1 介绍
消耗性模具铸造包括一种金属播放技术，其中模具被消耗或破裂以检索成品零件.
这种单时使用的性质可以灵活地铸造复杂的几何形状和大尺寸，而无需永久工具.
投资铸造本身是一种消耗性的方法，通常被视为精确的异常值.
在本文中，我们剖析原理, 材料, 经济学, 以及一般的消耗性模具的应用，并将其详细比较与投资进行比较 (失去的蜡) 铸件.
2. 什么是消耗性模具铸造?
消耗性模具铸造 指的是仅使用一次模具然后销毁以检索成品零件的任何金属铸造过程.
与永久霉菌方法相反, 这种方法牺牲了模具以实现更大的设计灵活性, 降低工具成本,
而且能够在不投资昂贵的情况下铸造非常大或高度复杂的组件, 长长的工具.
核心概念
第一的, 一种图案 - 木材典型制成, 金属, 塑料, 或3D打印的聚合物 - 定义零件的几何形状.
下一个, 铸造厂将这种图案封闭在模具材料（例如沙子）中, 石膏, 或陶瓷浆.
删除模式后 (通过融化, 烧毁, 或剥离), 熔融金属填充腔, 巩固, 霉菌破裂了.
因为模具无法完整地承受摇动过程, 铸造牺牲了它来暴露铸件.
通用方法
- 沙子铸造
铸造厂将金属倒入由粘土或化学树脂约束的砂霉. 砂铸件处理零件，从几盎司到 100 吨.
实际上, 沙铸造超过 70 % 全球所有金属播放吨位. - 外壳成型
技术人员涂上加热图案, 树脂覆盖的沙壳, 在烤箱中固化, 然后在支撑结构周围组装多个外壳.
外壳成型可实现± 0.5 MM和表面饰面与RA一样光滑 1.6 µm. - 石膏和陶瓷造型
这些变体使用石膏 - 基于二氧化硅的模具以增强细节.
他们的公差降至± 0.25 MM和RA附近的表面饰面 0.8 µm-理想的精确组件，例如液压配件.
3. 什么是投资铸造?
熔模铸造 - 通常被称为 失去蜡像铸件 - 是一种高精度的消耗性模具工艺，可转换详细的蜡 (或聚合物) 通过多层陶瓷壳进入金属零件.
一旦金属固化, 脆弱的外壳被破裂了, 产生具有非精度和表面质量的组件.
关键功能:
- 尺寸紧密的公差: 通常是± 0.1 - 0.3 毫米, 减少对后手术的需求.
- 精细的表面饰面: RA 0.4 - 1.6 µm, 要求平滑的应用程序的理想选择, 播放表面.
- 复杂的几何能力: 薄壁向下 0.8 毫米, 底切, 内部段落 (例如。, 共形冷却通道).
- 宽合金兼容性: 从不锈钢和基于镍的超级合金到钛和钴铬合金.
- 有效的批处理生产: 安装在一棵树上的多种图案启用每倒50-1,000个零件, 优化炉子使用情况.
- 优秀的材料特性: 预热壳中控制的固化可最大程度地减少孔隙度和隔离, 确保一致的微观结构.
4. 优点 & 限制
选择铸造过程, 工程师必须权衡每种方法的利益与其缺点.
以下, 我们对比了消耗的模具 (EMC) 和投资铸造 (我知道了) 通过关键性能指标, 成本驱动器, 和实用的约束.
消耗性模具铸造
优点
- 低工具成本: 基本的砂霉 - 包括图案, 烧瓶, 和活页夹 - 花费很少 $20, 使EMC对原型和小型生产非常有吸引力.
- 大型功能: 铸造厂通常会铸造成分超过 50 t (例如。, 泵外壳, 大阀体), 永久模具变得不切实际的刻度.
- 快速霉菌周转: 现代的自动化线可以在下面产生沙模 30 分钟, 每天都有数百种模具的吞吐量.
- 物质灵活性: EMC可容纳亚属 (铸铁, 碳和合金钢), 非有产子 (铝, 青铜, 黄铜), 以及某些具有最小工艺转换的异国情调合金.
限制
- 较粗糙的公差: 典型的尺寸精度范围± 0.5 到 2.0 毫米. 最后, 到 20 % 总成本的总成本可能源于次级加工.
- 粗糙的表面饰面: AS -Cast表面通常位于RA之间 1.6 和 6.3 µm, 通常需要磨碎或爆破才能满足紧密规格.
- 高废率 (最初的): 除非优化沙子填海系统, 早期运行可以看到废料率 10 %, 增加材料浪费和粘合剂消耗.
- 有限的细节: 下面的精美功能 1 MM或复杂的内部通道通常超出标准沙子和外壳功能.
熔模铸造
优点
- 出色的精度: 公差为± 0.1 到 0.3 毫米, IC零件通常几乎不需要手机后, 减少交货时间和人工成本 40 %.
- 优越的表面质量: RA的播放效果 0.4 到 1.6 µM减少抛光和涂料要求, 在航空航天和医疗植入物中特别有价值.
- 复杂的几何形状: 薄壁 (< 1 毫米), 底切, 并且可以很容易地达到共形冷却或流体通道, EMC无法实现的开放设计可能性.
- 一致的微观结构: 受控的陶瓷壳预热和缓慢, 均匀的固体产生最小的孔隙度和紧密的晶粒结构, 增强机械性能.
限制
- 高前期工具成本: 精密蜡模具和贝壳建造设备可以超过 $10,000 每个腔. 所以, IC对于中型运行最具成本效益 (50–1,000 PC).
- 较长的周期时间: 陶瓷外壳组件和脱水需要12-24小时才能倒入; 整体交货时间通常跨越4-6周.
- 大小约束: 虽然IC可以处理最多约500公斤的零件, 由于外壳强度和处理限制，极大的铸件变得困难.
- 物质限制: 尽管IC支持广泛的合金范围, 高反应性金属 (例如。, 某些钛合金) 需要专业的投资材料和惰性气氛, 进一步提高成本.
5. 比较消耗性模具铸造与. 熔模铸造
| 方面 | 消耗性模具铸造 | 熔模铸造 |
|---|---|---|
| 宽容 | ±0.5–2.0mm | ±0.1-0.3mm |
| 表面处理 (RA) | 1.6 –6.3µm | 0.4 –1.6µm |
| 复杂 | 中等底切, 简单的核心 | 复杂的几何形状, 薄壁 |
| 批量经济学 | 大型运行的成本效益 (> 1,000％) 或非常大的零件 | 最佳速度跑步 (10–1,000％) |
| 工具成本 | 低的 (沙子/烧瓶); 缓和 (壳) | 高的 (蜡死, 壳设备) |
| 交货时间 | 天2周 | 2–6周 |
| 材料范围 | 铸铁, 钢, 非有产性合金 | 超级合金, 特色钢, 的 |
| 环境影响 | 回收沙子高达90％; 活页夹处置各不相同 | 蜡回收≥95％; 陶瓷回收约70％ |
6. 为什么不能重复使用消耗性模具?
铸造厂破坏了可消耗的模具以检索铸件. 在沙子铸造中, 他们从固化金属中摇动沙粒.
虽然要 90 % 可以回收沙子, 它失去了预先形状的形状和粘合剂强度.
最后, 铸造厂必须在重用沙子之前刷新或重建沙子 - 在不重新处理的情况下，不可能实现真正的“重新淘汰”.
相似地, 摇晃的陶瓷贝壳和石膏霉菌裂开，无法完整生存, 因此禁止直接重复使用.
7. 结论
综上所述, 消耗性模具铸造与. 投资铸造 两者都占据现代制造业的重要壁ni.
可消耗的模具，尤其是沙子和外壳方法，可快速, 大型生产的成本效益, 复杂的零件较少.
反过来, 投资铸造可提供卓越的精度, 表面质量, 和物质多功能性, 尽管具有更高的工具成本和更长的交货时间.
最终, 工程师应称量因素，例如零件复杂性, 批量大小, 公差要求, 和生命周期成本以选择最佳过程.
作为数字设计工具, 添加图案制作, 和可持续材料继续发展, 铸造厂获得了更大的灵活性，将铸造技术与应用程序需求相匹配.
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常见问题解答
消耗性模具铸造与. 投资铸造?
消耗性模具铸造使用一式霉菌制成的沙子, 破碎以释放零件的石膏或陶瓷,
投资铸造 (一种消耗的模具工艺) 采用蜡图案和多层陶瓷壳，以获得更高的精度和更精细的表面表面.
我可以从消耗性模具中重用沙子或陶瓷吗?
你不能重复使用模具本身, 但是铸造厂回收到 90 % 沙子或 70 % 清洁陶瓷媒体, 重建新材料之前，重建并与新材料融合在一起.
有物质限制吗?
- 消耗性模具: 广泛的兼容性 (铸铁, 钢, 铝, 青铜).
- 熔模铸造: 支持特种合金 (镍超合金, 钛), 尽管高反应性金属可能需要专门的投资和气氛.
环境影响有何不同?
这两个过程都强调媒体填海: 沙子铸造〜85–90 % 沙子, 投资投资恢复≥ 95 % 蜡和〜70 % 陶瓷.
然而, 每个周期仍然消耗粘合剂和能量进行开垦, 因此可持续的实践和高级粘合剂可以进一步减少浪费.
