Lost Foam Casting: Et gjennombrudd i tradisjonell presisjonsstøpsprosess

1. Konseptanalyse
Mistet skumstøping (LFC), også kjent som full mold støping eller fordampning av mold, er en revolusjonerende presisjonsstøpsprosess. Kjernen er å bruke skumplast (vanligvis polystyren EPS eller kopolymer STMMA) for å lage en presis form (dvs. "skummønster") som er nøyaktig samme form som den endelige støpingen. Under helningsprosessen kontakter den høye temperaturen smeltet metall skumformen og får den til å raskt fordampe og forsvinne. Det smeltede metallet opptar deretter sin plass, og ønsket støping er direkte oppnådd etter avkjøling og størkning. "Forsvinningen" av skumformen under hele prosessen er den viktigste egenskapen og opprinnelsen til navnet.

2. detaljert forklaring av hele prosessen

Mold design og produksjon:
Tredimensjonal design basert på støpingstegningen, nøyaktig beregning av krympingstall.
Den nødvendige skumformingen (eller muggkombinasjonen) produseres ved hjelp av CNC -maskinering eller mold skummingstøping.
Forberedelse av skummønster:
Materiale: Bruk hovedsakelig pre-fottamed EPS (utvidbare polystyren) perler eller STMMA (styren-metylmetakrylat kopolymer) perler. STMMA kan redusere svarte karbonfeil og har en bredere applikasjon.
Molding: Fyll perlene i en aluminiumslegeringsform med et hulrom, pass damp til varme, perlene utvides, smelter sammen, fyll hulrommet og danner et tett skummønster etter avkjøling. Komplekse støpegods krever liming og montering av flere mønsterkomponenter (ved hjelp av spesiell varm smelte lim).
Mønsterklyngemontering:
Bind flere skummønstre (inkludert skjenkingssystem og stigeresystem) i en hel "mønsterklynge". Utformingen av skjenkingssystemet er avgjørende og påvirker direkte fylling og forgasning.
Malingbelegg:
Formål: Forbedre styrken og overflatebehandlingen på mønsteret; danne et isolerende lag for å forhindre at metallvæsken trenger inn i den tørre sanden; Gi en pustende kanal for at skumgassifiseringsproduktet skal slippes ut.
Maling: For det meste vannbaserte ildfast belegg (for eksempel kvartspulver, bauxittpulver, glimmerpulver, etc. med permer og suspenderingsmidler).
Metode: Dyppbelegg, dusjbelegg eller spraybelegg, beleggtykkelsen (vanligvis 0,5-2 mm) og ensartethet må kontrolleres strengt og deretter tørket.
Tørr sand vibrasjonsstøping:
Sett den belagte mønsterklyngen i en spesiell sandboks som kan støvsuges.
Fyll ut tørr kvartssand eller annen ildfast sand (for eksempel edelstein) uten bindemiddel, tilsatt fuktighet og ensartet partikkelstørrelse.
Start vibrasjonsbordet slik at den tørre sanden kan fylles tett inn i alle hullene rundt mønsterklyngen under vibrasjon for å oppnå den nødvendige kompaktheten.
Helling:
Dekk toppen av sandboksen med plastfilm og støvsuger (hold vanligvis et negativt trykk på 0,025-0,05 MPa).
Under vakuumforhold, hell smeltet metall (ofte brukt støpejern, støpt stål, aluminiumslegering, kobberlegering, etc.) inn i skjenkingssystemet jevnt og kontinuerlig.
Høytemperaturen smeltet metall varmer raskt og fordamper skummønsteret, og den genererte gassen passerer gjennom porene mellom belegget og den tørre sanden og blir trukket ut av vakuumsystemet. Det smeltede metallet fyller hulrommet dannet fullstendig etter at skummønsteret forsvinner.
Kjøling og rengjøring av sandfjerning:
Støpingen er fullt avkjølt og størknet i sandboksen.
Fjern vakuumet og fjern den tørre sanden på toppen av sandboksen.
Hell eller løft ut støpet sammen med den innpakkede tørre sanden.
Gjennom flipp, vibrasjoner og andre metoder, skilles den tørre sanden automatisk fra støpet for å oppnå effektiv sandfall. Etter avkjøling og støvfjerning kan den tørre sanden resirkuleres nesten 100%.
Rengjøring: Fjern helling og stigeresystem, gjenværende maling, flashburrs osv. For å få den ferdige støpingen.
3. Kjernefunksjoner og fordeler

Høy presisjon og komplekse geometriske former:
Skumformer er enkle å behandle i ekstremt komplekse former (inkludert komplekse hulrom og buede overflater).
Ingen avskjedsoverflater er nødvendig, ingen form avsmaln (eller veldig liten avsmalning), høy dimensjonal nøyaktighet (opp til CT7-9-nivå), god overflateuhet (RA opp til 6,3-25μm).
Forenkle prosessen og redusere de totale kostnadene:
Utelate de komplekse prosessene som treform/metallformproduksjon, kjernefremstilling og boksemontering som kreves for tradisjonell sandstøping.
Ingen bindemiddel- og sandblandingsutstyr er påkrevd, og sandbehandlingskostnadene er ekstremt lave (tørr sand kan gjenbrukes gjentatte ganger).
Reduser behandlingsgodtgjørelse og spar metallmaterialer. Forkorte produksjonssyklusen, spesielt egnet for produksjon av små og mellomstore partier med komplekse deler.
Design fleksibilitet og integrasjon:
Integrert støping av flere stykker kan oppnås gjennom binding, noe som reduserer påfølgende monteringsprosesser.
Designfrihet er ekstremt høy og lett å endre.
Utmerket overflatekvalitet:
Overflaten er glatt, konturen er klar, og utseendets kvalitet på støpingen er god.
Ren og miljøvennlig:
Bruk tørr sand uten bindemiddel, ingen organisk avfallsgassforurensning forårsaket av harpiks, vannglass, etc. (men skumgassifiseringsproduktene må håndteres riktig).
Gjenvinningshastigheten for gammel sand er høy, og det er mindre fast avfall.
Arbeidsmiljøet er relativt støvete (takket være vakuumekstraksjon).
4. Utfordringer og begrensninger

Skumformproduksjonskostnad: For små partier med ett stykke kan kostnadene for skumformer være høye (men 3D-utskriftsskumformer forbedrer dette problemet).
Størrelsesrestriksjoner: Når du skjenker store støpegods (spesielt tykke og store deler), forgir skummet voldsomt å produsere en stor mengde gass, noe som kan forårsake feil som utilstrekkelig skjenking, porer og karboninneslutninger, og prosesskontrollen er vanskeligere. Det typiske området er mellom 0,5 kg og 50 tonn, men det brukes ofte i titalls kilo til flere tonn.
Cluster Combination and Coating Quality Control: Monteringsnøyaktighet og beleggskvalitet har stor innvirkning på kvaliteten på den endelige støpingen, og krever delikat drift og streng inspeksjon.
Forgasningsproduktbehandling: Skumpyrolyse og forgasning vil gi en stor mengde gassform og en liten mengde væske (tjære-lignende) produkter, som må slippes ut i tid av vakuumsystemet og behandlet riktig (for eksempel brenning), ellers er det lett å forårsake feil som porer, karbonøkning og rynker i rollebesetningen.
Gjeldende legeringsområde: Påføringen av legeringer som lett oksideres eller følsomme for karbon (for eksempel noen titanlegeringer og høyt manganstål) er relativt begrenset.
5. Brede søknadsområder

Mistet skumstøping skinner i mange bransjer med sine unike fordeler:

Bilindustri: Motorsylinderblokk, sylinderhode, inntak og eksosrør, veivaksel, girkassehus, brakett, bremseskive/trommel og andre nøkkelkomponenter.
Ventiler og rørbeslag: komplekse ventiler, rørbeslag og pumpekropper av forskjellige materialer (støpejern, støpe stål, rustfritt stål).
Ingeniørmaskiner: slitasjebestandige deler, hydrauliske deler og boligdeler.
Landbruksmaskiner: bolig, girkasse, brakett.
Gruvemaskiner: slitasjebestandige foringer, transportør.
Kunststøping og arkitektonisk maskinvare: Skulpturer, dekorative deler, rekkverkstilbehør og annet komplekstformet håndverk.
Aerospace: Noen ikke-lastede bærende strukturer av aluminiumslegeringer og magnesiumlegeringer.
6. Fremtidige utviklingstrender

Skummaterialer med høy ytelse: Utvikle skummaterialer med lav forgasningsrester, høyere styrke og dimensjonell stabilitet.
3D -utskriftsskumformer: Rask prototypingsteknologi (for eksempel bindemiddelstråling, FDM) brukes til å produsere komplekse prototyper og små partier med modeller, bryte gjennom begrensningene i tradisjonelle former og akselerere produktutvikling.
Beleggsteknologiinnovasjon: Utvikle høyere styrke, bedre luftpermeabilitet og miljøvennlige belegg.
Intelligent prosesskontroll: Bruk sensorer og numerisk simulering (fyllingssolidifiseringsgassstrømningskoblingssimulering) for å optimalisere utformingen av støpesystemet og prosessparametere.
Storskala og tynnvegget: overvinne flaskehalsen for produksjonsteknologi av større og tynnere veggede støpegods.
Grønt: Forbedre avfallsgassinnsamling og renseteknologi for ytterligere å redusere miljøpåvirkningen.