ما هو الصب المفقود?

1. مقدمة

المفقود المفقود (LFC) تبرز كتقنية تحويلية للمعادن التي تستدعي أنماط رغوة التبخرية لإنشاء مجمع, مكونات شبه الشكل في صب واحد.

بدلا من الاعتماد على النوى الدائمة والقوالب متعددة, يستخدم صب الرغوة المفقود البوليسترين الموسع للاستنشاق (EPS) أنماط الرغوة التي تبخر عندما تلتقي بالمعادن المنصهرة.

اكتسبت الطريقة لأول مرة الجر الصناعي في 1960ق, في المقام الأول لكتل ​​محرك السيارات, و 1980ق, أبلغت الشركات المصنعة الرئيسية عن عائدات الصف الأول تتجاوز 90%.

على مدى عقود لاحقة, مددت التحسينات المستمرة وصولها إلى الألمنيوم, حديد, فُولاَذ, وسبائك التخصص.

اليوم, إن صب الرغوة المفقودة يدعم القطاعات الاستراتيجية - أوتوموتيف, الفضاء الجوي, معدات ثقيلة, والنماذج الأولية السريعة - لأنه يجمع بين تصميم الحرية, كفاءة الأدوات, و إنتاج كبير الحجم فعال من حيث التكلفة.

يستكشف هذا المقال مبادئ Casting Lost Foam, سير العمل, توافق المواد, المزايا, القيود, الاقتصاد, ضبط الجودة, التطبيقات, مكانة مقارنة, والابتكارات المستقبلية.

2. ما هو الصب المفقود?

المفقود المفقود (LFC) هي طريقة صب معدنية متقدمة تدمج دقة الاستثمار مع الكفاءة الاقتصادية وقدرة على التكيف مع صب الرمال التقليدية.

ينتمي إلى عائلة نمط التبخر العمليات, حيث يتم توسيع مادة النمط - على عكس الشمع في عملية الاستثمار - (EPS) رغوة.

في هذه العملية, نمط الرغوة هو نسخة طبق الأصل الدقيقة للمكون النهائي المطلوب.

بدلاً من إزالته قبل التدفق, يبقى هذا النمط في مكانه ومغطى بمواد حرارية دقيقة للحفاظ على شكلها وضمان جودة السطح.

بمجرد أن يتم تضمين النمط المغلفة في حالة عدم وجوده, رمال مضغوطة للدعم, يتم سكب المعدن المنصهر مباشرة في القالب.

تتسبب حرارة المعدن في تبخير الرغوة على الفور وتشردها, السماح للمعادن بالتدفق إلى الشكل الدقيق الذي تشغله الرغوة مسبقًا.

3. عملية الصب المفقود

يتكشف صب الرغوة المفقودة في أربع مراحل مصممة بإحكام, كل مصمم للحفاظ على إخلاص النمط وضمان يملأ المعدن كل تجويف معقد.

تصنيع نمط & التجميع

أولاً, يقوم الفنيون بإنشاء أنماط رغوة قابلة للاستعداد تتطابق مع هندسة الجزء النهائي إلى الداخل ± 0.25 مم.

• تصنيع CNC: كتل EPS مطحنة بمعدلات التغذية من 5 إلى 10 م/دقيقة, إكمال كل نمط في 2-4 ساعات.
• صب الحقن: إنتاج ما يصل إلى 500 أنماط متطابقة يوميًا مع ± 1 % اتساق الكثافة.
• 3د الطباعة: توليد أشكال معقدة - بما في ذلك القنوات الداخلية - في الأسفل 24 ساعات.

التالي, يقومون بتجميع الأنماط الفردية على المتسابقين الرغوة, تشكيل "أشجار" من 10 إلى 30 قطعة.

المجموعات تعمل على تحسين سعة الفرن والإنتاجية, السماح بصب واحد لإنتاج العشرات من المسبوكات في وقت واحد.

طلاء & تضمين الرمال

مرة واحدة تجميع, تتلقى مجموعات الرغوة 1-3 طبقات من الملاط الحراري (0.1-0.3 مم).

ثم, قام المشغلون بتضمين الشجرة المطلية في رمال السيليكا الفضفاضة المضغوطة 85-90 % من كثافتها النظرية. يقدم هذا النظام الرملي غير المتوحش فوائد رئيسية:

• تنفيس نظيف: الهروب من الغاز غير المُعتمد يقلل من المسامية.
• ارتفاع معدل الاستعادة: المسابك تستعيد ما يصل إلى 60 % من الرمال عن طريق الفحص البسيط, خفض التكاليف المستهلكة تقريبًا 30 %.

سكب, تبخير الرغوة & ملء المعادن

مع إعداد القالب, مسابك تصب سبيكة منصهرة -≈620 درجة مئوية للألمنيوم أو ≈1 400 درجة مئوية لحديد الدكتايل - بشكل مباشر على مجموعة الرغوة.

عند الاتصال, الرغوة EPS تبخير على الفور, وتراجع المعادن في الحجم الذي تم إخلاؤه داخل 30-90 ثانية.

حاسمة, الطلاء الحراري يمنع غسل الرمال, ضمان استنساخ ميزة هش إلى 1 سم سمك الجدار.

تبريد, هز & الانتهاء

بعد التصلب - على وجه الخصوص من 5 إلى 10 دقائق اعتمادًا على سمك القسم - تبرد البث لمعالجة درجة الحرارة. المسابك ثم:

1. هز الرمال: استخدم الجداول الاهتزازية لاستعادة الرمال النظيفة.
2. إزالة الرغوة المتبقية: الفراغ أو الفرن الموجز بعد الحرق يزيل أي شار.
3. تقليم & آلة: قم بتطبيق بدلات تصنيع 1.5-3.0 مم لقطع البوابات, المتسابقين, وأي زعانف طفيفة, العائد أ 90-95 % معدل قبول التمرير الأول.

أخيراً, يتحقق مفتشو الجودة من الأبعاد (± 0.5 مم) والانتهاء من السطح (RA 6-12 ميكرون), إعداد أجزاء للمعالجة الحرارية أو التجميع المباشر.

من خلال هذا مبسط, تسلسل من أربع خطوات, الصب المفقود يحول أنماط رغوة بسيطة إلى مجمع, مكونات معدنية عالية الدقة-غالبًا ما تكون مع أقل من ست عمليات إجمالية.

4. مواد & توافق السبائك في صب الفترة المفقودة

المفقود المفقود (LFC) تعدد الاستخدامات بشكل ملحوظ عندما يتعلق الأمر باختيار المواد, دعم مجموعة واسعة من السبائك الحديدية وغير الحديدية.

هذه المرونة تجعل صب الرغوة المفقودة مناسبة لإنتاج مكونات خفيفة الوزن وعالية القوة عبر الصناعات مثل السيارات, الفضاء الجوي, البحرية, والآلات الثقيلة.

فئة السبائك	أمثلة	بيانات الأداء الرئيسية	استخدام نموذجي
فولاذ الكربون	1020, 1045	الشد: 370-560 ميجا باسكال; استطالة: 10-20 ٪	الأجزاء الهيكلية, التروس
فولاذ مقاوم للصدأ	304ل, 17-4PH	الشد: 600-1 300 MPA; مقاومة الحرارة تصل إلى 800 درجة مئوية	كيميائية, طعام, المعدات الطبية
سبائك الألومنيوم	A356, A380	الشد: 200-300 ميجا باسكال; كثافة: 2.7 ز/سم	علب السيارات, إلكترونيات
سبائك النيكل	Inconel 625, 718	الشد: 800-1 200 MPA; خدمة يصل إلى 700 درجة مئوية	الفضاء, توليد الطاقة
الدكتايل/الحديد الرمادي	65-45-12, ASTM A48	الشد: 400-600 ميجا باسكال; تخميد ممتاز	مضخة العلب, كتل المحرك
سبائك التخصص	البرونز, معنا, MMCs	ارتداء المقاومة, الموصلية, المركبات المصممة خصيصًا	البحرية, كهربائي, مكونات مرتفعة

عن طريق الراحة تركيبات الطلاء و للملفات التعريف, المسابك يلقي مكونات الضوء مثل 0.1 كجم وكثافة مثل 500 كجم, مع سماكة الجدار من 2.5 مم ما يصل الى 100 مم.

5. مزايا الصب المفقود

المفقود المفقود (LFC) هي تقنية صب حديثة وفعالة توفر مزايا عديدة على الأساليب التقليدية مثل صب الرمال الخضراء, صب الاستثمار, وحتى يموت الصب في سياقات معينة.

تصميم الحرية والتعقيد الهندسي

• بلا جدوى, قوالب قطعة واحدة: نظرًا لأن نمط الرغوة تبخر تمامًا, ليست هناك حاجة لإزالة النوى أو إنشاء خطوط فراق معقدة.
• الهندسة المعقدة للغاية: الهياكل الداخلية المعقدة, تقف, ويمكن إلقاء التفاصيل الدقيقة في عملية واحدة بدون تجميع.
• لا توجد حاجة لزوايا مسودة: يمكن للمصممين القضاء على زوايا المسودة, التي عادة ما تكون ضرورية لاستخراج الأنماط من القوالب التقليدية.

دقة أبعاد ممتازة وإنهاء السطح

• القرب من التحمل على شكل شبكة: التحمل الخطي النموذجي من ± 0.5-1.0 مم والحد الأدنى من الحاجة للآلات أو المعالجة الثانوية.
• الانتهاء من السطح متفوقة: يحقق قيم خشونة السطح بين RA 6-12 ميكرون, أفضل من صب الرمال التقليدية والاقتراب من الاستثمار في بعض الحالات.
• لا توجد خطوط فراق أو فلاش: نظرًا لأن نمط الرغوة متجانسة, يتم التخلص من خطوط الفراق والفلاش المرتبط بها, مما أدى إلى منظف, منتج أكثر اتساقا.

كفاءة المواد وتوفير التكاليف

• لا مطلوب من الناهضين أو المغذيات: يتم تقليل استخدام المعادن لأن صب الرغوة المفقود يعتمد على التصلبات الطبيعية الاتجاهية ولا يتطلب معدن إضافي للبوابات أو الناهض في كثير من الحالات.
• انخفاض تكاليف ما بعد المعالجة: هناك حاجة إلى الحد الأدنى من الآلات والتشطيب, مما يقلل من وقت المعالجة العام والعمل.
• الرمال قابلة لإعادة الاستخدام: يمكن إعادة تدوير رمال السيليكا غير المتوحنة المستخدمة في صب الرغوة المفقودة مرارًا وتكرارًا, خفض تكاليف المواد والتأثير البيئي.

سير عمل الإنتاج المبسط

• خطوات عملية أقل من الاستثمار: يتخطى صب الرغوة المفقودة مراحل إزالة شمع القذائف المطلوبة في صب الاستثمار, مما يجعلها أسرع وأقل كثافة في الموارد.
• من السهل إنتاج أنماط الرغوة: باستخدام تصنيع CNC, صب, أو الطباعة ثلاثية الأبعاد, يمكن إنشاء الأنماط بسرعة, السماح للتكرار السريع والنماذج الأولية.

قابلية التوسع والتنوع

• مجموعة واسعة من أحجام الأجزاء: مناسبة لالتقاط المكونات الصغيرة مثل 0.5 كيلوغرام إلى أجزاء صناعية كبيرة تزن عدة أطنان.
• مرونة سمك الجدار: الحد الأدنى لسمك الجدار من حوله 2.5 ملم يمكن تحقيقها, تمكين إنتاج أجزاء خفيفة الوزن وفعالة.
• توافق المواد: يدعم مجموعة واسعة من السبائك, بما في ذلك الألومنيوم, الحديد الدكتايل, فولاذ مقاوم للصدأ, سبائك النيكل, والمواد القائمة على النحاس.

انخفاض متطلبات التجميع

• توحيد جزء: يمكن إلقاء مكونات متعددة كقطعة واحدة, مما يقلل من الحاجة إلى اللحام, السحابات, وعمليات التجميع.
• تحسين النزاهة الهيكلية: عدد أقل من المفاصل واللحامات تؤدي إلى أقوى, تصبفة أكثر موثوقية مع نقاط فشل أقل.

ميزات صديقة للبيئة

• استخدام الموثق السفلي: الرمال غير مفترسة, وهذا يعني أن هناك حاجة إلى عدد أقل.
• انخفاض معدلات الخردة: عائد تمرير أولي مرتفع (في كثير من الأحيان 90-95 ٪) ينتج عنه إعادة صياغة أقل ونفايات المواد.
• خيارات تخفيف VOC: تساعد التقدم في رغوة VOC والطلاء على جعل العملية أكثر مسؤولية بيئيًا.

6. قيود الصب المفقود

• تكلفة نمط الاستخدام الواحد: على الرغم من تكاليف الرغوة EPS $0.50-1.00 لكل كجم, كل نمط قابل للاستهلاك.
• انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة: تبخير يولد 0.8 كجم أنت/كيلوغرام المعدن, يستلزم أنظمة التأكسد الحراري أو أنظمة التخفيض الحفاز.
• مقاس & قيود الوزن: الإعدادات القياسية تتعامل مع ما يصل إلى 2 م و 500 كجم; تتطلب المسبوكات الكبيرة معدات مخصصة.
• تسامح & الانتهاء من المقايضات: لا يمكن لصب الرغوة المفقودة مطابقة ± 0.1 مم التسامح أو ra ≤3 ميكرون تشطيبات الاستثمار.

7. التحليل الاقتصادي

• الأدوات مقابل. مقدار: أنماط الرغوة ($100-300 لكل منهما) مقابل. النوى الرملية ($1000+); استراحة في 5000-0000 وحدة/ص.
• وقت الدورة & أَثْمَر: 5-15 دقيقة دورات; 90-95 % العائدات تقلل من إعادة صياغة ودعم الإنتاج في الوقت المناسب.
• مقارنة تكلفة الوحدة: ل 50 جزء من الألومنيوم, يمكن أن تكون تكلفة الرغوة المفقودة لكل وحدة 20-30 % أقل من صب الرمال و 40-60 % أقل من الاستثمار في المجلدات المماثلة.

8. ضبط الجودة & عيوب شائعة

• مسامية الغاز: التخفيف عن طريق مكب الفراغ - يصب المسامية بواسطة 30-50 %.
• نمط الدموع & تآكل الرمال: منع من خلال اللزوجة الملاهي المحسنة و 85-90 % ضغط الرمال.
• طرق التفتيش: التصوير الشعاعي (الفراغات ≥ 0.3 مم), صبغ - penetrant, والتحقق من التصوير المقطعي المقطعي التحقق من صحة الميزات الداخلية وسلامة السطح.

9. تطبيقات صب الفترة المفقودة

يكتسب المفقودين المفقودين على التقدير السريع عبر الصناعات التي تتطلب تعقيدًا مرتفعًا, دقة, والكفاءة في المكونات المعدنية.

قدرتها الفريدة على إنتاج المسبوكات القريبة من الشبكة بدون خطوط فراق, النوى, أو متطلبات الآلات الواسعة تجعلها جذابة بشكل خاص في قطاعات مثل السيارات, معدات ثقيلة, الفضاء الجوي, والطاقة.

تدعم العملية أيضًا كلاً من النماذج الأولية ذات الحجم المنخفض والإنتاج العالي الحجم, تقديم المرونة في مشهد تصنيع تنافسي.

صناعة السيارات

• كتل المحرك
• رؤوس الأسطوانة
• مشعبات المدخول والعادم
• علب النقل
• أذرع تعليق

معدات الزراعة والبناء

• مضخة العلب
• أغلفة علبة التروس
• المشعبات الهيدروليكية
• أجزاء المحور والفرامل

الفضاء & الدفاع

• تجمعات القناة الجوية
• الدعم الهيكلي خفيف الوزن
• مكونات نظام الصواريخ
• أدوات النموذج الأولي والرقص

الآلات الصناعية

• علب الضاغط
• جثث الصمام
• أجزاء التوربينات
• حاويات مخصصة للمولدات والمحركات

البحرية والبحرية

• شفرات المروحة
• أجسام المضخة
• قذائف المبادل الحراري
• أقواس هيكلية

10. مقارنة مع طرق الصب الأخرى

المفقود المفقود (المعروف أيضًا باسم صب النمط التبخري) يوفر مزايا فريدة, لا سيما فيما يتعلق بحرية التصميم وتوحيد المكونات.

لكن, مثل أي عملية تصنيع, يجب تقييمه مقابل طرق الصب البديلة لتحديد الحل الأنسب لتطبيق معين.

فيما يلي مقارنة شاملة من الصب المفقود مع تقنيات الصب الرئيسية الأخرى: صب الرمال, صب الاستثمار, و يموت الصب.

جدول المقارنة: فقدان فرانك مقابل. طرق صب أخرى

رؤى رئيسية

فقدان فرانك مقابل. صب الرمال

يتفوق الصب المفقود على التقليدية صب الرمال عندما الأشكال المعقدة, ميزات داخلية متكاملة, وتنتهي السطح الأفضل مطلوب.

إنه يلغي الحاجة إلى خطوط صنع الأساس والفراق, تقليل وقت ما بعد المعالجة بشكل كبير.

لكن, لا يزال صب الرمال أكثر اقتصادا للمكونات الكبيرة جدا أو الأشكال الهندسية البسيطة.

فقدان فرانك مقابل. صب الاستثمار

بينما صب الاستثمار يحقق التحمل الدقيق والتشطيبات السطحية, غالبًا ما يكون صب الفتحة المفقودة أكثر فعالية من حيث التكلفة للأجزاء الأكبر وإنتاجًا أقل حجمًا.

بالإضافة إلى ذلك, يوفر Lost-Foam تحولًا أسرع مع أنماط الرغوة أسهل وأسرع في الإنتاج, خاصة عبر CNC أو طرق المضافة.

فقدان فرانك مقابل. يموت الصب

يموت الصب يهيمن على الحجم العالي, الإنتاج غير المحرك بسبب سرعة ودقة لا مثيل لها.

لكن, إنه مقيد بتكاليف الأدوات العالية وخيارات المواد المحدودة.

المفقود المفقود, في المقابل, يدعم مجموعة واسعة من السبائك - بما في ذلك الفولاذ والمكواة - وهو قابل للتطبيق على أقل من أحجام الإنتاج أو المسبوكات الأكبر التي ستكون غير ممكنة في صب الموت.

11. خاتمة

المفقود - المفقود يسلم مزيج لا مثيل له ل تصميم الحرية, أدوات سريعة, و إنتاج فعال التكلفة إلى حد كبير, أجزاء معدنية معقدة.

على الرغم من بقاء التحديات - استهلاك الشبك, أنت, وقيود التسامح - الابتكارات ذات الطفاح في مواد الرغوة, المراقبة الرقمية, ووعد التصنيع المختلط بتوسيع القيمة الإستراتيجية لصالح الرغوة المفقودة.

كما تتطلب الصناعة تحول نحو أخف وزنا, أكثر تعقيدًا, وحلول صب أكثر استدامة, تصبغ الرغوة المفقودة تستعد لقيادة الموجة التالية من الابتكار المتجول للمعادن.

في لانجهي, نحن على استعداد للشراكة معك في الاستفادة من هذه التقنيات المتقدمة لتحسين تصميمات المكونات الخاصة بك, اختيارات المواد, وسير العمل الإنتاج.

التأكد من أن مشروعك التالي يتجاوز كل مؤشر الأداء والاستدامة.

اتصل بنا اليوم!

 

الأسئلة الشائعة

س: ما هي التحمل النموذجي والتشطيبات السطحية القابلة للتحقيق?

أ: عادةً ما يحقق صب الأعمدة المفقودة تحمل الأبعاد الخطي من ± 0.005 مم/مم وتشطيات السطح تتراوح من ر 6 ل 12 ميكرون, اعتمادًا على جودة النمط والسبائك المعدنية.

غالبًا ما تكون هذه القيم أفضل من صب الرمال التقليدية وتتعامل.

س: يضيع فصوص الصب فعال من حيث التكلفة للإنتاج منخفض الحجم?

أ: نعم, خاصة عند استخدام طرق تصنيع النمط السريع مثل Machining CNC أو الطباعة ثلاثية الأبعاد.

في حين أن أنماط الرغوة تستخدم أحادية الاستخدام, تكاليف الأدوات عمومًا أقل من الصب أو صب الاستثمار.

تعمل العملية أيضًا على تقليل خطوات التجميع والآلات, تحسين كفاءة التكلفة الإجمالية للمكونات المعقدة أو الموحدة.

س: ما مدى حجم أو ثقيلة في صب الضياع?

أ: العملية مناسبة بشكل جيد للأجزاء المتوسطة إلى الكبيرة, مع أحجام الصب النموذجية تتراوح من 0.5 كجم حتى 500 كجم والأبعاد حتى 2 متر.

قد تتطلب المكونات الأكبر أنظمة معالجة متقدمة وتقنيات صب محسنة.