Lost Foam Casting (LFC), kas pazīstama arī kā iztvaikošanas veidņu liešana, ir uzlabots liešanas process, kas nodrošina gandrīz -nulles noņemšanu un precīzu formēšanu. Kopš 50. gadu beigās, kad to ieviesa amerikānis Dr. HF Shroyer, šī tehnoloģija ir plaši izmantota automobiļu, mašīnbūves, kosmosa un citās jomās, pateicoties tās augstajai precizitātei, zemam piesārņojumam un elastīgai pielāgošanās spējai. Šajā rakstā ir sistemātiski izskaidrotas zaudētās putuplasta liešanas tehniskās īpašības un pašreizējā attīstība no tās principu, procesa plūsmas, galveno tehnoloģiju un rūpniecisko pielietojumu viedokļa.
Tehniskie principi un procesa plūsma
Zaudētu putu liešanas pamatprincips ir izmantot putuplasta polimēru materiālus (piemēram, polistirolu (EPS) vai kopolimēru (STMMA)), lai izveidotu putu rakstu, kas ir identisks liešanas struktūrai. Pēc tam vairākus modeļus apvieno veidnē, izmantojot saistvielu, pārklāj ar ugunsizturīgu pārklājumu un žāvē. Pēc tam veidni iestrādā sausās smiltīs un sablīvē, izmantojot vibrāciju, lai nodrošinātu smilšu veidnes blīvumu. Visbeidzot, kad veidnē ielej karstu izkausētu metālu, putu raksts ātri iztvaiko un iziet no veidnes dobuma. Pēc tam izkausētais metāls pārņem sākotnējo rakstu un atdziest un sacietē, galu galā veidojot lējumu, kas atbilst oriģinālajai raksta ģeometrijai.
Salīdzinot ar tradicionālo smilšu liešanu, zaudēto putu liešana novērš nepieciešamību pēc serdes veidošanas un atdalīšanas virsmām, tādējādi izvairoties no izmēru novirzēm, ko izraisa tādi procesi kā demontāža un serdes nostiprināšana. Tas ir īpaši piemērots lējumu ražošanai ar sarežģītiem dobumiem, plānām sienām un daudzšķautņu konstrukcijām. Process galvenokārt ietver piecus posmus: raksta veidošanu, veidņu montāžu, pārklāšanu, blīvēšanu un ieliešanu. Precizitātes kontrole katrā solī tieši ietekmē gala liešanas kvalitāti.
Galvenās tehnoloģijas un kvalitātes kontrole
1. Putu raksta sagatavošana
Putuplasta raksta blīvums, izturība un virsmas apdare ir būtiskas liešanas precizitātes nodrošināšanai. Iepriekš putotas lodītes parasti sagatavo, izmantojot tvaika formēšanas procesu. Kontrolējot putošanas temperatūru, laiku un spiedienu, var sasniegt zemu-blīvuma modeļus ar blīvumu 18–25 kg/m³. Turklāt rakstam jābūt ar pietiekamu spiedes stiprību, lai izturētu formēšanas un liešanas laikā radītos spēkus, vienlaikus saglabājot minimālu virsmas raupjumu, lai samazinātu pārklājuma defektus.
2. Pārklājuma veiktspējas optimizācija
Ugunsizturīgais pārklājums izolē izkausēto metālu no sausajām smiltīm, vienlaikus nododot siltumu, lai veicinātu putu iztvaikošanu. Pārklājuma gaisa caurlaidība, ugunsizturība un viendabīgums ir ļoti svarīgas. Parastie pārklājuma materiāli ir silīcija dioksīds, cirkona pulveris un boksīts. Pielāgojot vircas attiecību un žāvēšanas procesu, var panākt līdzsvaru starp pārklājuma pret-smilšu saķeri un gāzu emisijas efektivitāti.
3. Vibrācijas blīvēšana un smilšu veidņu pārvaldība
Sauso smilšu (parasti kvarca vai hromīta smilšu) kompaktums tieši ietekmē lējuma izmēru precizitāti un virsmas kvalitāti. Vibrācijas parametri (biežums, amplitūda un ilgums) ir jāoptimizē, pamatojoties uz liešanas struktūru, lai izvairītos no veidņu deformācijas vai pārklājuma bojājumiem pārmērīgas vibrācijas dēļ. Turklāt kolbas blīvējuma un negatīvā spiediena kontroles sistēma būtiski ietekmē vienmērīgu izkausētā metāla piepildīšanu un efektīvu iztvaicēto produktu noņemšanu.
4. Liešanas sistēmas projektēšana
Liešanas sistēmai zaudēto putu liešanai ir jāsabalansē izkausētā metāla iepildīšanas ātrums ar putu iztvaikošanu. Apakšējā-liešana vai pakāpju ieliešana var samazināt turbulenci, porainību un izdedžu iekļaušanas defektus. Tajā pašā laikā vārtu attiecības un šķērsgriezuma laukuma konstrukcija ir jāoptimizē, izmantojot skaitlisku simulāciju (piemēram, ProCAST vai MAGMASOFT), lai nodrošinātu pietiekamu veidnes nobīdi ar izkausētu metālu.
Rūpnieciskie pielietojumi un priekšrocības
Lost putuplasta liešanai ir būtiskas priekšrocības šādās jomās:
•Automobiļu rūpniecība: izmanto sarežģītu alumīnija sakausējuma cilindru bloku, cilindru galvu un šasijas detaļu ražošanai. Tās gandrīz-neto-formas īpašības samazina turpmāko apstrādi un samazina ražošanas izmaksas.
• Inženiertehniskās iekārtas: piemērotas lielu tērauda lējumu (piemēram, pārnesumkārbu un{0}}nodilumizturīgu uzliku) ražošanai, ar elastīgu iekšējo dobumu dizainu, kas uzlabo komponentu funkcionalitāti.
•Aviācija: piemērots viegla titāna sakausējuma vai augstas {0}temperatūras sakausējuma detaļu ražošanai, kas atbilst augstas precizitātes un veiktspējas prasībām.
Galvenās šī procesa priekšrocības ir:
1.Augsta precizitāte un zema apstrādes pielaide: liešanas izmēru pielaides var sasniegt CT7-CT9 klases ar virsmas raupjumu Ra 12,5-6,3 μm;
2. Videi draudzīgs: saistvielu un smilšu noņemšana samazina putekļu un izplūdes gāzu emisijas;
3. Augsta dizaina brīvība: var izveidot sarežģītas topoloģijas, kuras ir grūti sasniegt ar tradicionālajiem procesiem.
Tomēr zaudētā putuplasta liešana joprojām saskaras ar problēmām, piemēram, porainības defekti, ko izraisa nepilnīga putu iztvaikošana, stabila pārklāšanas procesa kontrole un izmaksu optimizācija liela mēroga{0}}ražošanai. Šīs problēmas prasa nepārtrauktus sasniegumus materiālu zinātnē, procesu simulācijā un aprīkojuma uzlabojumus.
Kā galvenā mūsdienu liešanas tehnoloģijas nozare, zaudētā putu liešana (LFC) nodrošina efektīvu un precīzu sarežģītu lējumu ražošanu, izmantojot materiālu inovācijas un procesu integrāciju. Integrējot viedās ražošanas un digitālās tehnoloģijas, tās pielietojuma iespējas augstākās klases iekārtu ražošanā{1} būs vēl plašākas. Turpmākie pētījumi var koncentrēties uz zemu-gāzi izraisošu, videi draudzīgu materiālu izstrādi, vairāku-fizikas savienojuma simulācijas tehnoloģiju attīstību un viedo ražošanas līniju būvniecību, lai veicinātu LFC attīstību augstākas kvalitātes un ilgtspējības virzienā.
