יציקת שעווה אבודה: טכנולוגיה, יתרונות וחסרונות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

השימוש במודלים של השקעה הוא שיטה פופולרית למדי לייצור יציקה. השיטה נבדלת במורכבות התהליך הטכנולוגי ובעלויות עבודה גבוהות לתהליכי הכנה. לכן, הוא משמש כאשר יש צורך לצפות במדויק את הממדים ולהבטיח איכות גבוהה של פני השטח של החלקים. כך יוצקים להבי טורבינה וכלים בעלי ביצועים גבוהים, שיניים תותבות ותכשיטים, כמו גם פסלים בעלי תצורה מורכבת. המהות של יציקת שעווה אבודה היא שהתבנית ליציקה היא מקשה אחת, הדגם של חומרים נמסים נמוכים אינו מוסר במהלך היציקה, אלא נמס. זה מבטיח שמירה קפדנית על מידות והקלה. מתכת מוזגת לתוך החלל שנותר מהדגם. עם סיום הקירור, התבנית נהרסת ומסירים את המוצר. בעת יציקת סדרות גדולות, עלות המוצר מופחתת.

הטבות של השיטה

היתרון העיקרי של יציקת השקעה הוא הדיוק של העברת עובש וחספוס נמוך של פני השטח. בנוסף, הטבות נוספות זמינות:

• ייצור חלקי סגסוגת בעיבוד קל זמין.
• מפחית את הצורך בעיבוד עיבוד נוסף.
• יצוקים מוצרים שאחרת היו צריכים להרכיב חלקים ולהרכיב אותם יחד.
• עם סדרות גדולות מושגת הפחתה בעוצמת העבודה הספציפית (למוצר אחד) ובעלותה.
• אפשרות למיכון ואוטומציה חלקית של פעולות ההכנה של היציקה עצמה.

יתרונות אלו הופכים את השיטה לאחת הפופולריות והמשמשות ביותר במטלורגיה של ימינו, במיוחד בשילוב עם שיטות יציקה פרוגרסיבית מודרניות.

חסרונות של ליהוק השקעה

היתרונות הבלתי מעורערים של השיטה, כך נראה, היו צריכים להבטיח את הדומיננטיות שלה בין השיטות האחרות. עם זאת, למרות הפופולריות של שיטת יציקת ההשקעה, החסרונות מנעו את אימוצה הנרחב. החיסרון העיקרי הוא המורכבות של התהליך הרב-שלבי. זה דורש ציוד טכנולוגי מורכב ויקר למדי לשלבי ההכנה. עבור מוצרים פשוטים המיוצרים באצוות קטנות, לשיטה זו עלות גבוהה יותר.

ליישום חסכוני של יציקת השקעה, מושווים היתרונות והחסרונות של השיטה, ההחלטה עלבחירתו נלקחת על בסיס הערכה של יחס מחיר / איכות. לכן, הוא משמש בעיקר למוצרים הקריטיים והיקרים ביותר שקשה להשיגם בכל דרך אחרת, כמו להבי טורבינה, פסלים, כלים מהירים ועוד. תחום יישום נוסף הוא יציקות בקנה מידה גדול, ב. אשר אפקט קנה המידה מאפשר להשיג הפחתת עלויות משמעותית

Technology

טכנולוגיית יציקת השקעות היא תהליך ייצור רב-שלבי שדורש עבודה יחסית. בשלב הראשון נעשה דגם מאסטר, הוא יהפוך לסטנדרט לייצור דגמי עבודה לאחר שעבר את כל שלבי המוצר הסופי. לייצור דגם מאסטר, נעשה שימוש גם בהרכבי מודל מיוחדים וגם בקומפוזיציות מסורתיות - גבס או עץ. החומר של הדגם הראשי צריך לשלב חוזק וקלות עיבוד.

יתרה מכך, טכנולוגיית יציקה להשקעה מספקת יצירת תבנית שלתוכה ייוצקו כל הדגמים הפועלים. תבניות עשויות גבס, גומי, סיליקון, לעתים רחוקות יותר מתכת. מבחינה מבנית, זה חייב להיות בהכרח ניתן להסרה ומיועד לשימוש חוזר. ממלאים את התבנית בהרכב דגם, לאחר שהתקשה מפרקים אותה ומוציאים את הדגם הפועל הבא.

כאשר מייצרים חלקים ייחודיים או ריצות קטנות, מדלגים על שלבי יצירת פריסת מאסטר ותבנית, ומתבצעת פריסה (או כמה) על ידי יציקת החומר באופן ידני.

השלב הבא בתהליך יציקת ההשקעה הואייצור סביב הפריסה (או גוש הפריסות) של תבנית היציקה. מטריצות אלו מבחינה מבנית כבר בלתי ניתנות להפרדה וחד פעמיות, מה שמאפשר להגיע לשמירה קפדנית על מידות וחספוס המוצר. בתעשייה המודרנית משתמשים בשני סוגי תבניות - תבניות חול-חרס מסורתיות ליציקה לאדמה ותבניות קונכיות - לייצור חלקים מדויקים ויקרים.

לאחר השלמת התבנית, הדגם מותך ממנו על ידי חימום או ניפוח בקיטור מחומם. צורות מעטפת מתחזקות בנוסף על ידי חימום עד 1000 ˚С.

השלב האחרון של התהליך כולל את יציקת המוצר בפועל, קירור שלו בתנאים טבעיים או בשיטה מיוחדת בטרמוסטט, הרס העובש וניקוי המוצר. השיטה מאפשרת להשיג יציקות איכותיות במשקל של ממספר גרמים ועד עשרות קילוגרמים.

הרכבי דגמים

החומר לייצור הפריסה חייב להיות בעל תכונות מסוימות. זה צריך לכלול מאפיינים כמו:

• פלסטיות בשלב המוצק. יש צורך לחזור במדויק על צורת המוצר העתידי ולתקן אותה במידת הצורך.
• כוח. הדגם חייב לעמוד ללא דפורמציה בתהליך של יצירת צורה סביבו.
• Fusible. עיבוד דגם לא צריך לדרוש הרבה זמן ואנרגיה.
• נזילות מותכת. הקומפוזיציה צריכה לחדור בקלות לתוך כל השקעים ופרטי התבליט, תוך חזרה בדיוק על קווי המתאר של הפרט העתידי.
• כלכלה. חשוב במיוחד להפקת סדרות גדולות.

להרכבי דגם, בדרך כלל משתמשים בתערובת של סטארין ופרפין. חומרים אלה משלימים בהצלחה זה את הפרמטרים של זה, ומפצים על נקודת ההיתוך הבלתי מספקת של פרפין והצמיגות המוגזמת של הסטארין.

קומפוזיציות המבוססות על שעוות ליגניט פופולריות לא פחות בתעשייה. המאפיינים העיקריים שלו הם עמידות ללחות, חוזק ויכולת ליצור ציפויים חלקים מאוד, דבר בעל ערך במיוחד עבור דוגמנות המוצר.

נעשה שימוש גם בתרכובות המורכבות מתערובת של שעוות פחם חומות, פרפין וסטארין.

יצירת עובש

ליצור מוצרים ייחודיים, מכינים פריסה על ידי חיתוך חתיכת חומר דגם באופן ידני או לפי תבניות. מודלים בצורה של גופי מהפכה נעשים גם על מחרטות. לאחרונה, השיטה של הדפסת דגמים בתלת מימד הפכה לנפוצה יותר ויותר. זה מתאים גם לפריסות בודדות וגם לסדרות קטנות.

העלות של מדפסת תלת מימד תעשייתית מודרנית עדיין גבוהה, אך בשל קלות ההגדרה מחדש ממוצר אחד למשנהו, היא יכולה להפוך לכלי יעיל לייצור מודלים במקרה של מספר רב של הזמנות סדרות קטנות הטרוגניות.

על מנת ליצור מספר רב של פריסות זהות, מטריצה עשויה מגבס, גומי, סיליקון או מתכת. פריסות עבודה מיוצרות, בתורן, על ידי יציקה לתוך מטריצה. לפי התכנון, התבנית חייבת להיות מתקפלת כדי להבטיח את האפשרות לייצר מספר נתון של דגמים.החומר הנבחר צריך גם לספק הזדמנות כזו, לכן מוטלות עליו דרישות כאלה כמו חוזק, צפיפות, חספוס נמוך ואינרטיות כימית ביחס לפריסה. חומר העובש חייב להיות גם היצמדות מינימלית לדגם כדי להבטיח שניתן להסיר בקלות את הדגמים המוגמרים ולהקפיד על מידות. תכונה חשובה של התבנית היא חוזקה ועמידות בפני שחיקה, במיוחד לסדרות גדולות.

ייצור דגמים ובלוקים

שיטה בשימוש נרחב לייצור דגמי השקעה היא יציקתם בלחץ נמוך לתוך תבניות. הזרקת התערובת הנוזלית מתבצעת הן באופן ידני, באמצעות מזרקי בוכנה, והן במגדשי-על מכניים, הידראוליים או פנאומטיים. במקרה של שימוש בשעווה פחם חומה, יש צורך לחמם את הצינורות לאספקת ההרכב בשל הצמיגות הגבוהה שלו. דגמי פוליסטירן מורחב מיוצרים בשיחול במכונות יציקה אוטומטיות.

כדי להגביר את היעילות הכלכלית ולהפחית את עוצמת העבודה במקרה של ייצור סדרתי של יציקות קטנות, הפריסות שלהם משולבות בלוקים. מערכות השער נוצרות מעל הבלוקים על ידי הצמדת פריסות בודדות לפתחים באמצעות מלחם ידני. במקרה של יציקות בודדות או סדרות קטנות, הדגמים מיוצרים בעבודת יד.

בעת יצירת מערכות שערים, יש צורך להבטיח זרימה לא סוערת של ההיתוך, מילוי אחיד של כל מרכיבי המטריצה. כאשר ממלאים טופס מ-PGS, עליך גם לעקוב אחר המילוי האחיד של כולםפתחים בין פתחים ומניעת נזק.

הכנת תבנית

בשיטת יציקת ההשקעה הנבדקת, ישנם שני סוגים עיקריים של תבניות:

• תערובות חול-חימר (SGM).
• Shell.

תבניות ליציקת שעווה מאוזנת משמשות בעיקר בייצור סדרות קטנות של מוצרים שאינם דורשים דיוק גבוה במיוחד. תהליך הייצור שלהם הוא די עתיר עבודה ודורש מיומנויות גבוהות ולעתים קרובות ייחודיות של מעצבים ומעצבים. מיכון חלקי מתאים רק לפעולות מסוימות, כמו הכנה ומילוי של חול היציקה, הידוק שלו.

תבניות מעטפת, לעומת זאת, משמשות לייצור חלקים הדורשים דיוק ייצור מיוחד. תהליך ייצורם מורכב וארוך יותר, אך הוא מתאים יותר למיכון.

ליהוק קרקע

זוהי השיטה המוקדמת ביותר לעיבוד מתכות שהאנושות שולטת בה. זה נשלט על ידי אבותינו בו זמנית עם תחילת השימוש במוצרי מתכת ככלי נשק, כלים או כלים, כלומר לפני כ -5,000 שנה. מתכת מותכת מוזגת לתוך מטריצה מוכנה מתערובת של חול וחימר. המקומות המוקדמים ביותר לעיבוד מתכות פשוט התעוררו שם משקעים של מתכות בצורה של נאגטס ומניחים היו ממוקמים בקרבת מקום. דוגמה טיפוסית היא מפעל קאסלי באורל, המפורסם בעולם בשל יציקת תחרת הברזל שלו.

שיטת יציקת ההשקעה משמשת לייצור מוצרי מתכת - הן ברזליות והןצבעוני. ורק למתכות שמציגות נטייה מוגברת להגיב בשלב הנוזלי (כגון טיטניום), יש צורך ליצור מטריצות מהרכבים אחרים.

תהליך הייצור של הליהוק ב-PGS מורכב מהשלבים הבאים:

• ייצור דגמים;
• הכנת הבקבוק;
• מילוי ודחיסה של התערובת בבקבוק;
• יציקת מתכת;
• הסרה וניקוי של היציקה.

טופס מאת ASG - לשימוש חד פעמי. כדי לקבל את המוצר המוגמר, זה יצטרך להיות שבור. יחד עם זאת, רוב התערובת זמינה לשימוש חוזר.

קומפוזיציות של חולות קוורץ בעיקר בגדלים שונים של גרגרים וחרסיות פלסטיק, שתכולתם נעה בין 3 ל-45 אחוזים, משמשים כחומרים ל-ASG. כך, למשל, מייצרים יציקות אומנות באמצעות תערובת עם תכולת חימר של 10-20%, עבור יציקות גדולות במיוחד, תכולת החימר מותאמת ל-25%.

נעשה שימוש בשני תתי סוגים:

• תערובות מול. הם ממוקמים על פני השטח הפנימיים של התבנית ומקיימים אינטראקציה עם המתכת המותכת. הם חייבים להיות עמידים בחום, מסוגלים לא להיהרס על ידי הפרשי טמפרטורה והלחצים הנובעים מכך. לתערובות אלה יש גרגר עדין כדי להעביר בקפידה את הפרטים של פני השטח. גם היכולת של התערובת להעביר גז משמעותית מאוד.
• תערובות מילוי. הם משמשים למילוי חוזר בין השכבה הפונה לדפנות הבקבוק. הם חייבים לעמוד במשקל המתכת שנשפכה, לשמור על צורת המוצר ולתרום להסרה בזמן ומוחלט של גזים. מיוצר מדרגות זולות יותר של חול,לשימוש חוזר.

אם גזי היציקה אינם בורחים דרך המוני חול היציקה, אלא דרך מערכת השער, נוצרים פגמים ביציקה, המובילים לנישואין.

הטכנולוגיה המסורתית של יציקה לאדמה מומחשת בפירוט בסרטו של א.טרקובסקי "אנדרי רובלב". בסיפור הקצר "הפעמון", הצעיר בוריסקה, בנו של מאסטר שנפטר, עומד בראש ארטל יציקה ויוצק פעמון כנסייה.

הליהוק של מעטפת

שיטת יציקת ההשקעה בתבניות מעטפת מאופיינת בהעברת מידות המוצר בצורה מיטבית וחספוס משטח נמוך. הדגם עשוי מתרכובות מתמזגות, כגון שעוות פחם חומות. גם בבתי היציקה משתמשים באופן נרחב בהרכב של פרפין-סטארין בשיעורים שווים. במקרה של יציקות בגדלים גדולים, מלחים כלולים בחומר הדגם כדי להגן על הדגם מפני דפורמציה. על ידי טבילה בתמיסה, הדגם מכוסה ב-6-10 שכבות עם מתלה בטמפרטורה גבוהה.

סיליקטים שעברו הידרוליזה פועלים כחומר מקשר, גבישי אלקטרוקורונדום או קוורץ נלקחים כמתזה עמידה בחום. חומרי עובש מעטפת מאופיינים בחוזק גבוה, היגרוסקופיות נמוכה ובחדירות גזים מצוינת.

הפריסה מיובשת באווירה של אמוניה גזית. בשלב הבא, התבנית מחוממת ל-120 ˚C כדי להסיר את דגם הפרפין. את שאריות התערובת מסירים באדים מחוממים בלחץ גבוה. לאחר מכן, התבנית נשרטה בטמפרטורות של עד 1000 ˚С, מה שמוביל לקיבוע הסופי שלה ולהסרה של חומרים,שעלולים להשתחרר כגזים במהלך תהליך היציקה.

הקליפה מונחת במעין צלוחית, המכוסה ביריית פלדה. זה עוזר לשמור על התצורה בעת מילוי התבנית בהמסה ובמקביל משפר את התנאים לקירור היציקה. את ההמסה יוצקים לתבניות מחוממות ל-1000 ˚С. לאחר קירור המוצר לפי תוכנית מיוחדת בטרמוסטט, התבנית נהרסת, מסירים ומנקים את היציקה.

היתרון העיקרי של שיטת יציקה זו הוא דיוק מימדים גבוה וחספוס משטח נמוך.

יתרונות נוספים של השיטה:

• יציקת חלקים מסגסוגות שקשה לעיבוד.
• יציקת פריטים שאחרת היו צריכים להיות יצוקים בחתיכות ואז להרכיב אותם בחזרה.

החסרונות של שיטת יציקת השקעה זו הם ניצול נמוך של מתכות ועצימות עבודה מוגברת.

ליהוק מדויק

יציקת השקעה מדויקת - זה השם שניתן גם לטכנולוגיה וגם למוצר הסופי עצמו. הדיוק הגבוה של היציקה מובטח על ידי העובדה שבמהלך הכנת התבנית אין צורך לחלץ ממנה את דגם המוצר. כשמשתמשים בשיטה המסורתית, ייצור מטריצת יציקה הוא תהליך רב-שלבי מורכב ואורך זמן רב. זה נכון במיוחד במקרה של יציקת חלקים בעלי תצורה מורכבת, עם שקעים, שקעים וחללים פנימיים.

לדוגמה, בעת יציקת אגרטל מברזל יצוק או נחושת עם קימור משטח משתנה, אתה צריך להשתמש בהרבה טריקים. כן, קודם כלהחצי התחתון של הבקבוק ממולא, ואז הדגם מוסר, הופכים את החצי העליון נגח. הדגם צריך להיות מורכב, ידיות האגרטל עשויות משני אלמנטים, הם נשלפים החוצה דרך חלל הדגם בשני שלבים - תחילה האלמנט התחתון, ולאחר מכן העליון. כל הסיבובים והגרירות הרבים הללו לא יכולים להשפיע לטובה על שלמות משטח התבנית ובסופו של דבר על דיוק השמירה על ממדי היציקה ואיכות פני השטח שלה. בנוסף, נותרה בעיית ההתאמה המדויקת של חלקי הצלוחיות והצמדתם מאובטחת זה לזה.

הפקת יציקת השקעה נטולת חסרונות אלו, היא אינה מצריכה מודלים מוכשרים כל כך ומפחיתה משמעותית את עוצמת העבודה של פעולות קדם-יציקה. זה בולט במיוחד עם ריצות גדולות של ליהוקים.

השיטה מאפשרת להגיע לדרגת דיוק 2-5 לפי GOST 26645-85. זה מאפשר ליצוק מוצרים בעלי דיוק גבוה כגון להבי טורבינה, כלי חיתוך, לרבות חותכי כרסום ומקדחים בעלי ביצועים גבוהים, סוגריים בעלי עומס קריטי, חלקים קטנים בעלי עומס גבוה של כלי רכב, מכונות ומנגנונים מורכבים אחרים.

דיוק מימדי גבוה ודרגת משטח גבוהה ממזערים את הצורך בעיבוד נוסף של היציקה, מה שחוסך מתכת ומפחית את עלויות הייצור.

ציוד

ציוד היציקה להשקעה הנדרש הוא מגוון ומורכב. ארגונים משלבים אותם למתחם אחד ומתואם היטב,מאורגן כאתר, סדנה או הפקה נפרדת.

הרכב המתחם תלוי בקנה המידה של הייצור, גודל, תצורה ותפוצה של יציקות.

לכן, בייצור תותבות ותכשיטים, הציוד יכלול:

• דגם table;
• תנור עם תרמוסטט;
• סט של אזמלים ומריתים לתיקון צורת הדגם;
• לוח יוצר;
• flask;
• מיכלים לאחסון והכנת חול דפוס;
• סט של כלי מכבש חול;
• כור היתוך להתכת מתכת;
• מלקחיים;
• פטיש לשבירת התבנית.

מתחם הייצור הזה יכול להתאים בקלות על שולחן אחד ובארון אחד. אם מתוכנן ייצור המוני, למשל, יציקות אלומיניום - חלקי מכשיר, אזי יידרש ציוד עבור:

• עיצוב ויציקת תבניות קרמיקה;
• טפסים ייבוש;
• המסת חומר הדגם והנחת שכבה עמידה בחום;
• ניקוי יציקות מחומר דפוס.

ולבסוף, הציוד בפועל של מתחם היציקה, שנועד להשיג נמס ולצקת אותו לתבנית. זה יכול להיות ציוד ליהוק:

• תחת לחץ נמוך;
• צנטריפוגלי;
• בדרך הכבידה הרגילה.

מכונות הזרקה ויציקה צנטריפוגלית הן מכונות נפרדות ממוכנות ואוטומטיות במיוחדמתחם ייצור, מבודד מאווירת החנות. הם ממזערים עבודת כפיים וחשיפה אנושית לתנאים מזיקים. תאים אטומים בהם ממוקמים המתחמים מספקים לכידה וטיהור מלאים של גזי פליטה, מה שמגביר משמעותית את הידידותיות הסביבתית של המיזם.

יציקת שעווה אבודה היא בעלת פוטנציאל די גבוה לפיתוח, במיוחד בשילוב עם טכניקות מתקדמות לייצור ויציקה של תבניות.