Giới thiệu về Lost Foam Shell Casting Method

Phương pháp đúc vỏ bọt bị mất là một sự lai của đúc đầu tư (vỏ) và đúc bọt bị mất (mẫu hơi hơi)Trong quá trình này, một mẫu bọt có thể mở rộng (thường là EPS) được phủ bằng lớp phủ gốm chống nhiệt độ cao (chống cháy) và nướng để hình thành một vỏ cứng trên bọt. Mô hình bọt được phủ được đặt trong một hộp khuôn cát khô và một chân không (áp suất âm) được vẽ.

Trước khi đổ, mẫu bọt được cháy (thường ở sprue), để bọt bị đốt cháy, để lại một vỏ gốm rỗng bên trong cát. Kim loại tan chảy sau đó được đổ vào khoang sơ tán. Kết quả là đúc chính xác cao (so sánh với đúc đầu tư về chất lượng bề mặt) với hầu như không có khuyết tật liên quan đến cacbon từ bọt. Quá trình tổng thể - từ chế tạo mẫu thông qua đổ - đơn giản, hiệu quả và chi phí thấp, và về cơ bản có thể sử dụng cùng thiết bị như đúc bọt bị mất thông thường. Chỉ có một bước bổ sung (cháy bọt) được thêm ngay trước khi đổ, và không cần thay đổi công cụ đặc biệt.

Mô tả quy trình

Quá trình điển hình bao gồm một số bước chính:

Sản xuất mẫu: Một mẫu bọt được thực hiện theo hình dạng chính xác và kích thước của đúc mong muốn. Nhiều lớp sơn chống lửa được áp dụng trên bề mặt của mẫu và khô (thường trong lò) để tạo thành một vỏ mỏng, cứng. Vỏ này sẽ phục vụ như khuôn đúc một khi bọt được loại bỏ.

Đóng gói khuôn: Mô hình bọt được phủ được đặt trong một hộp khuôn cát khô. Cát được rung hoặc đâm để nén nó một cách thoải mái xung quanh mô hình. Sau đó các mẫu hệ thống cửa (sprue và riser) được định vị: chúng được chôn trong cát để đỉnh của chúng ở hoặc ngay trên bề mặt khuôn. Hộp khuôn sau đó được bao phủ bằng một bộ phim nhựa (tấm niêm phong) phẳng trên cùng.

Lắp đặt cửa và chân không: Với phim ở vị trí, dải đất sét (cát dính) được sắp xếp xung quanh mở cửa đổ và cốc đổ (cốc sprue) được gắn vào bên ngoài. Cuối cùng, hộp cát được niêm phong và kết nối với một máy bơm chân không, sơ tán nội thất đến áp suất âm cần thiết.

Sau các bước này, khuôn đóng gói đã sẵn sàng để đổ. Mô hình bọt (và bất kỳ bọt nào trong cửa) được cháy (thường từ cốc sprue) dưới chân không. Bọt cháy ra nhanh chóng, và khí thải được hút ra bởi hệ thống chân không. Một khi hầu hết bọt đã biến mất (thường 90% bị đốt cháy), kim loại nóng chảy được đổ vào khoang. Vỏ gốm bây giờ hỗ trợ kim loại, và đúc cứng rắn với hình dạng chính xác của mẫu bọt ban đầu.

Lợi thế và nhược điểm

Quá trình đúc vỏ bọt mất cung cấp lợi ích đáng kể. Bằng cách loại bỏ mẫu bọt trước khi làm đầy kim loại, nó hầu như loại bỏ các "khiếm khuyết carbon" vốn có trong đúc bọt bị mất thông thường. Những khuyết tật này (từ carbon còn lại bởi bọt) bao gồm carbon dư thừa trong đúc, bao gồm nếp nhăn bề mặt, thành phần hợp kim không đồng đều, hạt thô, vùng bề mặt cứng / giòn và độ xốp.

Loại bỏ các nguồn carbon này tạo ra đúc tuyệt vời với chất lượng nội bộ và bề mặt được cải thiện. Trong thực tế, đúc được sản xuất bằng phương pháp này có thể tiếp cận mức độ chất lượng đúc đầu tư, trong khi vẫn cho phép hình học lớn và phức tạp với chi phí tương đối thấp.

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những thách thức. Quá trình này nhạy cảm với điều kiện chân không. Một chân không ban đầu đủ cao (ví dụ: > 0,06)   Áp suất âm MPa) phải được thiết lập trước khi bọt đốt cháy để đảm bảo rằng một chân không khiêm tốn (≈0,02 MPa) vẫn còn sau khi đốt cháy. Nếu chân không ban đầu là quá thấp, bọt đốt ra gây mất nhanh chóng chân không và khuôn sụp đổ.

Ngược lại, nếu chân không quá cao, các khuyết tật khác như cát dính hoặc độ xốp trong đúc có thể xảy ra. Ngoài ra, khi mô hình bọt được tiêu thụ, phim nhựa (che khuôn) có thể đốt qua ở giao diện sprue hoặc riser, cho phép không khí hoặc cát rò rỉ vào. Mất áp suất đột ngột này ("ba rò rỉ" cát, không khí hoặc kim loại) có thể khiến khuôn sụp đổ hoặc mắc kẹt cát trong đúc. Trong thực tế, các yếu tố này có thể làm cho quá trình không ổn định mà không có các biện pháp chống lại bổ sung.

Sự sụp đổ vỏ: Nguyên nhân và phân tích

Một khuyết tật quan trọng trong đúc vỏ bọt bị mất là shell sụp đổ (còn được gọi là khuyết tật ghế sofa). Sự sụp đổ thường xảy ra trong đúc lớn hoặc các phần có khoang kín, thường trong khi đổ hoặc cứng rắn. Nguyên nhân chính bao gồm:

"Flash flow" kim loại tan chảy. Trong khi đổ, một phần kim loại có thể chuyển hướng dưới các lực bên ngoài và vượt qua một số khu vực của khoang. Nói cách khác, một số kim loại chảy qua khu vực dự định và để lại một số khối lượng khoang không đầy. Hiệu ứng "dòng chảy flash" này có nghĩa là cấu trúc cát được tải không đồng đều, làm tăng nguy cơ sụp đổ ở các khu vực không tải.

Sức mạnh lớp phủ không đủ. Trước khi cháy hết, mô hình bọt đệm kim loại đến và bảo vệ cát. Sau khi loại bỏ bọt, khuôn cát chỉ phải được hỗ trợ bởi lớp phủ cứng. Nếu lớp phủ thiếu khả năng chống cháy hoặc độ bền nhiệt độ cao, nó không thể hỗ trợ đầy đủ trọng lượng và xói mòn của dòng kim loại. Trong trường hợp đó, kim loại nóng có thể xói mòn và làm suy yếu cát xung quanh tại địa phương, khiến nó sân vào. Điều này đặc biệt có khả năng gần các cổng bên trong lớn hoặc các phần mỏng, nơi vỏ hỗ trợ đang chịu tải kim loại nặng.

Tiến hóa khí quá mức. Đốt ra một mẫu bọt dày dưới chân không tạo ra một khối lượng lớn khí đột nhiên. Nếu các lỗ thông gió của khuôn (và công suất bơm chân không) không thể theo kịp với việc tạo khí nhanh chóng này, áp suất sẽ tăng lên. Trong trường hợp tồi tệ nhất, khí bị mắc kẹt có thể gây nổi hoặc vỡ cấu trúc khuôn. Không đủ thông gió hoặc công suất bơm do đó có thể trực tiếp dẫn đến sự sụp đổ vỏ trong khi bị cháy.

Trong thực tế, một khi bọt được cháy, khuôn chân không thông thường (phim nhựa che một hộp chân không) có xu hướng thất bại. Phim thường cháy qua xung quanh sprue hoặc riser, gây ra chân không giảm đột ngột và tạo ra một sự mất cân bằng áp suất lớn giữa bên trong và bên ngoài của khuôn. Sự gia tăng áp suất này có thể dễ dàng sụp đổ vỏ. Một người có thể cố gắng bù đắp bằng cách thiết lập một chân không ban đầu rất cao (ví dụ -0,07).   MPa), nhưng trong các thí nghiệm điều này thường giới thiệu các vấn đề mới (ví dụ: độ xốp khí) và khó kiểm soát. Nói tóm lại, chỉ cần điều chỉnh chân không đã chứng minh không đáng tin cậy để ngăn chặn sự sụp đổ.

Phương pháp đóng gói mô hình cải thiện

Để giải quyết vấn đề sụp đổ, quy trình đóng gói mẫu được sửa đổi để khuôn vẫn được niêm phong tốt ngay cả sau khi bọt cháy ra. Trong phương pháp được cải thiện, các mẫu cửa được sắp xếp để nổi ra thông qua phim niêm phong và được củng cố bằng cát dính. Các bước như sau:

Mô hình bọt (mô hình đúc) được chôn và nén trong cát khô như trước.

Các mẫu sprue và riser được định vị để đỉnh của họ nổi lên trên bề mặt hộp cát.

Phim nhựa được đặt phẳng trên hộp cát, với các mẫu sprue và riser đâm xuyên qua phim.

Một nhẫn của kết dính (dính) cát được đặt xung quanh mỗi mẫu sprue / riser nổi lên trên đỉnh của phim và tròn mịn. Cốc đổ sau đó được lắp đặt trên sprue.

Cuối cùng, hộp chân không được niêm phong và kết nối với máy bơm chân không như trước.

Cấu hình này đảm bảo rằng khoang khuôn vẫn được niêm phong hiệu quả trong khi bị cháy và đổ. Với sprue và riser phá vỡ qua phim và liên kết bởi cát, áp suất bên trong và bên ngoài khoang vẫn cân bằng, ngay cả sau khi bọt được tiêu thụ. Nói cách khác, sự khác biệt áp suất không khí trên khuôn thay đổi rất ít trong khi đổ, vì vậy việc đọc máy đo chân không vẫn chính xác và ổn định. Hơn nữa, một khi cát liên kết cứng, nó giữ vững màng chống lại bề mặt mô hình, ngăn chặn "ba rò rỉ" (không khí, cát hoặc kim loại). Trên thực tế, khuôn bây giờ hành vi như một vỏ đóng: bọt cháy ra thành một khoang nhỏ, thông gió tốt hơn là một bình mở rộng. Trong thực tế, đóng gói cải thiện này gần như loại bỏ sự sụp đổ vỏ và khuyết tật đúc.

Phần kết luận

Tóm lại, đúc vỏ bọt mất là một phương pháp đúc chính xác hứa hẹn kết hợp độ chính xác của đúc đầu tư với sự đơn giản và linh hoạt của các mẫu bọt mất. Lợi thế chính của nó là loại bỏ các khuyết tật carbon, tạo ra đúc vượt trội, trong khi thách thức chính của nó là ngăn chặn sự sụp đổ khuôn dưới chân không. Kỹ thuật đóng gói được cải thiện - cổng nổi ra qua phim và tăng cường chúng bằng cát dính - ổn định hiệu quả áp suất khuôn trong khi bị cháy. Sự đổi mới này "vượt qua những thiếu sót ban đầu, loại bỏ sự sụp đổ hộp và đảm bảo chất lượng đúc". Kết quả là, quy trình đạt được đúc chất lượng cao đáng tin cậy với tỷ lệ phế liệu giảm. Sự tinh chế như vậy tăng cường đáng kể tiện ích thực tế của đúc vỏ bọt bị mất để sản xuất các bộ phận phức tạp, tường mỏng với độ chính xác cấp độ đúc đầu tư.

Công ty TNHH Công nghệ Hàng Châu Ouchen là một nhà sản xuất hàng đầu chuyên về thiết bị tiên tiến cho ngành công nghiệp đúc bọt bị mất. Hệ thống của chúng tôi kết hợp tự động hóa PLC tiên tiến, giám sát từ xa và khả năng thích ứng mô-đun - làm cho chúng lý tưởng cho quá trình đúc vỏ bọt bị mất được mô tả ở trên. Cho dù bạn’ re mở rộng cho sản xuất khối lượng cao hoặc cải thiện tính toàn vẹn của đúc phức tạp, các giải pháp tích hợp của chúng tôi loại bỏ các khiếm khuyết carbon và ngăn chặn sự sụp đổ khuôn với độ tin cậy vô cùng.

Sẵn sàng nâng cấp Foundry của bạn?
Đối tác với Ouchen để hiện đại hóa hoạt động đúc của bạn. Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để tìm hiểu cách thiết bị khu vực trắng thông minh của chúng tôi có thể tăng cường sự ổn định sản xuất của bạn, giảm thiểu lỗi và giảm chi phí.