Odlewy maszynowe z pianki traconej oferują-ekonomiczną metodę produkcji złożonych elementów konstrukcyjnych o wysokim rdzeniu, stosowanych w ciężkich maszynach, samochodowych układach napędowych, zespołach hydraulicznych i sprzęcie przemysłowym. Dzięki wykorzystaniu skupień wzorów z ekspandowanego polistyrenu (EPS) lub polimetakrylanu metylu (PMMA) osadzonych w niezwiązanym, zagęszczonym próżniowo-piasku kwarcowym, proces ten eliminuje tradycyjne rdzenie piaskowe, linie podziału i wymagania dotyczące kąta pochylenia.
Niniejsza dokumentacja techniczna produktu określa parametry inżynieryjne, gatunki metalurgiczne, możliwości procesów, standardy kontroli jakości i wymagania dotyczące zaopatrzenia, aby pomóc kierownikom ds. zakupów OEM i inżynierom zajmującym się projektowaniem mechanicznym w ocenie, specyfikowaniu i pozyskiwaniu odlewów do maszyn do pianki traconej od Wabon Metals.
Matryca wyboru procesu: utracona pianka a alternatywne metody odlewania
|
Metryka oceny |
Odlewanie utraconej pianki (LFC) |
Odlew z zielonego piasku |
Odlewanie inwestycyjne (utracony wosk) |
|
Wymagany kąt pochylenia |
0 stopni do 0,5 stopnia (możliwe do osiągnięcia zerowe zanurzenie) |
Wymagane 1,5 stopnia do 3,0 stopnia |
Typowo 0,5 stopnia do 1,5 stopnia |
|
Wewnętrzne wymagania podstawowe |
Nie są wymagane oddzielne rdzenie piaskowe |
Wymaga wielo-częściowych rdzeni piaskowych |
Wymagane rozpuszczalne rdzenie ceramiczne |
|
Liniowa tolerancja wymiarowa |
CT6 - CT8 (ISO 8062) |
CT9 - CT11 (ISO 8062) |
CT4 - CT6 (ISO 8062) |
|
Chropowatość powierzchni (Ra) |
6.3 - 12.5 um (250-500 jednostek) |
12.5 - 25 um (500-1000 jednostek) |
3.2 - 6.3 um (125-250 jednostek) |
|
Zakres masy części |
0,5 kg do 500 kg |
0.5 kg to >2000 kg |
0,01 kg do 45 kg |
|
Dodatek obróbczy |
1,0 mm - 2.5 mm |
3,0 mm - 6.0 mm |
0,5 mm - 1.5 mm |
Proces produkcyjny
Proces produkcji pianki traconej w Wabon Metals obejmuje automatyczne rozszerzanie granulatu,-montaż wieloczęściowego wzoru, powlekanie ogniotrwałe, zagęszczanie próżniowe i termiczną regenerację piasku:
Formowanie i rozszerzanie wzorów:Kulki żywicy EPS lub PMMA są wstępnie-spieniane parą do docelowej gęstości 0.020 - 0.026 g/cm3 (1.25 - 1.62 lb/ft3). Ekspandowane kulki dojrzewają w silosach stabilizacyjnych przez 4 do 12 godzin przed formowaniem wtryskowym w narzędziach aluminiowych w celu wytworzenia precyzyjnych segmentów wzoru.
Montaż wzoru i bramkowanie:Złożoną geometrię wewnętrzną tworzy się poprzez łączenie formowanych segmentów pianki za pomocą-topliwego kleju w urządzeniach pneumatycznych lub wieloosiowych-maszynach do klejenia. Precyzyjne prowadnice, wlewy i piony z pianki są przymocowane, tworząc sztywny zestaw wzorów.
Powłoka ogniotrwała:Zestawy wzorów zanurza się w wodnej-zawiesie ceramicznej (na bazie cyrkonu/krzemionki-) o kontrolowanej lepkości 30-45 sekund (kubek Zahna nr 4). Nałożona warstwa powłoki (grubość 0,8-1,5 mm) utwardza się w suszarni o kontrolowanej wilgotności (38-42 st. C, RH < 30%) przez 12-24 godziny.
Zagęszczanie kolby i zastosowanie próżniowe:Wysuszony klaster umieszcza się w kolbie ze stali nierdzewnej i otacza suchym,-wolnym od spoiwa piaskiem krzemionkowym (drobność ziarna AFS 45-55). Wieloosiowe stoły wibracyjne zagęszczają piasek wokół małych promieni i wewnętrznych wgłębień. Górny otwór kolby zamyka się folią z tworzywa sztucznego i poddaje działaniu podciśnienia od -0,04 do -0,07 MPa.
Wylewanie metalu i odparowywanie piany:Roztopiony metal o kontrolowanych temperaturach przegrzania (1420-1480°C dla żeliwa szarego; 1560-1620°C dla stali węglowej) wlewa się bezpośrednio na wlew wlewowy. Promieniowanie cieplne odparowuje piankę przed frontem ciekłego metalu. Gazowe produkty degradacji ulatniają się przez porowatą powłokę ogniotrwałą do opróżnionego złoża piasku, gdy ciekły metal wypełnia objętość formy.
Chłodzenie i regeneracja termiczna:Odlewy krzepną pod ciągłym wspomaganiem próżniowym. Po ochłodzeniu kolby są czyste, bez sprzętu do-wytrząsania rdzenia. Niezwiązany piasek poddawany jest 100% regeneracji mechanicznej i termicznej, osiągając stratę przy prażeniu (LOI) < 0,10%.
Materiały i specyfikacje techniczne
Właściwości chemiczne i mechaniczne stopów odlewanych z rdzeniem
|
Kategoria materiału |
Standard i klasa |
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) |
Granica plastyczności (MPa) |
Wydłużenie (%) |
Twardość (HBW) |
|
Żeliwo szare |
ASTM A48 klasa 30 / EN-GJL-200 |
>= 200 |
-- |
-- |
160 - 220 |
|
Żeliwo szare |
ASTM A48 klasa 35 / EN-GJL-250 |
>= 250 |
-- |
-- |
180 - 230 |
|
Żeliwo sferoidalne |
ASTM A536 65-45-12 / EN-GJS-400-15 |
>= 400 |
>= 250 |
>= 12 |
130 - 180 |
|
Żeliwo sferoidalne |
ASTM A536 80-55-06 / EN-GJS-500-7 |
>= 500 |
>= 320 |
>= 7 |
170 - 230 |
|
Żeliwo sferoidalne |
ASTM A536 100-70-03 / EN-GJS-700-2 |
>= 700 |
>= 420 |
>= 2 |
225 - 305 |
|
Stal węglowa |
ASTM A27 klasa 65-35 / WCB |
>= 450 |
>= 240 |
>= 24 |
137 - 187 |
|
Stal stopowa |
ASTM A148 klasa 80-50 / 42CrMo4 |
>= 550 |
>= 345 |
>= 18 |
201 - 269 |
Standardowe możliwości wymiarowe i procesowe
|
Tolerancja wymiarowa |
ISO 8062-3 CT6 do CT8 |
|
Minimalna grubość ścianki |
3,5 mm (żelazo), 5,0 mm (stal) |
|
Liniowy naddatek na skurcz |
0,8% - 1.2% (żelazo), 1,5% - 2.0% (stal) |
|
Chropowatość powierzchni |
Ra 6.3 - 12.5 um (250 - 500 uin) |
|
Maksymalny wymiar koperty |
1200 mm x 900 mm x 700 mm |
|
Zakres ciężaru odlewu |
0,8 kg do 350 kg |
Kluczowe cechy produktu
Eliminacja rdzeni wewnętrznych i przesunięcie rdzenia:
Złożone wewnętrzne kanały płynu, przewody olejowe i płaszcze wodne powstają bezpośrednio poprzez łączenie-wstępnie uformowanych segmentów pianki. Eliminuje to przesunięcie rdzenia, wypływy druku rdzenia, erozję piasku i wąskie gardła związane z usuwaniem rdzenia.
Konsolidacja części:
Wielo-elementowe elementy spawane lub złożone-podzespoły można-przekonstruować w pojedynczy odlew z pianki traconej. Eliminuje to kołnierze łączące, uszczelki, elementy złączne i potencjalne ścieżki wycieków, jednocześnie obniżając całkowite koszty montażu.
Geometria kształtu zbliżonego-sieci- przy minimalnym pochyleniu:
Kąty pochylenia można zmniejszyć do 0 stopni na-niekrytycznych powierzchniach pionowych, oszczędzając masę surowca i zmniejszając usuwanie naddatku wymaganego podczas końcowej obróbki CNC.
Stała grubość ścianki i powtarzalność wymiarowa:
Zagęszczanie formy suchym piaskiem pod ciągłym ciśnieniem atmosferycznym zapobiega ruchom ścian formy, zapewniając powtarzalne tolerancje grubości ścianki w granicach +/-0,4 mm.
Typowe zastosowania
|
Sektor Przemysłu |
Komponenty docelowe |
Spełnione kluczowe wymagania techniczne |
|
Pojazdy użytkowe i skrzynie biegów |
Obudowy skrzyń biegów, obudowy koła zamachowego, osłony osi, korpusy zwalniaczy |
Wewnętrzne kanały olejowe, konsolidacja części, redukcja masy, zerowa porowatość |
|
Hydraulika i obsługa płynów |
Bloki zaworów-z wieloma suwakami, korpusy pomp, bloki kolektorów, obudowy wirników |
Złożone kanały wewnętrzne wolne od piasku, hydrostatyczna szczelność do 25 MPa |
|
Sprzęt rolniczy i ciężki |
Obudowy skrzyni biegów, zwrotnice, ramiona zaczepu, osłony skrzyni biegów |
Wysoka wytrzymałość zmęczeniowa (żeliwo sferoidalne EN-GJS-700-2), odporność na uderzenia, wąska tolerancja masy |
|
Sprężarki i energia przemysłowa |
Bloki cylindrów, skrzynie korbowe, obudowy spirali, kanały kolektora |
Cienkie-ściany (do 4,0 mm), sztywność konstrukcyjna, tłumienie dźwięku (żeliwo szare klasy 35) |
Obróbka skrawaniem i operacje dodatkowe
Aby dostarczać w pełni wykończone komponenty gotowe do montażu, Wabon Metals świadczy-we własnym zakresie usługi precyzyjnej obróbki CNC, obróbki cieplnej i wykańczania powierzchni:
Precyzyjna obróbka CNC:4-osiowe poziome centra obróbcze (HMC) i pionowe centra obróbcze (VMC) umożliwiające osiągnięcie tolerancji w granicach ISO 2768-mH i dokładności pozycjonowania +/-0,008 mm.
Obróbka cieplna:Normalizowanie, wyżarzanie odprężające, hartowanie i odpuszczanie (Q&T) oraz wyżarzanie ferrytyczne w celu dopasowania właściwości mechanicznych do wydruków inżynieryjnych.
Obróbka powierzchni i wykańczanie:Śrutowanie do standardu wykończenia Sa 2,5, powłoka fosforanem cynku, nałożenie-oleju antykorozyjnego, podkład epoksydowy i malowanie proszkowe.
Kontrola jakości i inspekcja
Działalność Wabon Metals odbywa się zgodnie z systemami jakości posiadającymi certyfikat ISO 9001:2015. Kompleksowe protokoły inspekcji są wykonywane przez cały cykl życia produkcji:
|
Etap inspekcji |
Metoda testowania / sprzęt |
Parametry weryfikacji |
|
Kontrola surowców i topienia |
Optyczny spektrometr emisyjny (OES), system analizy termicznej |
Weryfikacja składu chemicznego na ciepło przed kranem; obliczanie równoważnika węgla (CEL). |
|
Kontrola piany i powłoki |
Wagi gęstości, Kubek Zahna nr 4, Wagosuszarki |
Gęstość ściegu wzoru (22 +/- 2 g/L), lepkość zawiesiny, grubość suchej powłoki (1.0 - 1.2 mm) |
|
Weryfikacja wymiarowa |
Współrzędnościowa maszyna pomiarowa (CMM) (Zeiss), skaner laserowy 3D z niebieskim światłem |
Pełny raport GD&T, 100% kontrola wymiarów krytycznych, badanie ultradźwiękowe grubości ścianki (UT) |
|
Badania nieniszczące (NDT) |
Badania radiograficzne (-promieniami rentgenowskimi), badania cząstek magnetycznych (MPI), badania ultradźwiękowe (UT) |
Porowatość wewnętrzna, kontrola szczeliny skurczowej, wykrywanie pęknięć powierzchniowych zgodnie z ASTM E446 / ASTM E125 |
|
Badania metalurgiczne |
Mikroskop metalograficzny, twardościomierz Brinella, uniwersalny tester rozciągania |
Nodularity percentage (>85% dla żeliwa sferoidalnego), płatkowy grafit (ASTM A247 typ I/IV), dane dotyczące rozciągania/plastyczności/wydłużenia |
|
Próba ciśnieniowa |
Hydrostatyczne/pneumatyczne stanowiska do-testowania wody |
100% kontrola szczelności bloków zaworowych i obudów (do 300 bar / 30 MPa) |
Produkcja OEM i na zamówienie
Wabon Metals wspiera klientów OEM od wczesnego projektu technicznego po produkcję-na pełną skalę:
Symulacja DFM i castingu:Wspólna-recenzja projektu inżynierskiego przy użyciu SolidWorks i oprogramowania MAGMA/AnyCasting do symulacji wypełniania i krzepnięcia metalu. Konstrukcja wlewu jest zoptymalizowana przed cięciem narzędzi aluminiowych.
Szybkie prototypowanie:Na potrzeby walidacji prototypu (1-50 jednostek) wzory pianki są obrabiane CNC bezpośrednio z litych bloków EPS/PMMA bez użycia twardych narzędzi, co skraca czas realizacji próbek do 2–3 tygodni.
Produkcja oprzyrządowania seryjnego:Precyzyjne narzędzia aluminiowe-obrabiane CNC ze zintegrowanymi kanałami chłodzącymi, zaprojektowane z myślą o trwałości narzędzia przekraczającej 100 000 cykli formowania.
Co kupujący powinni podać w zapytaniu ofertowym
Aby otrzymać pełną ocenę techniczną i wycenę handlową w ciągu 48 godzin, prosimy o przesłanie następujących danych:
Modele CAD 3D:
Pliki STEP (.stp) lub IGES (.igs) do analiz objętościowych i geometrycznych.
Rysunki techniczne 2D:
Formaty PDF lub DWG wskazujące tolerancje, wykończenie powierzchni (Ra), objaśnienia punktów odniesienia i naddatki na obróbkę.
Specyfikacja materiału:
Standard gatunku materiału (np. ASTM A536 65-45-12, EN-GJL-250 lub niestandardowy skład chemiczny stopów).
Wielkość produkcji:
Szacowane roczne zużycie (EAU) i wielkość partii zamówienia początkowego.
Operacje dodatkowe:
Specyfikacje obróbki cieplnej, wydruki obróbki wykańczającej, parametry ciśnienia w próbie szczelności lub powłoki ochronne.
Wymagania dotyczące dokumentacji jakościowej:
Wymagane poziomy inspekcji NDT, raport z testów materiałowych (EN 10204 3.1), raporty CMM lub złożenie wniosku na poziomie 3 PPAP.
Często zadawane pytania
P: Jak wypada odlewanie z utraconej pianki w porównaniu z odlewaniem inwestycyjnym pod względem kosztów i wielkości części?
Odp.: Odlewanie metodą Lost Foam jest-opłacalne w przypadku średnich-i-dużych elementów żelaznych (0,5–350 kg) ze złożonymi kanałami wewnętrznymi. Odlewanie metodą traconego stopu zapewnia wyższą precyzję (CT4-CT6) i gładsze wykończenie powierzchni (Ra 3,2 um), ale koszty narzędzi i szlamu znacznie rosną w przypadku części o masie powyżej 20 kg. Lost Foam wykorzystuje niezwiązany piasek, obniżając koszty materiałów eksploatacyjnych w przypadku ciężkich odlewów konstrukcyjnych.
P: W jaki sposób kontrolowane jest pobieranie węgla podczas odlewania stali-o niskiej zawartości węgla za pomocą Lost Foam?
Odp.: Standardowa pianka EPS może wprowadzić węgiel do stali podczas rozkładu termicznego. Aby wyeliminować defekty węgla, Wabon Metals wykorzystuje kulki pianki PMMA (polimetakrylan metylu) lub kopolimeru EPS/PMMA, które rozkładają się czysto, nie pozostawiając resztek węgla. Wysokie prędkości nalewania i ekstrakcja próżniowa szybko usuwają gazowe produkty uboczne.
P: Jaki jest typowy koszt oprzyrządowania i czas realizacji nowych części produkcyjnych?
Odp.: Koszty oprzyrządowania do formowanej pianki wahają się od 3500 do 12 000 dolarów, w zależności od powłoki części, segmentacji rdzenia i liczby wnęk. Produkcja oprzyrządowania zajmuje od 4 do 6 tygodni. Wstępne części próbne, dostarczane z pełnymi raportami wymiarowymi CMM i certyfikatami testów materiałowych, są dostarczane w ciągu 10 dni od walidacji narzędzia.
P: Czy odlewy z pianki traconej mogą zapewnić-ciśnieniowe uszczelnienie elementów hydraulicznych?
O: Tak. Ciągłe ujemne podciśnienie (-0,05 MPa) podczas zalewania eliminuje uwięzienie gazu i mikroporowatość skurczową. Kolektory zaworów i korpusy pomp produkowane w tym procesie rutynowo przechodzą hydrostatyczne testy szczelności do 30 MPa (300 barów) bez impregnacji żywicą chemiczną.
