什么是丢失的泡沫铸造?

1. 介绍

迷失的泡沫演员 (LFC) 作为一种利用的变革性金属铸造技术脱颖而出 蒸发泡沫模式 创建复杂, 单次倒入近网状组件.

而不是依靠永久核心和多部分模具, 丢失的泡沫铸造使用可消耗的扩展聚苯乙烯 (EPS) 泡沫模式在熔融金属时会蒸发.

该方法首先获得了工业牵引力 1960s, 主要用于汽车发动机块, 和 1980s, 主要制造商报告了超过的第一级收益率 90%.

在随后的几十年中, 连续改进将其覆盖范围扩大到铝, 铁, 钢, 和特色合金.

今天, 失去的泡沫铸造基础战略部门 - 自动, 航天, 重型设备, 和快速的原型制作 - 因为它结合了 设计自由, 工具效率, 和 具有成本效益的高量生产.

本文探讨了丢失的泡沫铸造原理, 工作流程, 物质兼容性, 优势, 限制, 经济学, 质量控制, 申请, 比较地位, 和未来的创新.

2. 什么是丢失的泡沫铸造?

迷失的泡沫演员 (LFC) 是一种先进的金属铸造方法，将投资铸造的精度与传统沙子铸造的经济效率和适应性融合在一起.

它属于家族 蒸发模式铸造 过程, 图案材料（投资铸造中的蜡）的位置是扩展的聚苯乙烯 (EPS) 泡沫.

在这个过程中, 泡沫模式是所需最终组件的精确复制品.

而不是在倒之前被删除, 该图案保留在适当的位置，并涂有精细的耐火材料以保持其形状并确保表面质量.

一旦涂层图案嵌入无粘性, 压实沙子以供支撑, 将熔融金属直接倒入模具中.

金属的热使泡沫立即蒸发并流离失所, 允许金属流入泡沫先前占据的确切形状.

3. 丢失的过程

丢失的泡沫铸造在四个紧密编排的阶段中展开, 每个旨在保持图案保真度并确保金属填充每个复杂的腔.

图案制造 & 聚类

第一的, 技术人员创建了可消耗的泡沫模式，将最终部分几何形状与内部相匹配 ±0.25 mm.

• 数控加工: 磨机EPS以5-10 m/min的进料速率阻止, 在2–4小时内完成每种模式.
• 注塑成型: 生产 500 每天相同的模式与±1 % 密度一致性.
• 3数码印刷: 在下面产生复杂形状（包括内部渠道） 24 小时.

下一个, 他们将单个模式组装到泡沫跑步者上, 形成10-30个零件的“树”.

聚类优化炉子和吞吐量, 允许单一倒数同时产生数十个铸件.

涂层 & 嵌入沙子

一旦聚集, 泡沫组件接收1-3层难治性泥浆 (0.1–0.3毫米厚).

然后, 操作员将涂层的树嵌入压实到的松散二氧化硅砂中 85–90 % 其理论密度. 这个不粘附的沙子系统提供了两个关键的好处:

• 干净的通风: 未受阻碍的气体逃脱可最大程度地减少孔隙率.
• 高回收率: 铸造厂回收到 60 % 通过简单筛选的沙子, 将可消耗成本削减几乎 30 %.

浇注, 泡沫汽化 & 金属填充

准备模具, 铸造厂倒熔合合金 - ≈620°C 用于铝或 ≈1 400 °C 延性铁 - 直接直接登上泡沫簇.

接触, EPS泡沫 瞬间蒸发, 金属涌入了内部空缺的体积 30–90秒.

至关重要的, 难治性涂层可防止沙子冲洗, 确保清晰的功能繁殖至 1 毫米壁厚.

冷却, 摇晃 & 精加工

凝固后 - 典型5–10分钟，取决于截面的厚度 - 固定气温到处理温度冷却至处理温度. 然后，铸造厂:

1. 摇晃沙子: 使用振动桌来收回干净的沙子.
2. 去除残留的泡沫: 燃烧后的真空或短炉去除任何char.
3. 修剪 & 机器: 应用1.5–3.0毫米的加工津贴来切门, 跑步者, 和任何小鳍, 产生 90–95 % 第一越过接受率.

最后, 质量检查员验证尺寸 (±0.5 mm) 和表面饰面 (RA 6–12 µm), 准备热处理或直接组装的零件.

通过这个精简, 四步序列, 丢失的泡沫铸造将简单的泡沫模式转化为复杂, 高融合金属组件 - 总体操作少于六个.

4. 材料 & 丢失的泡沫铸造中的合金兼容性

迷失的泡沫演员 (LFC) 在材料选择方面非常广泛, 支持多种多产和非有产性合金.

这种灵活性使丢失的泡沫铸造适用于在汽车等行业中同时生产轻质和高强度组件, 航天, 海洋, 和重型机械.

合金类别	例子	关键性能数据	典型用途
碳钢	1020, 1045	拉伸: 370–560 MPA; 伸长: 10–20％	结构部件, 齿轮
不锈钢	304l, 17-4ph	拉伸: 600–1 300 MPA; 耐热性 800 °C	化学, 食物, 医疗设备
铝合金	A356, A380	拉伸: 200–300 MPA; 密度: 2.7 g/cm³	汽车住房, 电子产品
镍合金	inconel 625, 718	拉伸: 800–1 200 MPA; 服务最多 700 °C	航天, 发电
延性/灰铁	65–45–12, ASTM A48	拉伸: 400–600 MPA; 出色的阻尼	泵外壳, 发动机块
专业合金	青铜, 和我们在一起, MMCS	戴阻力, 电导率, 量身定制的复合材料	海军陆战队, 电气, 高衣组件

通过细调 涂料配方 和 用于个人资料, 铸造厂将组件像 0.1 公斤 就像很重 500 公斤, 带有壁厚 2.5 毫米 到 100 毫米.

5. 丢失的泡沫铸造的优势

迷失的泡沫演员 (LFC) 是一种现代高效的铸造技术，比绿沙铸造等传统方法具有许多优势, 投资铸造, 甚至在某些情况下死亡铸造.

设计自由和几何复杂性

• 无凝结, 一件式模具: 由于泡沫图案被完全蒸发, 无需删除内核或创建复杂的分隔线.
• 高度复杂的几何形状: 复杂的内部结构, 底切, 可以在没有组装的情况下进行精细的细节.
• 无需草稿角: 设计师可以消除草稿角度, 通常需要从传统模具中提取图案.

优秀的维度准确性和表面饰面

• 近网状公差: 典型的线性公差为±0.5–1.0 mm，对加工或次级处理的需求最小.
• 上表面饰面: 达到RA 6-12 µm之间的表面粗糙度值, 在某些情况下，比传统的沙子铸造和接近投资铸造更好.
• 没有分开线或闪光灯: 由于泡沫模式是整体的, 消除了分开线和相关的闪光灯, 导致一个清洁剂, 更一致的产品.

物质效率和节省成本

• 无需提升器或喂食器: 金属使用量降低，因为失去的泡沫铸件取决于自然的定向固化，并且在许多情况下不需要额外的金属进行门控或立管.
• 降低后处理成本: 需要最小的加工和完成, 减少了整体处理时间和劳动.
• 沙子可重复使用: 可以反复回收丢失的泡沫铸件中使用的无约束二氧化硅沙子, 降低材料成本和环境影响.

流线型生产工作流程

• 与投资铸造相比，过程步骤少: 丢失的泡沫铸造跳过投资铸造所需的脱瓦和炮弹建设阶段, 使其更快，更少资源密集型.
• 泡沫图案易于生产和组装: 使用CNC加工, 成型, 或3D打印, 可以快速创建模式, 允许快速迭代和原型制作.

可扩展性和多功能性

• 范围较大的零件尺寸: 适用于铸件很小的铸件 0.5 公斤到重量数吨的大型工业部件.
• 壁厚柔韧性: 最小壁厚周围 2.5 MM是可以实现的, 实现轻巧有效的零件的生产.
• 物质兼容性: 支持广泛的合金, 包括铝, 延性铁, 不锈钢, 镍合金, 和基于铜的材料.

减少组装要求

• 零件合并: 可以将多个组件铸成一件, 减少了焊接的需求, 紧固件, 和集会操作.
• 改善结构完整性: 较少的接头和焊缝会更强, 更可靠的铸件，失败点更少.

环保的功能

• 较低的粘合剂使用情况: 沙子不束缚, 与绿色或树脂键的沙过程相比，这意味着需要更少的化学粘合剂.
• 废料率降低: 高第一通屈服 (通常90-95％) 导致较少的返工和物质浪费.
• VOC缓解选项: 低VOC泡沫和涂料的进步有助于使过程更加环保.

6. 丢失铸造的局限性

• 一次性模式成本: 尽管EPS泡沫成本 $0.50–1.00每公斤, 每种模式都是消耗的.
• VOC排放: 蒸发生成 0.8 kg你/公斤金属, 需要热氧化剂或催化减排系统.
• 尺寸 & 体重限制: 标准设置可处理 2 m 和 500 公斤; 较大的铸件需要定制设备.
• 宽容 & 完成贸易: 丢失的泡沫铸造无法与 ±0.1 mm 公差或 RA≤3µm 投资铸造的完成.

7. 经济分析

• 工具与. 体积: 泡沫图案 ($100–300) vs. 沙芯 ($1000+); 分发 5000–10000单位/y.
• 周期 & 屈服: 5–15分钟周期; 90–95 % 产量减少返工并支持刚开始的生产.
• 单位成本比较: 对于 50 KG铝制部分, 损失的泡沫铸造每单位成本可能是 20–30 % 低于沙子铸造和 40–60 % 低于类似卷的投资铸造.

8. 质量控制 & 常见缺陷

• 气孔隙度: 减轻真空辅助浇注 - 使孔隙率降低 30–50 %.
• 图案眼泪 & 沙子侵蚀: 通过优化的浆液粘度和 85–90 % 沙压接.
• 检查方法: 射线照相 (空隙≥ 0.3 毫米), 染料 - 二探剂, 和CT扫描验证内部特征和表面完整性.

9. 丢失的泡沫铸造的应用

失落的泡沫铸件正在迅速获得要求高复杂性的行业的认可, 精确, 金属组件的效率.

它独特的能力生产近网状铸件而无需分开线, 内核, 或广泛的加工要求使其在诸如 汽车, 重型设备, 航天, 和能量.

该过程还支持低容量的原型制作和高量生产, 在竞争性制造环境中提供灵活性.

汽车行业

• 发动机块
• 气缸盖
• 进气和排气歧管
• 传输外壳
• 悬架武器

农业和建筑设备

• 泵外壳
• 变速箱外壳
• 液压歧管
• 轴和制动零件

航天 & 防御

• 气管组件
• 轻巧的结构支持
• 导弹系统组件
• 原型工具和夹具

工业机械

• 压缩机外壳
• 阀体
• 涡轮零件
• 发电机和电动机的自定义外壳

海洋和海上

• 螺旋桨叶片
• 泵主体
• 热交换器壳
• 结构支架

10. 与其他铸造方法的比较

迷失的泡沫演员 (也称为蒸发模式铸造) 提供独特的优势, 特别是在设计自由和组件合并方面.

然而, 像任何制造过程一样, 必须根据替代铸造方法对其进行评估，以确定给定应用的最合适的解决方案.

以下是对丢失的泡沫铸造与其他主要铸造技术的全面比较: 沙子铸造, 投资铸造, 和 压铸.

比较表: 迷失的泡沫与. 其他铸造方法

关键见解

迷失的泡沫与. 沙子铸造

丢失的泡沫铸造在传统上表现出色 沙子铸造 复杂的形状, 集成的内部功能, 并且需要更好的表面饰面.

它消除了对核心制造和分开线的需求, 大大减少后处理时间.

然而, 对于非常大的组件或简单的几何形状，沙子铸造仍然更加经济.

迷失的泡沫与. 熔模铸造

尽管 投资铸造 达到更好的公差和表面饰面, 对于更大的零件和较低的批量产量，丢失的泡沫铸件通常更具成本效益.

此外, Lost-Foam提供更快的周转，泡沫图案更容易，更快地产生, 特别是通过CNC或加性方法.

迷失的泡沫与. 压铸

铸造 主导大量, 由于其无与伦比的速度和精确性而非有产产量.

然而, 它受到高工具成本和有限的材料选择的约束.

迷失的泡沫演员, 相比之下, 支持更广泛的合金（包括钢和铁），并且可为较低的产量或更大的铸件可行.

11. 结论

丢失的阵容会带来 无与伦比的组合 的 设计自由, 快速工具, 和 具有成本效益的生产 大, 复杂的金属零件.

尽管仍然存在挑战 - 消费量, 你, 和容忍度的限制 - 在泡沫材料中创新, 数字监控, 以及混合制造的承诺，将扩大失落的泡沫铸造的战略价值.

随着行业的要求转向更轻, 更复杂, 以及更可持续的铸造解决方案, 失落的泡沫铸造摊位有望领导下一波金属播放创新.

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常见问题解答

问: 典型的公差和表面表面是什么?

一个: 丢失的泡沫铸造通常可以实现线性尺寸公差 ±0.005 mm/mm 和表面饰面范围从 RA 6 到 12 µm, 取决于图案质量和金属合金.

这些价值通常比传统的沙子铸造更好，并将投资铸造的价值观与某些零件相提并论.

问: 对于小批量生产而言是丢失的泡沫铸造成本效益?

一个: 是的, 特别是使用快速图案制造方法（例如CNC加工或3D打印）.

虽然泡沫模式是一次性, 工具成本通常低于铸造或投资铸造.

该过程还减少了组件和加工步骤, 提高复杂或合并组件的总体成本效率.

问: 在失落的泡沫铸件中，铸造可以大或重的大小?

一个: 该过程非常适合大型零件, 典型的铸造尺寸从 0.5 kg到 500 公斤 和尺寸 2 仪表.

较大的组件可能需要高级处理系统和优化的浇注技术.