair. Selama penuangan, sebagian logam dapat menyimpang di bawah kekuatan eksternal dan melewati bagian tertentu dari rongga. Dengan kata lain, sebagian logam mengalir melewati area yang dituju dan meninggalkan beberapa volume rongga yang tidak terisi. Efek "aliran kilat" ini berarti struktur pasir tidak dibebani secara merata, sehingga meningkatkan risiko keruntuhan di area yang tidak terisi.

Kekuatan lapisan tidak memadai. Sebelum terbakar, pola busa menyangga logam yang masuk dan melindungi pasir. Setelah busa dilepas, cetakan pasir harus ditopang hanya oleh lapisan yang mengeras. Jika lapisan tidak memiliki daya tahan atau kekuatan suhu tinggi, maka lapisan tidak dapat sepenuhnya menopang berat dan erosi aliran logam. Dalam hal ini, logam panas dapat mengikis dan melemahkan pasir di sekitarnya secara lokal, sehingga menyebabkannya runtuh. Hal ini sangat mungkin terjadi di dekat gerbang internal yang besar atau bagian yang tipis, di mana cangkang penyangga berada di bawah beban logam yang berat.

Evolusi gas yang berlebihan. Pembakaran pola busa tebal di bawah vakum menghasilkan volume gas yang besar secara tiba-tiba. Jika ventilasi cetakan (dan kapasitas pompa vakum) tidak dapat mengimbangi pembentukan gas yang cepat ini, tekanan akan meningkat. Dalam kasus terburuk, gas yang terperangkap dapat menyebabkan penggelembungan atau pecahnya struktur cetakan. Ventilasi atau daya pompa yang tidak mencukupi dapat secara langsung menyebabkan keruntuhan cangkang selama pembakaran.

Dalam praktiknya, setelah busa dinyalakan, cetakan vakum konvensional (film plastik yang menutupi kotak vakum) cenderung gagal. Film ini sering terbakar di sekitar sariawan atau riser, menyebabkan vakum turun drastis dan menciptakan ketidakseimbangan tekanan yang besar antara bagian dalam dan luar cetakan. Lonjakan tekanan ini dapat dengan mudah meruntuhkan cangkang. Seseorang mungkin mencoba mengimbanginya dengan mengatur vakum awal yang sangat tinggi (misalnya -0,07 MPa), tetapi dalam eksperimen, hal ini sering menimbulkan masalah baru (misalnya porositas gas) dan sulit dikendalikan. Singkatnya, hanya dengan mengatur vakum terbukti tidak dapat diandalkan untuk mencegah keruntuhan.

Metode Pengemasan Pola yang Ditingkatkan

Untuk mengatasi masalah keruntuhan, prosedur pengemasan pola dimodifikasi sehingga cetakan tetap tersegel dengan baik, bahkan setelah busa terbakar. Dalam metode yang sudah diperbaiki, pola gating disusun untuk menonjol melalui film penyegelan dan diperkuat dengan pasir perekat. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

Pola busa (model cor) dikubur dan dipadatkan dalam pasir kering seperti sebelumnya.

Pola sariawan dan riser diposisikan sedemikian rupa sehingga bagian atasnya menonjol di atas permukaan kotak pasir.

Film plastik diletakkan mendatar di atas kotak pasir, dengan pola sariawan dan riser yang menyembul melalui film.

Sebuah cincin dari pasir pengikat (perekat) ditempatkan di sekitar setiap pola sariawan/riser yang menonjol di atas film dan diratakan dengan sekop. Cawan tuang kemudian dipasang di atas sariawan.

Terakhir, kotak vakum disegel dan dihubungkan ke pompa vakum seperti sebelumnya.

Konfigurasi ini memastikan bahwa rongga cetakan tetap tertutup secara efektif selama pembakaran dan penuangan. Dengan sariawan dan riser yang menerobos film dan diikat oleh pasir, tekanan di dalam dan di luar rongga tetap seimbang, bahkan setelah busa habis. Dengan kata lain, perbedaan tekanan udara di seluruh cetakan berubah sangat sedikit selama penuangan, sehingga pembacaan pengukur vakum tetap akurat dan stabil. Selain itu, setelah pasir pengikat mengeras, pasir ini menahan film dengan kuat pada permukaan pola, mencegah "tiga kebocoran" (udara, pasir, atau logam). Akibatnya, cetakan sekarang berperilaku seperti cangkang tertutup: busa terbakar ke dalam rongga kecil yang berventilasi baik, bukannya labu yang terbuka lebar. Dalam praktiknya, pengemasan yang lebih baik ini nyaris meniadakan keruntuhan cangkang dan cacat pengecoran.

Kesimpulan

Singkatnya, pengecoran cangkang busa yang hilang adalah metode pengecoran presisi yang menjanjikan yang menggabungkan keakuratan pengecoran investasi dengan kesederhanaan dan fleksibilitas pola busa yang hilang. Keuntungan utamanya adalah menghilangkan cacat karbon, menghasilkan coran yang superior, sementara tantangan utamanya adalah mencegah keruntuhan cetakan di bawah vakum. Teknik pengemasan yang ditingkatkan - gerbang yang menonjol melalui film dan memperkuatnya dengan pasir perekat - secara efektif menstabilkan tekanan cetakan selama pembakaran. Inovasi ini "mengatasi kekurangan asli, menghilangkan keruntuhan kotak, dan menjamin kualitas pengecoran". Hasilnya, proses ini menghasilkan coran berkualitas tinggi yang andal dengan tingkat skrap yang berkurang. Penyempurnaan tersebut sangat meningkatkan kegunaan praktis pengecoran cangkang busa yang hilang untuk memproduksi komponen berdinding tipis yang kompleks dengan presisi tingkat pengecoran investasi.

Hangzhou Ouchen Technology Co., Ltd adalah produsen terkemuka yang berspesialisasi dalam peralatan canggih untuk industri pengecoran busa yang hilang. Sistem kami menggabungkan otomatisasi PLC yang canggih, pemantauan jarak jauh, dan kemampuan beradaptasi modular-menjadikannya ideal untuk proses pengecoran cangkang busa yang hilang seperti dijelaskan di atas. Baik Anda meningkatkan skala untuk produksi bervolume tinggi atau meningkatkan integritas pengecoran yang kompleks, solusi terintegrasi kami menghilangkan cacat karbon dan mencegah keruntuhan cetakan dengan keandalan yang tak tertandingi.

Siap Meningkatkan Pengecoran Anda?
Bermitra dengan Ouchen untuk memodernisasi operasi pengecoran Anda. Hubungi kami hari ini untuk mempelajari bagaimana peralatan area putih cerdas kami dapat meningkatkan stabilitas produksi Anda, meminimalkan cacat, dan mengurangi biaya.