Hvilke materialer kan brukes i tapt skumstøping?

Mistet skumstøping (LFC) er en presisjonsstøpeprosess der et skummønster er innebygd i ubundet sand og smeltet metall erstatter mønsteret. Materialvalg er kritisk for å lykkes. Denne guiden skisserer de viktige materialkategoriene som er involvert.

1. Mønstermaterialer (skum):
Det brukbare mønsteret definerer den endelige delen geometri. Primære alternativer er:

Utvidet polystyren (EPS): det mest brukte skummet. Det tilbyr god dimensjonell stabilitet under støping, lett tilgjengelig i forskjellige tettheter, og fordamper rent. EPS med lavere tetthet (f.eks. 16-20 kg/m³) er vanlig for mindre, mindre komplekse deler; Høyere tetthet (f.eks. 24-30 kg/m³) gir bedre overflatebehandling og styrke for større eller mer intrikate mønstre.

Utvidet polymetylmetakrylat (EPMMA): brukt når reduserte karbondefekter er kritiske, spesielt i jernholdige støping. EPMMA dekomponerer mer rent enn EPS, og etterlater mindre karbonrester. Imidlertid er det generelt dyrere og kan være mer utfordrende å behandle.

Kopolymerer (f.eks. STMMA - styren -metylmetakrylat): blandinger av EPS og EPMMA, med sikte på å balansere kostnader, brukervennlighet og karbonrester. STMMA er stadig mer populært for stålstøping der EPS kan forårsake problemer, men ren EPMMA er kostnadsforbudende.

Spesialskum: For spesifikke applikasjoner som krever høyere nedbrytningstemperaturer eller unike egenskaper.

2. Beleggmaterialer:
Et ildfast belegg som brukes på skummønsteret er viktig. Det serverer flere funksjoner:

Refactory Base: Gir en barriere mellom smeltet metall og sand, og forhindrer erosjon og metallinntrengning. Vanlige baser inkluderer:

Zirkonmel/sand: Utmerket refraktighet og termisk stabilitet, foretrukket for stål- og høye temperaturlegeringer.

Silikamel: Kostnadseffektivt, mye brukt til jern og aluminium, men har lavere ildfasthet enn zirkon.

Alumina -silikater (f.eks. Mullitt, Kaolin -leire): Gi god ytelse for forskjellige metaller.

Grafitt: Ofte brukt i kombinasjon med andre ildfaste stoffer, spesielt for støping av jern, for å forbedre overflatebehandlingen og redusere skinnende karbondefekter.

Binder: holder de ildfaste partiklene sammen og fester belegget til skummet. Vanlige permer inkluderer vannbasert kolloidal silika, latex og uorganiske permer. Valg påvirker beleggstyrke, permeabilitet og utbrenthetsegenskaper.

Tilsetningsstoffer: Endre egenskaper som:

Permeabilitet: Kritisk for å la mønster nedbrytningsgasser slippe ut gjennom belegget i sanden. Tilsetningsstoffer som perlite eller spesifikke fibre kan forbedre permeabiliteten.

Fukting/flyt: Surfaktanter sikrer jevn belegg påføring på den hydrofobe skumoverflaten.

Revologi: Fortykningsmidler kontrollerer viskositet for dypping eller sprøyting.

Tørkehastighet: påvirker produksjonssyklustiden.

3. Molding Aggregate (Sand):
Tørr, ubundet sand omgir det belagte mønsteret og gir muggstøtte.

Silikasand: Det vanligste og økonomiske valget for mange bruksområder.

Olivinsand: Brukes der høyere varmekapasitet eller lavere termisk ekspansjon enn silisiumdioksyd er gunstig, eller for å redusere eksponeringen av silikasøvler.

Kromittsand: ansatt for sin høye termiske ledningsevne og kjølige egenskaper i spesifikke seksjoner.

Zirkon sand: tilbyr utmerket termisk stabilitet og lav termisk ekspansjon, men er betydelig dyrere. Brukes til kritiske applikasjoner eller tynne seksjoner.

Key Sand Property: Dryness er avgjørende. Eventuell fuktighet kan føre til gassdefekter. Sand er vanligvis avkjølt og tørket etter gjenvinning.

4. Støpe metalls:
Mistet skumstøping er allsidig, egnet for et bredt spekter av jernholdige og ikke-jernholdige legeringer:

Jern:

Gray Iron: Veldig ofte støpt ved bruk av LFC, og drar nytte av prosessens evne til å produsere komplekse former med god dimensjonal nøyaktighet.

Duktilt jern: Også mye brukt. Nøye kontroll av belegg permeabilitet og hellingsparametere er avgjørende for å unngå feil relatert til magnesiumreaksjonsgasser.

Karbonstål og lave legeringsstål: stadig mer populære for komplekse komponenter. Krever belegg med høy permeabilitet og ofte EPMMA/STMMA-mønstre for å minimere karbonopptak.

Rustfrie stål: Brukes til korrosjonsbestandige komponenter. Krever streng kontroll over mønster nedbrytning og gassventilasjon.

Ikke-jernholdig:

Aluminiumslegeringer: Ekstremt godt egnet for LFC, som tillater komplekse, tynnveggede deler med utmerket overflatefinish. EPS er nesten utelukkende brukt.

Kobberlegeringer (bronse, messing): med hell støpt ved hjelp av prosessen, som ofte krever spesifikke beleggformuleringer.

Magnesiumlegeringer: Brukes, som krever nøye sikkerhetshensyn under skjenking på grunn av magnesiums reaktivitet.

Hensyn til materialutvelgelse:

Metall som blir støpt: dikterer skumtype (EPS vs. EPMMA/STMMA for lavkarbonbehov), belegg refraktoritet (zirkon for stål) og sandtype.

Delstørrelse og kompleksitet: påvirker skumtetthet (høyere for komplekse/store mønstre) og krav til belegg permeabilitet.

Krav til overflatebehandling: Skum med høyere tetthet og finere ildfast belegg gir generelt bedre overflatebehandling.

Dimensjonale toleranser: Skumegenskaper og konsistens på applikasjonen er kritiske faktorer.

Kostnad: Balansering av ytelseskrav (f.eks. EPMMA, zirkon) mot materialkostnader er viktig.

Sammendrag Tabell: Key Materialkategorier

Sammendrag Tabell: Key Materialkategorier