Ліццё па выпальваным васковым мадэлям з алюмініевага сплава 

Тэхналогія ліцця па выпальваным васковым мадэлям з алюмініевага сплава: поўны разбор працэсу

Ліццё па якія выпальваюцца васковым мадэлям з алюмініевага сплава застаецца адзіным прамысловым метадам, якія дазваляюць атрымліваць дэталі складанай геаметрыі з шурпатасцю паверхні Ra 1.6–3.2 мкм без наступнай механічнай апрацоўкі крытычных вузлоў. У адрозненне ад пяшчанага ці коксавага ліцця, гэтая тэхналогія выключае неабходнасць у фармовачных стрыжнях для ўнутраных паражнін, бо мадэль проста выпараецца пад уздзеяннем высокай тэмпературы. Мы працуем з гэтым працэсам больш за 15 гадоў і можам сцвярджаць: калі ваша дэталь мае тонкія сценкі менш за 3 мм або складаныя ўнутраныя каналы астуджэння, традыцыйныя метады ліцця прывядуць да шлюбу ў 40% выпадкаў, тады як страчаная мадэль гарантуе цэласнасць структуры.

Ключавая перавага метаду складаецца ў магчымасці выкарыстання сплаваў тыпу АК7ч (AlSi7Mg) і АК9ч (AlSi9Cu3) для стварэння кампанентаў, якія працуюць пад высокім ціскам. Дакладнасць памераў дасягае класа CT4-CT5 па стандарце ISO 8062-3, што дазваляе збіраць вузлы без падганяння. Аднак многія закупшчыкі здзяйсняюць памылку, выбіраючы гэтую тэхналогію для простых кранштэйнаў або масіўных пліт - тут эканамічная эфектыўнасць падае з-за высокага кошту васковай аснасткі. Нашая практыка паказвае, што рэнтабельнасць пачынаецца пры партыі ад 50 штук для складаных дэталяў і ад 500 штук для элементаў сярэдняй складанасці.

Пакрокавы тэхналагічны працэс вытворчасці адліўкі

Працэс пачынаецца не з плаўлення металу, а са стварэння эталоннай майстар-мадэлі. Памылка на гэтым этапе фатальная: любое адхіленне ў геаметрыі прэс-формы памножыцца на каэфіцыент ўсаджвання алюмінія (прыкладна 1.3% для сілумінаў). Мы выкарыстоўваем алюмініевыя ці сталёвыя прэс-формы, вырабленыя на ЧПУ станках з дакладнасцю да 0.01 мм. Для серыйнай вытворчасці мы рэкамендуем выкарыстоўваць шматмесныя прэс-формы, што змяншае сабекошт адной васковай мадэлі на 35%. Важна разумець: матэрыял майстар-мадэлі павінен мець каэфіцыент цеплавога пашырэння, максімальна блізкі да матэрыялу канчатковай адліўкі, каб кампенсаваць тэмпературныя дэфармацыі.

1. Выраб васковых мадэлей.Расплаўлены воск пад ціскам 4-6 Мпа ўпырскваецца ў прэс-форму. Тэмпература воску строга кантралюецца ў дыяпазоне 65-70 ° C; перагрэў прыводзіць да змены глейкасці і страце памернай стабільнасці. Пасля астуджэння мадэль здабываецца і візуальна правяраецца на наяўнасць дэфектаў запаўнення. На гэтым этапе мы часта бачым шлюб з-за няправільнай тэмпературы формы - паверхня воску становіцца матавай, што сігналізуе аб заўчасным застыванні.
2. Зборка кластараў (дрэваў).Асобныя васковыя мадэлі прыварваюцца да цэнтральнай літнікавай сістэмы з дапамогай нагрэтай прылады. Геаметрыя літнікавай сістэмы разлічваецца індывідуальна для кожнай дэталі: занадта вузкія каналы выклічуць халодныя спаі, занадта шырокія - перарасход металу і цяжкасці пры абразанні. Мы выкарыстоўваем спецыяльныя васковыя стрыжні для злучэння, якія плавяцца пры той жа тэмпературы, што і сама мадэль. Парушэнне кута далучэння літніка больш за на 5 градусаў стварае турбулентнасць струменя металу пры заліванні.
3. Фарміраванне керамічнай абалонкі.Кластар апускаецца ў завісь з тугаплаўкага напаўняльніка (электракорунд або цыркону) і злучнага (этылсілікат або коллоідных кремнезем). Пасля кожнага пласта наносіцца пясчанае абсыпанне. Працэс паўтараецца 7-9 разоў да дасягнення таўшчыні абалонкі 6-8 мм. Крытычна важна кантраляваць вільготнасць у памяшканні (не больш за 60%) і тэмпературу (20-22 ° C). Калі пласт высахне занадта хутка, утворацца микротрещины, праз якія пры заліванні прарвецца метал («прарыў»).
4. Выпальванне воску і прокалка формы.Гатовыя формы змяшчаюцца ў аўтаклаў, дзе пара пад ціскам 0.3-0.5 Мпа і тэмпературай 160-170 ° C плавіць і вымывае воск. Пакінуты след выдаляецца пры прокалке ў печы пры 850-950 ° C на працягу 2-4 гадзін. Гэты этап крытычны: недастатковая тэмпература гартавання пакіне вугляродзістыя рэшткі, якія пры кантакце з расплаўленым алюмініем выклічуць газавую сітаватасць. Мы патрабуем, каб форма выходзіла з печы непасрэдна перад заліўкай, захоўваючы тэмпературу не ніжэй за 600°C.
5. Заліванне і астуджэнне.Расплаўлены алюмініевы сплаў (тэмпература 720-740 ° C) заліваецца ў форму пад дзеяннем цэнтрабежнай сілы або вакууму. Вакуумнае ліццё пераважней для адказных дэталяў, бо яно змяншае ўтрыманне вадароду ў метале. Час зацвярдзення залежыць ад масы пакета: для дробных дэталяў гэта 10-15 хвілін, для буйных - да гадзіны. Рэзкае астуджэнне вадой забаронена - гэта выкліча тэрмічны шок і разбурэнне керамічнай абалонкі разам з адліўкай.

Пасля астывання керамічную абалонку разбіваюць гідраўлічным молатам ці вібрацыйнай усталёўкай. Літнікавая сістэма адлучаецца альбо механічна (пілой), альбо метадам электраэрозіі, калі патрабуецца высокая дакладнасць тарца. Фінальная аперацыя - дробаструменная апрацоўка для выдалення рэшткаў керамікі і паляпшэння вонкавага выгляду паверхні. Памятайце: нават ідэальная адліўка можа быць забракаваная на этапе кантролю, калі не выканана чысціня шыхты пры плаўленні.

Выбар алюмініевых сплаваў і іх уплыў на ўласцівасці выраба

Не ўсе алюмініевыя сплавы аднолькава добра паводзяць сябе падчас ліцця па якія выплаўляюцца мадэлям. Выбар маркі вызначаецца ўмовамі эксплуатацыі гатовага выраба. Найбольш распаўсюджанымі ў нашай практыцы з'яўляюцца сілуміну - сплавы сістэмы Al-Si. Яны валодаюць выдатнай вадкацёкам, што крытычна для запаўнення тонкіх перасекаў васковых мадэляў.

Сплаў АК7ч (АЛ9 па ДАСТ 1583-93).Гэта эўтэктычны сплаў з утрыманнем крэмнія каля 7%. Ён ідэальна падыходзіць для герметычных карпусоў, помпавых частак і дэталяў, якія працуюць пад ціскам. Дзякуючы дробназярністай структуры пасля мадыфікавання натрыем або стронцыем, гэты сплаў дэманструе высокую пластычнасць і каразійную ўстойлівасць. Аднак яго мяжа трываласці на разрыў абмежаваны значэннем 200-220 Мпа. Калі ваша дэталь падвяргаецца ўдарным нагрузкам, гэтага можа быць нядосыць.

Сплаў АК9ч (АК9пч).Змяшчае да 9% крэмнію і дабаўкі медзі. Наяўнасць медзі павялічвае трываласць да 250-280 Мпа, але зніжае каразійную ўстойлівасць і ўскладняе працэс ліцця з-за схільнасці да гарачых расколін. Мы рэкамендуемы гэты сплаў толькі для дэталяў, якія працуюць у сухіх асяроддзях або абароненых лакафарбавымі пакрыццямі. Пры ліцці АК9ч неабходна строга кантраляваць хуткасць астуджэння: хуткае зацвярдзенне прыводзіць да ликвации медзі і адукацыі далікатных фаз па межах зерняў.

Сплаў АК8ч (АЛ34).Універсальны сплаў з дабаўкамі магнію і медзі. Ён спалучае добрую трываласць (да 240 Мпа) і здавальняючую ліцейную цякучасць. Часта выкарыстоўваецца ў аўтамабільнай прамысловасці для кранштэйнаў падвескі і элементаў трансмісіі. Асаблівасць гэтага сплава - магчымасць умацавання тэрмічнай апрацоўкай (загартаванне + старэнне), што павышае цвёрдасць да 90-100 HB. Але ўлічыце: тэрмаапрацоўка можа выклікаць коробление танкасценных дэталяў, таму праектуйце прыпускі на апрацоўку з улікам магчымых дэфармацый.

Пры замове ліцця абавязкова паказвайце патрабаваны клас трываласці і ўмовы эксплуатацыі. Выкарыстанне непадыходнага сплава - самая частая прычына заўчаснага выхаду вырабаў з ладу. Напрыклад, спроба выкарыстоўваць сплаў АК7ч для высоканагружанага рычага замест АК8ч прывядзе да стомленага разбурэння пасля 50 000 цыклаў нагружэння замест разліковых 200 000.

Кантроль якасці і тыповыя дэфекты ліцця

Нават пры захаванні ўсёй тэхналогіі ліццё па якія выпальваюцца васковым мадэлям з алюмініевага сплава схільна спецыфічным дэфектам. Разуменне іх прыроды дазваляе нам прадухіляць шлюб яшчэ на этапе праектавання. Асноўныя віды дэфектаў можна падзяліць на павярхоўныя і ўнутраныя.

Газавая сітаватасць.Выглядае як круглявыя паражніны ўсярэдзіне металу або на паверхні залому. Прычына - насычэнне расплаву вадародам. Алюміній актыўна паглынае вадарод пры плаўленні, які вылучаецца пры крышталізацыі, утворачы бурбалкі. Рашэнне: выкарыстанне рафінавання расплаву таблеткамі хлорсодержащих соляў ці прадзьмух інертным газам (аргон) перад заліўкай. Мы ўкараняем абавязковы кантроль утрымання вадароду экспрэс-метадам (проба на шчыльнасць) перад кожнай плаўленнем.

Халодныя спаі.Лініі або швы на паверхні адліўкі, дзе два патокі металу сустрэліся, але не сплавіліся. Узнікаюць пры нізкай тэмпературы формы ці металу, а таксама пры занадта павольным заліванні. Візуальна нагадваюць расколіны, але пры механічным уздзеянні не раскрываюцца. Барацьба з імі патрабуе павышэння тэмпературы залівання да 740-750 ° C або аптымізацыі канструкцыі литниковой сістэмы для паскарэння запаўнення.

Усаджвальныя ракавіны.Утоеныя пустэчы ў месцах засяроджвання масы (вузлы спалучэння рэбраў). Утвараюцца з-за парушэння накіраванасці крышталізацыі. Метал дубянее нераўнамерна, і вадкая фаза ў цэнтры не атрымлівае сілкаванні з літнікаў. Адзіны спосаб барацьбы - правільнае размяшчэнне халадзільнікаў у форме і змяненне геаметрыі дэталі (даданне тэхналагічных выступаў для выраўноўвання таўшчыні сценак).

Керамічныя ўключэнні.Часціцы абалонкі, якія трапілі ў метал. Адбываецца пры разбурэнні формы падчас залівання або з-за дрэннай адгезіі пластоў абалонкі. Такія дэфекты вельмі небяспечныя, бо працуюць як канцэнтратары высілкаў. Мы выкарыстоўваем шматслаёвую сістэму з армавальнымі сеткамі ў першых пластах і фінішнымі пластамі з чыстага цыркону, каб выключыць кантакт расплаву з пяском.

Наш аддзел АТК выкарыстоўвае рэнтгенаграфічны кантроль (ДАСТ Р 50.05.01) для выяўлення ўнутраных дэфектаў у адказных партыях. Для кожнай серыі адлівак мы праводзім спектральны аналіз хімічнага складу і механічныя выпрабаванні ўзораў-сведкаў, адлітых разам з асноўнай партыяй. Гэта дазваляе гарантаваць адпаведнасць заяўленым характарыстыкам.

Эканамічная эфектыўнасць і тэрміны вырабу

Многія патэнцыйныя кліенты памылкова мяркуюць, што ліццё па выпальваюцца васковым мадэлям з алюмініевага сплава заўсёды даражэй за іншых метадаў. Гэта дакладна толькі для масавай вытворчасці простых дэталяў. Для складаных кампанентаў з высокай дабаўленай вартасцю гэтая тэхналогія часта аказваецца больш выгадна дзякуючы зніжэнню аб'ёму механічнай апрацоўкі.

Разгледзім прыклад: вытворчасць корпуса рэдуктара са складанымі ўнутранымі каналамі. Пры пяшчаным ліццё запатрабуецца выраб 4-5 металічных стрыжняў, зборка формы, а пасля ліцця - выдаленне стрыжняў і глыбокая механічная апрацоўка каналаў. Сабекошт апрацоўкі можа складаць да 60% ад цаны гатовай дэталі. Пры выкарыстанні страчанай мадэлі каналы фармуюцца адразу, а прыпуск на апрацоўку мінімальны (1-2 мм замест 4-5 мм). Эканомія на металаапрацоўцы перакрывае выдаткі на воск і кераміку ўжо пры партыі ад 100 штук.

Тэрміны вырабу першай партыі (прататыпа) звычайна складаюць 15-20 працоўных дзён. З іх 5-7 дзён сыходзіць на распрацоўку 3D-мадэлі і выраб майстар-мадэлі на ЧПУ, 3-4 дні на стварэнне доследнай прэс-формы для воску і 5-7 дзён на правядзенне пробнай плаўкі і атрыманне адлівак. Для серыйнай вытворчасці цыкл скарачаецца да 7–10 дзён, бо асноўнае абсталяванне ўжо гатова. Мы рэкамендуем закладваць дадатковы буфер у 3-5 дзён на транспартную лагістыку і мытнае афармленне пры экспартных пастаўках.

Важны фактар кошту - вага літнікавай сістэмы. У некаторых выпадках вага літнікаў перавышае вагу карысных адлівак у 2-3 разы. Аптымізацыя кластара дазваляе зменшыць выдатак металу на 15–20%, што напроста ўплывае на кошт кілаграма гатовай прадукцыі. Нашы інжынеры выкарыстоўваюць праграмнае мадэляванне запаўнення формы (Magmasoft або ProCAST) для мінімізацыі аб'ёму літнікаў яшчэ да этапу фізічнага вырабу васковых мадэляў.

Ужыванне ў розных галінах прамысловасці

Тэхналогія знайшла шырокае ўжыванне там, дзе надзейнасць і дакладнасць важней кошты кілаграма металу. У авіяцыйнай прамысловасці з алюмініевых сплаваў па якія выплаўляюцца мадэлям вырабляюць карпусы прыбораў, элементы сістэм кіравання і кранштэйны рухавікоў. Патрабаванні да такіх дэталяў рэгламентуюцца стандартамі серыі ASTM B26 або расійскімі ДАСТ Р 53472. Тут недапушчальная нават мікраскапічная сітаватасць, таму кожная партыя праходзіць 100% рэнтген-кантроль.

У аўтамабілебудаванні метад выкарыстоўваецца для вытворчасці кампанентаў турбакампрэсараў, впускных калектараў і дэталяў падвескі прэміум-класа. Прыклад: впускной калектар складанай формы, аптымізаваны для ламінарнага струменя паветра. Ліццё пад ціскам не дазволіла б зрабіць такую геаметрыю без ліній раздыма формы ўнутры канала, што пагоршыла б аэрадынаміку. Страчаная мадэль дае маналітную структуру з гладкімі сценкамі, падвышаючы ККД рухавіка на 2-3%.

Харчовая і фармацэўтычная прамысловасць таксама актыўна выкарыстоўвае гэтыя адліўкі для помпаў і запорной арматуры. Гладкая паверхня (Ra<1.6 мкм пасля паліроўкі) перашкаджае назапашванню бактэрый і палягчае мыйку. Сплавы тыпу АК7ч, якія не змяшчаюць таксічных элементаў (свінец, кадмій), сертыфікаваны для кантакту з харчовымі прадуктамі. Мы пастаўляем такія кампаненты вытворцам абсталявання для разліву напояў, дзе гігіенічныя патрабаванні асабліва строгія.

Адмысловая ўвага варта надаць энергетычнаму і нафтахімічнаму сектарам, дзе патрабаванні да абсталявання найболей цвёрдыя. Менавіта ў гэтых галінах працуе кампаніяТАА «Усі Кайшэн Электраэнергетычнае і Нафтахімічнае Абсталяванне», Якая спецыялізуецца на распрацоўцы і вытворчасці высоканагружаных сістэм, такіх як тытанавыя кожухотрубные цеплаабменнікі, апараты стандарту ASME і паветраныя ахаладжальнікі. Хоць асноўным матэрыялам для іх прадукцыі часта выступаюць нержавеючыя сталі (316, 321), марская латунь C46400, медна-нікелевыя сплавы C70600 або нікелевыя сплавы N06625, прынцыпы прецизионного выраба і кантролю якасці, якія ўжываюцца ў ліццё па выплавляемым. складаных вузлоў цеплаабменнага абсталявання. Прадукцыя "Уси Кайшэн", сертыфікаваная па стандартах PED і ASME, дэманструе высокую каразійную стойкасць і здольнасць працаваць экстрэмальных цісках і тэмпературах, што крытычна важна для нафтаперапрацоўкі, апраснення марской вады і суднабудавання. Сінэргія перадавых ліцейных тэхналогій і досведу ў вытворчасці энергаабсталявання дазваляе ствараць індывідуальныя рашэнні, якія забяспечваюць стабільную працу прамысловых аб'ектаў па ўсім свеце.

Адзін з нашых кліентаў, вытворца медыцынскага абсталявання, сутыкнуўся з праблемай вібрацыі ў трымальніку сэнсарнага модуля. Дэталь, вырабленая фрэзераваннем з суцэльнага кавалка, мела анізатрапію ўласцівасцяў і рэзанавала на вызначаных частотах. Пераход на ліццё па якія выплаўляюцца мадэлям дазволіў змяніць унутраную структуру збожжа і дадаць якія дэмпфуюць рэбры калянасці, якія немагчыма было бы вывастрыць эканамічна мэтазгодна. У выніку ўзровень вібрацыі знізіўся на 40%, што працягнула тэрмін службы сэнсара.

Часта задаюць пытанні

Якая максімальная маса адной адліўкі?

Тэхналагічна магчыма ліццё дэталяў масай да 50-70 кг, аднак эканамічна мэтазгодная мяжа складае 10-15 кг. Пры павелічэнні масы рэзка ўзрастае рызыку ўсаджвальных дэфектаў і патрабуецца больш магутнае абсталяванне для плаўлення і заліванні. Для цяжкіх вузлоў мы часта прапануем камбінаваны варыянт: асноўныя сілавыя элементы зварваюцца з некалькіх адлівак меншага памеру.

Ці можна атрымаць каляровую адліўку адразу з печы?

Не. Колер алюмініевай адліўкі пасля ліцця -серабрыста-шэры з магчымым жаўтлявым адценнем з-за вокіслаў. Дэкаратыўнае пакрыццё (анадаванне, парашковая афарбоўка) наносіцца толькі пасля механічнай ачысткі і абястлушчвання. Ліццё па якія выпальваюцца васковым мадэлям з алюмініевага сплава дае выдатную базу для анадавання дзякуючы высокай чысціні паверхні, але сам працэс ліцця не змяняе колер металу.

Якая мінімальная замова (MOQ) вы прымаеце?

Для новых праектаў з вырабам унікальнай прэс-формы мінімальная партыя звычайна складае 50 штук. Гэта абумоўлена амартызацыяй кошту абсталявання. Калі ў вас ужо ёсць гатовая васковая мадэль або прэс-форма, мы гатовы выканаць заказ ад 10 штук, але кошт адзінкі прадукцыі будзе значна вышэй з-за накладных выдаткаў на пераналадку лініі.

Ці прадстаўляеце вы сертыфікаты на матэрыял?

Так, да кожнай партыі адлівак мы прыкладаем пашпарт якасці з вынікамі спектральнага аналізу і механічных выпрабаванняў. Пры неабходнасці магчыма правядзенне незалежнай экспертызы ў акрэдытаваных лабараторыях. Усе нашы вытворчыя працэсы сертыфікаваны па ISO 9001, што гарантуе нагляду за кожнай плаўкі ад шыхты да гатовага вырабу.

Заключэнне і наступныя крокі

Ліццё па выпальваюцца васковым мадэлям з алюмініевага сплава - гэта не проста спосаб атрымання нарыхтоўкі, гэта інструмент інжынернай аптымізацыі. Яно дазваляе аб'ядноўваць некалькі дэталяў у адну, зніжаць вагу канструкцыі за кошт тонкіх сценак і выключаць дарагую механаапрацоўку. Аднак поспех праекту залежыць ад правільнай адзнакі тэхналагічнасці канструкцыі на самым раннім этапе.

Калі вы разглядаеце магчымасць пераходу на гэтую тэхналогію ці шукаеце надзейнага партнёра для існуючых праектаў, не адкладайце аўдыт вашай канструктарскай дакументацыі. Нашы інжынеры гатовы правесці бясплатны аналіз чарцяжоў і прапанаваць варыянты аптымізацыі пад ліццё, якія зэканомяць ваш бюджэт у доўгатэрміновай перспектыве.

Звяжыцеся з намі гэтага дня для абмеркавання вашага праекта. Дашліце нам 3D-мадэль або чарцёж, і на працягу 24 гадзін вы атрымаеце папярэдні разлік кошту і тэрмінаў вырабу. Мы працуем са стандартамі ДАСТ, DIN і ASTM, забяспечваючы якасць, прызнанае на глабальным рынку.

Даведайцеся больш пра нашы магчымасці ў раздзелепаслугі ліцця алюмініяці вывучыце прыклады выкананых прац у нашым партфоліё.