Mi a vízüveg befektetési casting?

A befektetési casting-az elveszett viasz casting néven is ismert-az egyik legsokoldalúbb fémképző technikát adja meg.

Ezen a birodalomon belül, vízüveg (nátrium -szilikát) befektetési casting kiemelkedik a költséghatékonyság és az összetett vas alkatrészek előállításának képessége miatt.

Ebben az útmutatóban, Mélyen belemerülünk a folyamat minden aspektusába, Az adatközpontú betekintés biztosítása és az ipari szabványok hivatkozása a mérnöki döntések támogatására.

1. Bevezetés: A vízüveg befektetési casting megértése

Vízüveg befektetési casting felhasználás nátrium -szilikát (Na₂sio₃) Mint a kerámia kötőanyag, hogy többrétegű héjat képezzen a viaszminták körül.

Míg a szilícium-dioxid-folyamatok kolloid szilícium-dioxidra támaszkodnak, A vízüveg egy bőséges, olcsó iratgyűjtő, amely a 20. század közepe óta kiszolgálta az Öntermékeket.

Történelmileg, Ázsia és Európában a kézművesek primitív lúgos szilikátokat alkalmaztak a héjformákra; idővel, A vegyészek finomították a Sio₂ -t:NATO RAIO (gyakran 2.5:1 súlyonként) Az erő és a sebesség beállításának optimalizálása érdekében.

Ma, A vízüveg-casting kitölti a kritikus rést: Ez átadja ISO 8062 CT7-CT9 toleranciák és A RA 6–12 μm felszíni kivitele miközben a részvényenkénti héj anyagköltségeit tartja alatt $0.50/kg—A szilícium-dioxid-rendszerek töredéke.

Következésképpen, A gyártók közepes pontosság érdekében használják ki, Költségvetés-érzékeny alkalmazások, például mezőgazdasági gépek, szivattyúház, és nagy teherbírású szelepek.

2. Mi az a vízüveg casting?

Vízüvegöntés, más néven is ismert nátrium -szilikát befektetési casting, egy meghatározott típusú befektetési casting hogy kihasználja vízüveg (nátrium -szilikát oldat) mint a kötőanyag anyag a kerámia héjak viaszminták körül történő építéséhez.

Ez egy hatékony és gazdasági folyamat, amely előállít Háló alakú vagy közeli háló alakú fém alkatrészek mérsékelt pontossággal és felületi minőséggel.

Ez a módszer különösen alkalmas az öntéshez közepes- nagy méretű vas alkatrészekhez viszonylag egyszerű, mérsékelten összetett geometriákkal.

Meghatározás és alapelv

Vízüveg castingban, A központi elv továbbra is összhangban van az összes elveszett viaszos casting folyamattal: eldobható viaszmodell több kerámia réteggel van bevonva, hogy héjat képezzenek.

Miután a héj meggyógyult és megkeményedett, A viaszt eltávolítják (viaszolt), és az olvadt fémet öntik az üregbe.

Hűtés és megszilárdulás után, A héj elszakad, hogy felfedje az öntött fém alkatrészt.

Ennek a folyamatnak a megkülönböztető tulajdonsága a vízüveg használata (Na₂sio₃ megoldás) Mint a kötőanyag a kerámia iszapban.

Összehasonlítva a kolloid szilícium -dioxiddal (magasabb pontosságú szilícium-dioxid-szol befektetési castingban használják), A vízüveg biztosítja:

• Alacsonyabb anyagköltség
• Gyorsabb szárítási idő
• Magasabb termelési teljesítmény

3. Miért használjon vízpoharat?

Vízüveg -befektetési casting, Bár nem a legfinomabb folyamat elérhető,

annak miatt továbbra is széles körben elfogadják a több iparágban Kiemelkedő egyenleg a költséghatékonyság között, mechanikai megbízhatóság, és a termelési méretezhetőség.

Felhasználásával nátrium -szilikát (Na₂sio₃) mint a kötőanyag, Ez a módszer jelentős előnyöket kínál,

különösen közepes komplexitású alkatrészek amelyek nem igényelnek rendkívül szoros toleranciákat, de meg kell felelniük a funkcionális és strukturális követelményeknek.

Költséghatékonyság az erő feláldozása nélkül

Az egyik az egyik elsődleges okok A gyártók a vízüveg -castingot választják gazdasági hatékonyság.

A nátrium -szilikát az bőséges, nem mérgező, és Sokkal olcsóbb mint a csúcskategóriás castingban használt kolloid szilícium-dioxid. Átlagosan:

• Kötőanyag -költség literenként vízüveg 30–50% alacsonyabb mint a szilícium -dioxid -szol.
• Kagylóanyagok, mint például a kvarc homok, olcsóbbak, mint olvasztott szilícium -dioxid vagy cirkon.
• Rövidebb szárítási ciklusok (4–8 óra/réteg) Engedélyezze a magasabb napi kimenetet, Az általános átfutási idő csökkentése.

Eredmény: Alacsonyabb részvényenkénti termelési költségek-különösen hatékony a közepes térfogatú megrendelésekhez (>1,000 PC -k).

Megfelelő dimenziós pontosság ipari felhasználáshoz

Bár a vízüveg -casting nem tud riválissá válni a szilícium -dioxid -sol -val a szűk tolerancia eredményeként, Még mindig biztosítja elfogadható dimenziós pontosság a legtöbb számára szerkezeti és funkcionális részek:

• Elérhető tolerancia: ISO 8062 CT7 - CT9
• Lineáris tolerancia eltérés: ± 0,5% - ± 1,5% a névleges dimenzió
• Felszíni befejezés: RA 6-25 μm, A hüvelyk minőségétől és a penészfeldolgozástól függően

Ez a pontossági szint elegendő a fogaskerék, szelepházak, zárójel, mezőgazdasági szerelvények, és sok más funkcionális összetevő.

A kagylók kiváló mechanikai ereje

Vízüveg alapú kagylók kínálnak robusztus zöld és lőtt erő, lehetővé téve a folyamat befogadását nagyobb és nehezebb alkatrészek (Általában darabonként 1–80 kg). Ez azért lehetséges, mert:

• Magasabb szilárd anyag tartalom (~ 40–50 tömeg%) Vízüveg kötőanyagban
• Erős kötés a kvarc vagy szilícium-dioxid-alapú tűzoltókkal
• Gyors meghatározási idő, ami csökkenti a héj deformációja miatti hibákat

Igénylő alkalmazások szerkezeti integritás A finom megjelenés miatt a legjobban előnyös ebből.

A folyamat egyszerűség és operatív rugalmasság

A vízüveg befektetési casting szintén az könnyebben megvalósítható és méretezhető Kis és közepes méretű öntvényekben:

• Kötőanyag -előkészítés nem igényel pH -beállítást vagy felületaktív anyag -adalékanyagot.
• Környezeti kikeményedés gyorsabb és kevésbé érzékeny a páratartalomra, mint a kolloid szilícium -dioxid rendszerek.
• Kevésbé szigorú hőmérséklet -szabályozás Szükség van a héjszárítás és a tüzelés során.
• Az újrafelhasználhatóság a viasz és a híg kezelés egyszerűsége csökkenti az anyaghulladékot.

Ráadásul, standard felszerelés és hagyományos öntési készség elegendőek egy vízüveg öntöde hatékony futtatásához, Ez a folyamat vonzóvá teszi mind a feltörekvő piacok, mind a tapasztalt gyártók számára.

Környezetvédelmi és egészségügyi megfontolások

A vízüveg -kötőanyagok szervetlen, nem mérgező, és vízben oldódó, A VOC -kkal kapcsolatos kockázatok csökkentése (illékony szerves vegyületek) és veszélyes füstök a héj előkészítése során.

Összehasonlítva a gyanta alapú kötőanyagokkal:

• Nincs szükség szerves oldószerekre
• Kevésbé szigorú kipufogó- és füstkezelő rendszerek szükségesek
• A vaszoló kibocsátások alacsonyabbak a tisztább héj égés miatt

Ez támogatja ISO 14001 környezetvédelmi megfelelés és a munkahelyi biztonsági javítások.

4. Folyamat áttekintése: Viasztól fémig

Az alábbiakban egy lépésről lépésre való bontás található, A kulcs paraméterek és különbségek kiemelése a szilícium-dioxid-castinghoz viszonyítva.

Viaszmintás létrehozás

• Tolerancia: ± 0,05 mm
• Anyagok: Paraffin-mikrokristályos keverékek (hamu <0.05 tömeg%)
• Kötet: 10–50 alkatrészenként

Fa szerelvény

• Lyukasztási tervezés: 5–10% az alkatrészmennyiség
• Hő tét vagy viasz ragasztó: Biztosítja a robusztus ízületeket

Héjépítés vízüveg kötőanyaggal

• Iszap összetétel: 30-35 wt% na₂so₃, pH 11,5–12.5, Viszkozitás ~ 10 MPa · S
• Stukkó osztályok: #100 háló (150 µm) elsődleges kabát; #50-#30 (300–600 um) tartalék kabátok
• Kabát & Szárítás: 4–7 mártás; 1–2 óra környezeti vagy 60 ° C -os sütő rétegenként
• A héj teljes vastagsága: 5–15 mm

Vahaszkodás (Gőz vagy forró víz)

• Hőmérséklet: 160–180 ° C
• Nyomás: 5–7 bar gőz autokláv
• Időtartam: 20–30 perc
• Viasz helyreállítás: >85% regenerálás

Kerámia penész lövöldözése

• Emelkedési sebesség: 5 ° C/perc 800 ° C; tart 2 H
• Végső hőmérséklet: 900–1000 ° C 2–4 órán át
• Cél: Távolítsa el a maradék szerves anyagokat; Érvényes szilikát kötőanyag

Fém öntés és hűtés

• Ötvözött típusok: Szénacél (1 450–1 550 ° C), alacsony ötödik acél (1 500–1 600 ° C), csillapító vas (1 350–1 450 ° C)
• Túlhevítés: +20-50 ° 100 a folyadék felett
• Szépért: 10–20 kg/s a tipikus ipari keresztrecikumokhoz

Héj eltávolítása és befejezése

• Knockout módszerek: Lövés-robbantás 0,4–0,6 MPa-nál, mechanikus rezgés
• Tisztítás: Grit robbantás és könnyű őrlés
• Végső felület: RA ~ 6–8 µm a megmunkálás előtt

Legfontosabb különbség vs. Szilícium -dioxid -szol: Vízüveg szárítás, nem sav vagy hő által kiváltott gélesedés.

Dewax használja nedves eltávolítás, A magas hőmérsékletű kiégés elkerülése, de szennyvízkezelést igényel.

Következésképpen, A ciklusidő rövidebb lehet (2–3 nap) mint a szilícium-dioxid-sol 3–5 napja, De a héj refraktornosság csúcspontja van ~ 900 ° C inkább, mint 1200–1300 ° C.

5. Kötőanyag -rendszer: A kémia a vízüveg mögött

A kötőanyag -rendszer a vízüveg befektetési casting folyamat sarokköve.

Meghatározza a mechanikai erőt, dimenziós stabilitás, és a kerámia héj termikus viselkedése. Vízüveg castingban, nátrium -szilikát—Momán módon „vízüvegnek” nevezik - az elsődleges kötőanyagként használják.

A kémiai összetételének megértése, viselkedés, és a korlátozások elengedhetetlenek az öntési minőség optimalizálásához, A hibák minimalizálása, és a termelési költségek ellenőrzése.

Mi a nátrium -szilikát?

Nátrium -szilikát (Na₂ho · A szexért) egy lúgos vizes oldat szilícium -dioxid és szóda hamu, viszkózus kialakítása, üveges anyag, amely megkeményíti a szárítást.

A szilícium -dioxid aránya (Sio₂) nátrium -oxidhoz (Nauo) az néven ismert szilikát modulus—A kötőanyag -tulajdonságok kulcsfontosságú mutatója.

• Tipikus modulustartomány: 2.4 hogy 3.0
• Viszkozitás (25 ° C): 0.5–1,5 pa · s
• pH: 11–13 (erősen lúgos)
• Szilárd tartalom: 35–45%
• Megjelenés: Átlátható a könnyű borostyán folyadék

A magasabb modulus magasabb SIO₂ tartalmat jelöl, ami javítja a héj szilárdságát, de növelheti a viszkozitást és csökkentheti a működésképességet.

Hatásmechanizmus: Hogyan köti össze

A nátrium -szilikát a kerámia részecskéket köti át párolgási edzés és polimerizáció:

1. Vízi megpárolgás a szilikát gél koncentrálását és megszilárdítását okozza.
2. CO₂ vagy savas környezet jelenlétében, átesik visszafordíthatatlan polimerizáció, Erős kialakítása, üveges mátrix.

Ez a gyorsan meghatározó természet támogatja gyorsabb szárítási ciklusok összehasonlítva a szilícium -dioxid -szol, Különösen a jó légáramú és alacsony páratartalommal rendelkező környezetben.

A nátrium -szilikát kötőanyag kulcsfontosságú előnyei

A vízüveg -kötőanyagok több előnyt kínálnak, különösen költség-vezérelt alkalmazások:

Jellemző	Teljesítmény
Költség	30–50% -kal alacsonyabb, mint a kolloid szilícium -dioxid
Héjszárítási idő	Gyors: 4–8 óra rétegenként
Rendelkezésre állás	Globálisan bőséges, Könnyen tárolható
Kötési szilárdság	Közepes vagy magas (~ 1–3 MPa száraz szilárdság)
Környezeti hatás	Alacsony VOC -k, víz-alapú, nem gyúlékony

Ezek a jellemzők a nátrium -szilikát ideálissá teszik közepes pontosság vasvidéki casting és nagy volumenű futás Ahol a közgazdaságtan elsőbbséget élvez a felszíni felület felett.

A vízüveg -kötőanyagok korlátozásai

Praktikussága ellenére, A nátrium -szilikát nem hátrányok nélkül:

Korlátozás	Műszaki hatás
Higroszkópos természet	A kagylók az idő múlásával felszívják a nedvességet, gyengítő szerkezet
Alacsonyabb refraktoritás	Degradok ~ 1250 ° C felett, A magas tempós ötvözet használatának korlátozása
Rossz nedvességállóság	A héj lágyulásának kockázata a magas humiaritású tárolásban
Lúgosság	Korrodálhatja a kezelőberendezéseket és irritálhatja a bőrt
Zsugorodási eltérés	Nagyobb a héj repedésének kockázata a hűtés során

Összehasonlítva a szilícium -dioxid -szol kötőanyagokkal, amelyek kiváló magas hőmérsékleti ellenállást és dimenziós stabilitást kínálnak, A vízüveg csökkentette a megbízhatóságot szűk tolerancia, Nagy teljesítményű ötvözetek hasonlóak titán vagy Szuperfémek.

Módosító adalékanyagok és fejlesztések

A teljesítmény javítása és a hibák csökkentése érdekében, A vízüveg -kötőanyagokat gyakran módosítják:

• pH stabilizátorok: Bórsav, citromsav (A gélesedési sebesség szabályozására)
• Keményítő szerek: Co₂ Gáz befecskendezés vagy ammónium -klorid
• Organikus iroda: Kis kiegészítések a rugalmasság javításához
• Felületaktív anyagok: Csökkentse az iszap viszkozitását és javítsa a nedvesítést

A legújabb fejlemények bevezetésre kerültek hibrid kötőanyagok- Nátrium -szilikát kolloid szilícium -dioxiddal való mérkőzés - a költségek és a héj teljesítményének kiegyensúlyozása érdekében.

Ezek a hibridek javulnak héjhéj -hőkezelés ellenállás és casting felületminőség -ig 25%.

Szabványok és minőségi mutatók

A vízüveg -kötőanyagokat ellenőrizni kell a kulcsfontosságú teljesítménymutatókhoz:

Ingatlan	Vizsgálati módszer	Elfogadható hatótávolság
Modulus	Titrimetrikus vagy ICP-OES	2.4–3.0
pH	pH -mérő (25 ° C)	11.5–13.0
Viszkozitás	Brookfield Viscometer	0.5–1,5 pa · s
Gélidő (CO₂ -teszt)	Laboratóriumi gázolóberendezés	<30 másodpercek
Száraz kötési szilárdság	ASTM C1161	≥1.0 MPa (25 ° C -on)

6. Héjas anyagok és építési technikák

A vízüveg héjak támaszkodnak szilícium-dioxid-alapú tűzállóanyagok:

• Elsődleges kabátok: #100-#140 háló finom kvarc (75–150 um) A részletek rögzítéséhez
• Köztes rétegek: #60-#80 háló (200–300 um) erőért
• Tartalék kabátok: #30-#50 háló (300–600 um) A merevség érdekében

Az öntösszeg általában érvényes 4–7 rétegek, kiegyensúlyozás erő (3–5 MPa és 500 ° C) ellen áteresztőképesség (10–30 Darcy).

A szárítószobákat tartják fenn 22–28 ° C, <50% Reviz A héj repedésének megakadályozása érdekében. Ezzel szemben, A szilícium-dioxid-kagylók gyakran magukban foglalják a cirkonot vagy az alumínium-oxid-os töltőanyagokat 6–8 MPA erő 800–1200 ° C.

7. Fémek öntése és kompatibilitása

A vízüveg kiemelkedik vasbémek:

• Szénacél (például. AISI 1080): Ráöntött 1500 ° C; szakítószilárdság ~ 450 MPa
• Alacsony ötödik acél (például. 4140): Ráöntött 1550 ° C; Szakító ~ 650 MPa
• Csillapító vas: Ráöntött 1 350 ° C; Meghosszabbítás ~ 10–15%
• Mangán acél: Ráöntött 1450 ° C; Keménység ~ 250 HB

Viszont, Rosszul támogatja a reaktív vagy könnyű ötvözeteket (Al, Mg, -Y -az) A kötőanyag lúgosság és a maradék nedvesség miatt. Ezek megkövetelik vákuum- vagy inert-szerelő rendszerek (szilícium-dioxid vagy aluminuszos kagylók).

8. Dimenziós pontosság és felületi kivitel

• Tolerancia: ISO CT7 - CT9 (± 0,1–0,2% a névleges hosszúság)—Ezhetőség a funkciókhoz 2 mm vastagság
• Felületi érdesség: RA 6–12 um; További elsődleges kabátokkal, Az alkatrészek megmunkálás előtt elérhetik a RA ~ 4–6 µm -t
• Összehasonlítás: A homoköntvény RA 25–50 um és CT11-CT14 toleranciákat eredményez; A szilícium-dioxid-Sol 1,6–3,2 um és CT4-CT6 toleranciákat szállít

A 100 A vízüvegen keresztül öntött mm acélkonzol általában megköveteli 0.5–1,0 mm megmunkálási készletek a RA elérése érdekében < 1.6 µm, kontra 0.2 mm Silica-szilícium-öntvényekhez.

9. Minőség -ellenőrzési és ellenőrzési protokollok

Az öntössze szigorú minőségbiztosítási programot hajt végre:

• Héjellenőrzés: Ultrahang vastagságmérők, vizuális repedések ellenőrzése
• DEWAX ellenőrzés: Maradék viasz <0.5 tömeg%; héjkeménység >3 MPA
• Casting ellenőrzés:

• • Röntgenográfia (ASTM E446) ≥1 mm porozitás észlelése
  • Festőhatás (ASTM E165) Felszíni repedések esetén ≥50 um
  • CMM Mérés: Kritikus tompítás ± 0,05 mm -ig

A dokumentáció feldolgozása betartja ISO 9001 és, adott esetben, AS9100 a repülőgépalkatrészekhez, A teljes nyomon követhetőség biztosítása az iszap tételétől a végső hőkezelésig.

10. Gazdasági megfontolások és költséganalízis

Tényező	Vízüveg	Szilícium -dioxid -szol	Homoköntés
Kötőanyag költsége	$0.20–0,40/L	$4–6/L	$0.10–0,20/L
Homokköltség	$30–50/tonna	$200–300/tonna (cirkon)	$20–30/tonna
Héj építési idő	2–3 nap	3–5 nap	1–2 nap
Tipikus alkatrészköltség (acél)	$50- 200 dollár	$150- 500 USD	$30- 120 USD
Nettó alakú megmunkálási megtakarítások	30–50%	60–80%	0–20%

11. Ipari alkalmazások

Vízüveg öntőedény közepes- nagyméretű vas alkatrészekhez, beleértve:

• Szivattyú- és szeleptestek: Összetett belső geometriák, RA < 12 µm
• Mezőgazdasági berendezések: Traktorházak, eke szerelvények
• Nehéz gépek: Bányászati ​​lapátok, sebességváltó házak
• Terepjáró jármű alkatrészek: Alvázkonzolok, fékházak

12. Összehasonlító elemzés: Vízüveg vs. Egyéb módszerek

A casting folyamat kiválasztásakor, A mérnököknek mérlegelniük kell pontosság, felszíni befejezés, anyagi kompatibilitás, szerszámfektetés, és termelési skála ellen egységköltség.

A vízüveg -befektetési casting középteret foglal el - jobb pontosságot és felületet kínál, mint a homoköntés, mégis a szilícium -dioxid -szol -infektetési casting költségeinek töredékénél.

Hasonlóképpen, Olyan vasötvözeteket fogad el, amelyekben a casting nem képes. Az alábbi táblázat ezeket a kompromisszumokat öt gyakori módszerre desztillálja a kulcsfontosságú mutatókba.

Kulcsfontosságú felvétel:

• Vízüveg vs. Szilícium -dioxid -szol: A vízüveg a legfeljebb 70%, Miközben a CT7-CT9 toleranciákat és a RA 6–25 µm-t szállítják.
  Ezzel szemben, A szilícium-dioxid-szol eléri a CT5-CT7-et és a RA 3–12 um-t, de magasabb költségű kolloid szilícium-dioxid és cirkon lisztet igényel.
• Vízüveg vs. Homoköntés: A vízüveg szűkíti a pontosságot a CT7-CT9-re (Versus CT10-CT13) és javítja a felszíni felületet 2–4 ×,
  Ideálissá tétele, ha a homoköntés érdessége és laza toleranciája nem felel meg a funkcionális követelményeknek.
• Vízüveg vs. Die Casting: Bár a szerszám casting eléri a legszorosabb toleranciákat (CT4-CT6) És a legkisebb befejezések (RA 1-5 um), Ez korlátozza az ötvözet választását a színesfémekre, és nagyon magas szerszámköltségeket okoz, A vaskomponensek és az alacsonyabb mennyiségek életképességének korlátozása.
• Vízüveg vs. Elveszett haböntés: Mindkét módszer kezeli a komplex formákat, De a vízüveg jobb felületminőséget eredményez (RA 6-25 um vs. 12–50 um) és erősebb kerámia kagylók, Míg az elveszett hab egyszerűbb penészbeállítást kínál a héjépítés nélkül.

13. Következtetés

Vízüveg -befektetési casting ad egy optimális egyenleg -y -az költség, bonyolultság, és pontosság Vas alkatrészekhez.

Vel A kötőanyag költségei 0,50 USD/kg alatt, Tűrés a CT7 -re, és A felszíni a RA -ra fejeződik be 6 µm, Ez lehetővé teszi a gyártók számára, hogy bonyolultan előállítsák, nagy teherbírású alkatrészek a speciális befektetési költségek töredékénél.

Továbbá, robusztus QA protokollok igazodtak ISO 9001 és ASTM szabványok Biztosítsa a következetes minőséget a kritikus alkalmazásokhoz.

Előre nézve, előrelépés automatizált héjépítés, Optimalizált szilikát készítmények, és hibrid kötőanyag -rendszerek tovább javíthatja a módszer pontosságát és környezeti lábnyomát.

Azonban, Amikor a mérnököknek költséghatékonyra van szükségük, Megbízható megoldás közepes pontosságú acél- és vasöntvényekhez, a vízüveg befektetési casting továbbra is a időpróbált, iparban bevált választás.

LangHe a tökéletes választás a gyártási igényekhez, ha magas színvonalra van szüksége Vízüveg befektetési casting szolgáltatások.

Vegye fel velünk a kapcsolatot ma!