Lost Foam Machine Castings nudi -isplativ proizvodni put za složene strukturalne komponente s visokom jezgrom koje se koriste u teškim strojevima, automobilskim pogonskim sklopovima, hidrauličnim sklopovima i industrijskoj opremi. Korištenjem skupova uzoraka ekspandiranog polistirena (EPS) ili polimetil metakrilata (PMMA) ugrađenih u nevezani, vakuum-zbijeni kvarcni pijesak, ovaj postupak eliminira tradicionalne pješčane jezgre, linije razdvajanja i zahtjeve za kutom gaza.
Ova tehnička dokumentacija o proizvodu ocrtava inženjerske parametre, metalurške stupnjeve, mogućnosti procesa, standarde kontrole kvalitete i zahtjeve nabave kako bi se pomoglo OEM upraviteljima nabave i inženjerima strojarskog dizajna u procjeni, specifikaciji i nabavi odljevaka za strojeve s izgubljenom pjenom od Wabon Metalsa.
Matrica odabira procesa: izgubljena pjena u odnosu na alternativne metode lijevanja
|
Metrika evaluacije |
LFC (LFC) |
Odljev zelenog pijeska |
Lijevanje za ulaganje (izgubljeni vosak) |
|
Zahtjevi za kut gaza |
0 stupnjeva do 0,5 stupnjeva (dostižan nulti propuh) |
Potrebno je 1,5 do 3,0 stupnja |
Tipično od 0,5 do 1,5 stupnjeva |
|
Interni temeljni zahtjevi |
Nisu potrebne posebne pješčane jezgre |
Zahtijeva više{0}}jezgre od pijeska |
Potrebne su topljive keramičke jezgre |
|
Tolerancija linearne dimenzije |
CT6 - CT8 (ISO 8062) |
CT9 - CT11 (ISO 8062) |
CT4 - CT6 (ISO 8062) |
|
Hrapavost površine (Ra) |
6.3 - 12.5 um (250-500 uin) |
12.5 - 25 um (500-1000 uin) |
3.2 - 6.3 um (125-250 uin) |
|
Raspon težine dijela |
0,5 kg do 500 kg |
0.5 kg to >2.000 kg |
0,01 kg do 45 kg |
|
Dodatak za strojnu obradu |
1,0 mm - 2.5 mm |
3,0 mm - 6.0 mm |
0,5 mm - 1.5 mm |
Proces proizvodnje
Ruta proizvodnje izgubljene pjene u Wabon Metalsu integrira automatizirano širenje perli, više-sastavljanje uzorka, vatrostalnu prevlaku, vakuumsko sabijanje i termičko obnavljanje pijeska:
Oblikovanje i proširenje uzorka:Zrnca smole EPS ili PMMA prethodno se -ekspandiraju parom do ciljne gustoće od 0.020 - 0.026 g/cm3 (1.25 - 1.62 lb/ft3). Ekspandirane kuglice odležavaju u stabilizacijskim silosima 4 do 12 sati prije brizganja u aluminijskim alatima za proizvodnju preciznih segmenata uzorka.
Montaža uzorka i vrata:Složena unutarnja geometrija stvara se lijepljenjem oblikovanih pjenastih segmenata pomoću vruće-otopljenog ljepila u pneumatskim učvršćenjima ili više-strojevima za lijepljenje. Precizne pjenaste vodilice, kanali i usponi pričvršćeni su da tvore krutu skupinu uzorka.
Vatrostalni premaz:Skupovi uzoraka uranjaju se u vodenu{0}}keramičku kašu (na bazi cirkona/silika-) kontroliranu na viskoznost od 30-45 sekundi (Zahn Cup #4). Naneseni sloj premaza (debljine 0,8-1,5 mm) suši u sušionici s kontroliranom vlagom (38-42°C, RH < 30%) 12-24 sata.
Primjena sabijanja boca i vakuumiranja:Osušeni klaster se postavlja unutar tikvice od nehrđajućeg čelika i obavija suhim silicijevim pijeskom bez veziva (-Finoća zrna AFS 45-55). Višeosni vibracijski stolovi zbijaju pijesak oko uskih radijusa i unutarnjih šupljina. Gornji otvor tikvice se zatvori plastičnom folijom i podvrgne negativnom vakuumskom tlaku od -0,04 do -0,07 MPa.
Izlijevanje metala i isparavanje pjene:Rastaljeni metal na kontroliranim temperaturama pregrijavanja (1420-1480 stupnjeva C za sivi lijev; 1560-1620 stupnjeva C za ugljični čelik) izlijeva se izravno na lijevni kanal. Toplinsko zračenje isparava pjenu ispred fronte tekućeg metala. Plinoviti produkti razgradnje izlaze kroz poroznu vatrostalnu prevlaku u evakuirani pijesak dok tekući metal ispunjava volumen kalupa.
Hlađenje i toplinska regeneracija:Odljevci se skrućuju uz kontinuiranu vakuumsku podršku. Nakon što se ohlade, tikvice se čiste bez opreme za-istresanje jezgre. Nevezani pijesak podvrgava se 100% mehaničkoj i toplinskoj regeneraciji, postižući gubitak žarenjem (LOI) < 0,10%.
Materijali i tehničke specifikacije
Kemijska i mehanička svojstva legura za lijevane jezgre
|
Kategorija materijala |
Standard & Grade |
Vlačna čvrstoća (MPa) |
Granica razvlačenja (MPa) |
Istezanje (%) |
Tvrdoća (HBW) |
|
Sivi lijev |
ASTM A48 klasa 30 / EN-GJL-200 |
>= 200 |
-- |
-- |
160 - 220 |
|
Sivi lijev |
ASTM A48 klasa 35 / EN-GJL-250 |
>= 250 |
-- |
-- |
180 - 230 |
|
Nodularni lijev |
ASTM A536 65-45-12 / EN-GJS-400-15 |
>= 400 |
>= 250 |
>= 12 |
130 - 180 |
|
Nodularni lijev |
ASTM A536 80-55-06 / EN-GJS-500-7 |
>= 500 |
>= 320 |
>= 7 |
170 - 230 |
|
Nodularni lijev |
ASTM A536 100-70-03 / EN-GJS-700-2 |
>= 700 |
>= 420 |
>= 2 |
225 - 305 |
|
Ugljični čelik |
ASTM A27 stupanj 65-35 / WCB |
>= 450 |
>= 240 |
>= 24 |
137 - 187 |
|
Legirani čelik |
ASTM A148 stupanj 80-50 / 42CrMo4 |
>= 550 |
>= 345 |
>= 18 |
201 - 269 |
Standardne dimenzije i mogućnosti procesa
|
Tolerancija dimenzija |
ISO 8062-3 CT6 do CT8 |
|
Minimalna debljina stijenke |
3,5 mm (željezo), 5,0 mm (čelik) |
|
Linearno skupljanje |
0,8% - 1.2% (željezo), 1,5% - 2.0% (čelik) |
|
Hrapavost površine |
Ra 6.3 - 12.5 um (250 - 500 uin) |
|
Maksimalna dimenzija omotnice |
1200 mm x 900 mm x 700 mm |
|
Raspon težine bacanja |
0,8 kg do 350 kg |
Ključne značajke proizvoda
Uklanjanje unutarnjih jezgri i promjena jezgre:
Složeni unutarnji prolazi za tekućinu, uljni vodovi i vodeni omotači proizvode se izravno lijepljenjem prethodno-livanih segmenata pjene. Ovo eliminira pomak jezgre, bljesak ispisa jezgre, eroziju pijeska i uska grla uklanjanja jezgre.
Konsolidacija dijela:
Više{0}}zavareni spojevi ili složeni pod{1}}sklopovi mogu se re-proizvesti u jedan izgubljeni odljev od pjene. Ovo eliminira spojne prirubnice, brtve, pričvršćivače i potencijalne putove curenja dok smanjuje ukupne troškove montaže.
Gotovo-neto-geometrija oblika s minimalnim gazom:
Kutovi naprezanja mogu se smanjiti na 0 stupnjeva na ne-kritičnim okomitim površinama, čime se štedi težina sirovog materijala i smanjuje potrebno uklanjanje zaliha tijekom završne CNC obrade.
Dosljedna debljina stijenke i ponovljivost dimenzija:
Sabijanje kalupa putem suhog pijeska pod stalnim atmosferskim vakuumskim tlakom sprječava pomicanje stijenke kalupa, osiguravajući ponovljive tolerancije debljine stijenke unutar +/-0,4 mm.
Tipične primjene
|
Sektor industrije |
Ciljne komponente |
Ključni tehnički zahtjevi ispunjeni |
|
Komercijalna vozila i mjenjači |
Kućišta mjenjača, kućišta zamašnjaka, kućišta osovina, tijela retardera |
Unutarnji prolazi za ulje, konsolidacija dijelova, smanjenje težine, nulta poroznost |
|
Hidraulika i rukovanje tekućinama |
Multi{0}}blokovi ventila, tijela pumpi, blokovi razvodnika, kućišta impelera |
Složeni unutarnji kanali-bez pijeska, hidrostatska nepropusnost do 25 MPa |
|
Poljoprivredna i teška oprema |
Kućišta mjenjača, zglobovi upravljača, poluge za vuču, poklopci mjenjača |
Visoka otpornost na zamor (nodularni ljevak EN-GJS-700-2), otpornost na udarce, mala tolerancija težine |
|
Kompresori i industrijska energija |
Blokovi cilindara, kućišta radilice, kućišta spirala, kanali razdjelnika |
Kontrola-tankog zida (sve do 4,0 mm), krutost konstrukcije, prigušivanje zvuka (sivo željezo klase 35) |
Strojna obrada i sekundarne operacije
Za isporuku potpuno gotovih komponenti spremnih za montažu, Wabon Metals nudi-kućnu preciznu CNC obradu, toplinsku obradu i usluge završne obrade površina:
Precizna CNC obrada:4-osni vodoravni obradni centri (HMC) i okomiti obradni centri (VMC) koji mogu postići tolerancije unutar ISO 2768-mH i točnost pozicioniranja od +/-0,008 mm.
Obrada toplinskom obradom:Normaliziranje, žarenje za ublažavanje naprezanja, kaljenje i kaljenje (Q&T) i feritno žarenje kako bi se mehanička svojstva uskladila s tehničkim otiscima.
Površinska obrada i završna obrada:Pjeskarenje do standardne završne obrade Sa 2,5, premaz cink-fosfatom, nanošenje ulja protiv -hrđe, epoksidni temeljni premaz i premazivanje prahom.
Kontrola i inspekcija kvalitete
Operacije u tvrtki Wabon Metals slijede sustave kvalitete s certifikatom ISO 9001:2015. Sveobuhvatni inspekcijski protokoli provode se tijekom životnog ciklusa proizvodnje:
|
Faza inspekcije |
Metoda testiranja/oprema |
Parametri provjere |
|
Kontrola sirovina i taljenja |
Optički emisijski spektrometar (OES), sustav toplinske analize |
Provjera kemijskog sastava po zagrijavanju prije točenja; izračun ekvivalenta ugljika (CEL). |
|
Kontrola pjene i premaza |
Ljestvice gustoće, Zahn Cup #4, analizatori vlage |
Gustoća kuglica uzorka (22 +/- 2 g/L), viskoznost kaše, debljina suhog premaza (1.0 - 1.2 mm) |
|
Provjera dimenzija |
Koordinatni mjerni stroj (CMM) (Zeiss), 3D laserski skener plave svjetlosti |
Potpuni GD&T izvještaj, 100% provjera kritičnih dimenzija, ultrazvučno ispitivanje debljine stijenke (UT) |
|
Ne{0}}ispitivanje bez razaranja (NDT) |
Radiografsko (X-Ray) ispitivanje, ispitivanje magnetskim česticama (MPI), ultrazvučno (UT) |
Unutarnja poroznost, provjera šupljina skupljanja, otkrivanje površinskih pukotina prema ASTM E446 / ASTM E125 |
|
Metalurško ispitivanje |
Metalografski mikroskop, mjerač tvrdoće po Brinellu, univerzalni ispitivač vlačne čvrstoće |
Nodularity percentage (>85% za nodularno željezo), vrsta grafitnih ljuskica (ASTM A247 tip I/IV), podaci o vlačnoj/popuštanju/istezanju |
|
Ispitivanje tlaka |
Hidrostatske/pneumatske pod{0}}uređaje za testiranje pod vodom |
100% ispitivanje nepropusnosti blokova ventila i kućišta (do 300 bara / 30 MPa) |
OEM i proizvodnja po narudžbi
Wabon Metals podržava OEM klijente od ranog inženjerskog dizajna do pune-serijske proizvodnje:
DFM i simulacija lijevanja:Ko-inženjerski pregled dizajna pomoću softvera SolidWorks i MAGMA / AnyCasting za simulaciju metalnog punjenja i skrućivanja. Dizajn vrata je optimiziran prije rezanja aluminijskog alata.
Brza izrada prototipova:Za provjeru valjanosti prototipa (1-50 jedinica), uzorci pjene izrađuju se CNC-strojno izravno iz čvrstih EPS/PMMA blokova bez tvrdog alata, smanjujući vrijeme potrebno za uzorkovanje na 2-3 tjedna.
Serijska proizvodnja alata:Precizni CNC-aluminijski alat s integriranim kanalima za hlađenje, dizajniran za radni vijek alata veći od 100.000 ciklusa kalupljenja.
Što bi kupci trebali pružiti za RFQ
Da biste dobili potpunu tehničku procjenu i komercijalnu ponudu u roku od 48 sati, pošaljite sljedeće podatke:
3D CAD modeli:
STEP (.stp) ili IGES (.igs) datoteke za volumetrijsku i geometrijsku analizu.
2D inženjerski nacrti:
PDF ili DWG formati koji pokazuju tolerancije, površinsku obradu (Ra), referentne oznake i dodatke za strojnu obradu.
Specifikacija materijala:
Standard kvalitete materijala (npr. ASTM A536 65-45-12, EN-GJL-250 ili prilagođena kemija legure).
Količine proizvodnje:
Procijenjena godišnja upotreba (EAU) i početne veličine serije narudžbi.
Sekundarne operacije:
Specifikacije toplinske obrade, otisci završne strojne obrade, parametri tlaka ispitivanja nepropusnosti ili zaštitni premazi.
Zahtjevi za kvalitetnu dokumentaciju:
Potrebne razine NDT inspekcije, izvješće o ispitivanju materijala (EN 10204 3.1), CMM izvješća ili podnošenje PPAP razine 3.
Često postavljana pitanja
P: Kako se Lost Foam Casting može usporediti s Investment Castingom u smislu cijene i veličine dijela?
O: Lost Foam Casting je isplativ-za srednje-do-velike željezne komponente (0,5 kg do 350 kg) sa složenim unutarnjim prolazima. Lijevanje po investiciji nudi veću preciznost (CT4-CT6) i glatkiju završnu obradu (Ra 3,2 um), ali troškovi alata i kaše značajno se povećavaju za dijelove preko 20 kg. Lost Foam koristi nevezani pijesak, smanjujući troškove potrošnog materijala za teške strukturalne odljevke.
P: Kako se kontrolira skupljanje ugljika pri lijevanju -niskougljičnog čelika putem izgubljene pjene?
O: Standardna EPS pjena može unijeti nakupljanje ugljika u čelik tijekom toplinske razgradnje. Za uklanjanje nedostataka ugljika, Wabon Metals koristi PMMA (polimetil metakrilat) ili EPS/PMMA kopolimerne pjenaste kuglice, koje se čisto razgrađuju bez ostavljanja zaostalog ugljika. Velike brzine izlijevanja i vakuumska ekstrakcija brzo evakuiraju plinovite nusprodukte.
P: Koji je tipični trošak alata i vrijeme isporuke za nove proizvodne dijelove?
O: Troškovi alata od lijevane pjene kreću se između 3.500 USD i 12.000 USD, ovisno o ovojnici dijela, segmentaciji jezgre i broju šupljina. Izrada alata zahtijeva 4 do 6 tjedana. Početni uzorci dijelova, isporučeni s punim izvješćima o dimenzijama CMM-a i potvrdama o ispitivanju materijala, isporučuju se unutar 10 dana od validacije alata.
P: Mogu li Lost Foam Castings postići-nepropusno brtvljenje za hidrauličke komponente?
O: Da. Kontinuirani negativni vakuumski tlak (-0,05 MPa) tijekom izlijevanja eliminira zadržavanje plina i mikroporoznost skupljanja. Razdjelnici ventila i tijela crpki proizvedena ovim postupkom rutinski prolaze hidrostatsko ispitivanje nepropusnosti do 30 MPa (300 bara) bez impregnacije kemijskom smolom.
