Pengecoran lilin yang hilang: teknologi, kelebihan dan kekurangan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Penggunaan model investasi adalah metode produksi pengecoran yang cukup populer. Metode ini dibedakan oleh kompleksitas proses teknologi dan biaya tenaga kerja yang tinggi untuk proses persiapan. Oleh karena itu, digunakan di mana perlu untuk secara akurat mengamati dimensi dan memastikan kualitas permukaan bagian yang tinggi. Beginilah cara pembuatan bilah turbin dan alat berkinerja tinggi, gigi palsu dan perhiasan, serta pahatan dengan konfigurasi yang rumit. Inti dari pengecoran lilin yang hilang adalah bahwa cetakan untuk pengecoran adalah satu bagian, model bahan dengan titik leleh rendah tidak dihilangkan selama pencetakan, tetapi dicairkan. Ini memastikan kepatuhan yang cermat terhadap dimensi dan kelegaan. Logam dituangkan ke dalam rongga yang tersisa dari model. Setelah pendinginan selesai, cetakan dihancurkan dan produk dikeluarkan. Saat casting seri besar, biaya produk berkurang.

Manfaat metode

Keuntungan utama casting investasi adalah akurasi perpindahan cetakan dan kekasaran permukaan yang rendah. Selain itu, manfaat lain yang tersedia:

• Produksi suku cadang paduan mesin ringan tersedia.
• Mengurangi kebutuhan pemesinan lebih lanjut.
• Produk dicetak yang jika tidak harus dibuat sebagian dan dirakit bersama.
• Dengan seri besar, pengurangan intensitas tenaga kerja spesifik (per satu produk) dan biayanya tercapai.
• Kemungkinan mekanisasi dan otomatisasi parsial dari operasi persiapan pengecoran itu sendiri.

Kelebihan ini menjadikan metode ini salah satu yang paling populer dan digunakan dalam metalurgi saat ini, terutama dalam kombinasi dengan metode pengecoran progresif modern.

Kekurangan casting investasi

Keuntungan metode yang tidak diragukan, tampaknya, seharusnya memastikan dominasinya di antara metode lain. Namun, terlepas dari popularitas metode pengecoran investasi, kerugian telah mencegah adopsi yang meluas. Kerugian utama adalah kompleksitas proses multi-tahap. Dibutuhkan peralatan teknologi yang cukup kompleks dan mahal untuk tahap persiapannya. Untuk produk sederhana yang diproduksi dalam jumlah kecil, metode ini memiliki biaya yang lebih tinggi.

Untuk penerapan casting investasi yang hemat biaya, kelebihan dan kekurangan metode ini dibandingkan, keputusan tentangpilihannya diambil atas dasar penilaian rasio harga/kualitas. Oleh karena itu, ini terutama digunakan untuk produk yang paling kritis dan mahal yang sulit diperoleh dengan cara lain, seperti bilah turbin, pahatan, alat berkecepatan tinggi, dll. Area aplikasi lainnya adalah coran skala besar, di dimana efek skala memungkinkan untuk mencapai pengurangan biaya yang signifikan.

Teknologi

Teknologi pengecoran investasi adalah proses manufaktur multi-tahap yang relatif padat karya. Pada tahap pertama dibuat master model yang akan menjadi standar pembuatan model kerja setelah melewati semua tahapan produk akhir. Untuk produksi model master, baik komposisi model khusus dan yang tradisional - gipsum atau kayu - digunakan. Bahan model master harus menggabungkan kekuatan dan kemudahan pemrosesan.

Selanjutnya, teknologi pengecoran investasi menyediakan pembuatan cetakan di mana semua model kerja akan dilemparkan. Cetakan terbuat dari gipsum, karet, silikon, lebih jarang logam. Secara struktural, itu harus dapat dilepas dan dirancang untuk penggunaan berulang. Cetakan diisi dengan komposisi model, setelah mengeras dibongkar dan model kerja selanjutnya dilepas.

Saat memproduksi suku cadang unik atau proses kecil, tahapan pembuatan tata letak master dan cetakan dilewati, dan tata letak (atau beberapa) dibuat dengan mencetak bahan secara manual.

Langkah selanjutnya dalam proses casting investasi adalahmanufaktur di sekitar tata letak (atau blok tata letak) cetakan pengecoran. Matriks ini secara struktural sudah tidak dapat dipisahkan dan sekali pakai, yang memungkinkan untuk mencapai pengamatan yang cermat terhadap dimensi dan kekasaran produk. Dalam industri modern, dua jenis cetakan digunakan - cetakan pasir-tanah liat tradisional untuk pengecoran ke dalam tanah dan cetakan cangkang - untuk produksi suku cadang yang presisi dan mahal.

Setelah cetakan selesai, model dilebur dari cetakan dengan cara dipanaskan atau ditiup dengan uap super panas. Bentuk cangkang juga diperkuat dengan memanaskan hingga 1000.

Tahap akhir dari proses ini meliputi pengecoran produk yang sebenarnya, pendinginannya dalam kondisi alami atau dengan metode khusus dalam termostat, penghancuran cetakan dan pembersihan produk. Metode ini memungkinkan untuk mendapatkan coran berkualitas tinggi dengan berat dari beberapa gram hingga puluhan kilogram.

Jajaran Model

Bahan untuk pembuatan layout harus memiliki sifat-sifat tertentu. Itu harus memiliki properti seperti:

• Plastisitas dalam fase padat. Penting untuk mengulangi bentuk produk masa depan secara akurat dan memperbaikinya jika perlu.
• Kekuatan. Model harus tahan tanpa deformasi proses pembentukan bentuk di sekitarnya.
• Fusible. Merender model tidak membutuhkan banyak waktu dan tenaga.
• Fluiditas cair. Komposisi harus dengan mudah menembus ke semua relung dan detail relief, persis mengulangi garis besar detail di masa depan.
• Ekonomi. Sangat penting untuk produksi seri besar.

Untuk komposisi model, campuran stearin dan parafin biasanya digunakan. Bahan-bahan ini berhasil melengkapi parameter satu sama lain, mengimbangi titik leleh parafin yang tidak mencukupi dan viskositas stearin yang berlebihan.

Komposisi berdasarkan lilin lignit tidak kalah populer di industri. Sifat utamanya adalah ketahanan terhadap kelembaban, kekuatan dan kemampuan untuk membentuk lapisan yang sangat halus, yang sangat berharga untuk pemodelan produk.

Senyawa yang terdiri dari campuran lilin batubara coklat, parafin dan stearin juga digunakan.

Pembuatan cetakan

Untuk produksi produk unik, tata letak disiapkan dengan memotong sepotong bahan model secara manual atau sesuai dengan templat. Model berupa badan revolusi juga dibuat pada mesin bubut. Baru-baru ini, metode pencetakan model 3D menjadi semakin luas. Sangat cocok untuk tata letak tunggal dan seri kecil.

Biaya printer 3D industri modern masih tinggi, tetapi karena kemudahan konfigurasi ulang dari satu produk ke produk lainnya, printer ini dapat menjadi alat pembuatan model yang efektif jika ada banyak pesanan seri kecil yang heterogen.

Untuk membuat sejumlah besar tata letak yang identik, matriks terbuat dari plester, karet, silikon atau logam. Tata letak kerja diproduksi, pada gilirannya, dengan memasukkan ke dalam matriks. Secara desain, cetakan harus dapat dilipat untuk memastikan kemungkinan pembuatan sejumlah model tertentu. Bahan yang dipilih juga harus memberikan kesempatan seperti itu, oleh karena itu, persyaratan seperti itu dikenakan padanya seperti kekuatan, kepadatan, kekasaran rendah, dan kelembaman kimia dalam kaitannya dengan tata letak. Bahan cetakan juga harus memiliki daya rekat minimal pada maket untuk memastikan bahwa maket yang sudah jadi dapat dengan mudah dilepas dan dimensi dipatuhi. Sifat penting dari cetakan adalah kekuatan dan ketahanan ausnya, terutama untuk seri besar.

Membuat model dan balok

Metode yang banyak digunakan dalam pembuatan model investasi adalah dengan menuangkannya di bawah tekanan rendah ke dalam cetakan. Injeksi campuran cairan dilakukan baik secara manual, menggunakan jarum suntik piston, dan supercharger mekanis, hidrolik atau pneumatik. Dalam hal menggunakan lilin batubara coklat, perlu untuk memanaskan pipa untuk memasok komposisi karena viskositasnya yang tinggi. Model polystyrene yang diperluas dibuat dengan ekstrusi pada mesin cetak otomatis.

Untuk meningkatkan efisiensi ekonomi dan mengurangi intensitas tenaga kerja dalam hal produksi serial coran kecil, tata letaknya digabungkan menjadi blok. Sistem gating dibentuk di atas balok dengan menempelkan tata letak individual ke sprue menggunakan besi solder tangan. Dalam kasus coran tunggal atau seri kecil, model dibuat dengan tangan.

Saat membentuk sistem gating, perlu untuk memastikan aliran lelehan yang tidak bergolak, pengisian yang seragam dari semua elemen matriks. Saat mengisi formulir dari PGS, Anda juga harus memantau pengisian seragam semuacelah antara sprues dan mencegah kerusakan.

Membuat cetakan

Dalam metode pengecoran investasi yang dipertimbangkan, ada dua jenis cetakan utama:

• Campuran pasir-tanah liat (SGM).
• Shell.

Cetakan pengecoran lilin cair terutama digunakan dalam produksi serangkaian kecil produk yang tidak memerlukan akurasi yang sangat tinggi. Proses pembuatannya cukup padat karya dan membutuhkan keterampilan pemodel dan pembuat cetakan yang tinggi dan seringkali unik. Mekanisasi parsial hanya cocok untuk operasi tertentu, seperti menyiapkan dan mengisi pasir cetak, tampingnya.

Cetakan cangkang, di sisi lain, digunakan untuk memproduksi suku cadang yang memerlukan presisi manufaktur khusus. Proses pembuatannya lebih rumit dan panjang, tetapi lebih cocok untuk mekanisasi.

Pengecoran tanah

Ini adalah metode pengolahan logam paling awal yang dikuasai oleh umat manusia. Itu dikuasai oleh nenek moyang kita bersamaan dengan awal penggunaan produk logam sebagai senjata, alat atau perkakas, yaitu sekitar 5 ribu tahun yang lalu. Logam cair dituangkan ke dalam matriks yang disiapkan dari campuran pasir dan tanah liat. Tempat paling awal untuk pemrosesan logam baru saja muncul di mana deposit logam dalam bentuk nugget dan placer berada di dekatnya. Contoh khasnya adalah Tanaman Kasli di Ural, yang terkenal di dunia dengan pengecoran renda besinya.

Metode pengecoran investasi digunakan untuk pembuatan produk logam - baik besi maupunberwarna. Dan hanya untuk logam yang menunjukkan kecenderungan yang meningkat untuk bereaksi dalam fase cair (seperti titanium), perlu untuk membuat matriks dari komposisi lain.

Proses produksi casting di PGS terdiri dari tahapan sebagai berikut:

• membuat model;
• menyiapkan labu;
• pengisian dan pemadatan campuran dalam labu;
• pengecoran logam;
• melepas dan membersihkan casting.

Formulir dari ASG - sekali pakai. Untuk mendapatkan produk jadi, itu harus rusak. Pada saat yang sama, sebagian besar campuran tersedia untuk digunakan kembali.

Komposisi pasir kuarsa yang dominan dengan berbagai ukuran butir dan lempung plastik, yang kandungannya berkisar antara 3 hingga 45 persen, digunakan sebagai bahan untuk ASG. Jadi, misalnya coran seni diproduksi menggunakan campuran dengan kandungan liat 10-20%, untuk coran yang besar, kandungan liatnya disesuaikan menjadi 25%.

Dua subtipe digunakan:

• Menghadapi campuran. Mereka terletak di permukaan bagian dalam cetakan dan berinteraksi dengan logam cair. Mereka harus tahan panas, mampu tidak dihancurkan oleh perbedaan suhu dan tekanan yang dihasilkan. Campuran ini memiliki butiran halus untuk menyampaikan detail permukaan dengan hati-hati. Kemampuan campuran untuk melewatkan gas juga sangat signifikan.
• Mengisi campuran. Mereka digunakan untuk mengisi kembali antara lapisan yang menghadap dan dinding labu. Mereka harus menahan berat logam yang dituangkan, mempertahankan bentuk produk dan berkontribusi pada penghapusan gas yang tepat waktu dan lengkap. Diproduksi dari kualitas pasir yang lebih murah,dapat digunakan kembali.

Jika gas casting tidak keluar melalui massa pasir cetakan, tetapi melalui sistem gating, cacat terjadi pada casting, yang mengarah ke perkawinan.

Teknologi tradisional pengecoran ke tanah diilustrasikan secara rinci dalam film A. Tarkovsky "Andrei Rublev". Dalam cerita pendek "The Bell", pemuda Boriska, putra seorang master yang telah meninggal, mengepalai artel pengecoran dan melemparkan lonceng gereja.

Pengecoran cangkang

Metode pengecoran investasi dalam cetakan cangkang dicirikan oleh transfer dimensi produk terbaik dan kekasaran permukaan yang rendah. Model dibuat dari senyawa yang dapat melebur, seperti lilin batubara coklat. Pengecoran juga banyak menggunakan komposisi parafin-stearin dalam proporsi yang sama. Dalam kasus coran ukuran besar, garam termasuk dalam bahan model untuk melindungi model dari deformasi. Dengan mencelupkan ke dalam larutan, model ditutupi 6-10 lapisan dengan suspensi suhu tinggi.

Silikat terhidrolisis bertindak sebagai pengikat, elektrokorundum atau kristal kuarsa diambil sebagai taburan tahan panas. Bahan cetakan cangkang dicirikan oleh kekuatan tinggi, higroskopisitas rendah, dan permeabilitas gas yang sangat baik.

Tata letak dikeringkan dalam atmosfer gas amonia. Pada tahap selanjutnya, cetakan dipanaskan hingga 120 C untuk menghilangkan model parafin. Sisa-sisa campuran dihilangkan dengan uap super panas di bawah tekanan tinggi. Selanjutnya, cetakan dikalsinasi pada suhu hingga 1000, yang mengarah pada fiksasi akhir dan penghilangan zat,yang dapat dilepaskan sebagai gas selama proses pengecoran.

Cangkang ditempatkan dalam semacam labu, yang ditutupi dengan tembakan baja. Ini membantu untuk mempertahankan konfigurasi saat mengisi cetakan dengan lelehan dan pada saat yang sama meningkatkan kondisi pendinginan casting. Lelehan dituangkan ke dalam cetakan yang dipanaskan hingga 1000. Setelah mendinginkan produk sesuai dengan program khusus di termostat, cetakan dihancurkan, casting dilepas dan dibersihkan.

Keuntungan utama dari metode pengecoran ini adalah akurasi dimensi yang tinggi dan kekasaran permukaan yang rendah.

Keuntungan tambahan dari metode ini:

• Casting bagian dari paduan yang sulit untuk mesin.
• Casting item yang seharusnya dicor sedikit demi sedikit dan kemudian disatukan kembali.

Kelemahan metode pengecoran investasi ini adalah penggunaan logam yang rendah dan intensitas tenaga kerja yang meningkat.

Pengecoran presisi

Pengecoran investasi presisi - ini adalah nama yang diberikan untuk teknologi dan produk akhir itu sendiri. Keakuratan pengecoran yang tinggi dipastikan oleh fakta bahwa selama persiapan cetakan tidak perlu mengekstraksi model produk darinya. Saat menggunakan metode tradisional, produksi matriks casting adalah proses multi-tahap yang kompleks dan sangat memakan waktu. Hal ini terutama berlaku dalam kasus pengecoran bagian konfigurasi yang kompleks, dengan ceruk, depresi dan rongga internal.

Misalnya, saat casting vas besi atau tembaga dengan kelengkungan permukaan yang bervariasi, Anda harus menggunakan banyak trik. Ya, pertamabagian bawah labu diisi, kemudian model dilepas, dibalik dan bagian atas ditabrak. Model harus dibuat komposit, pegangan vas terbuat dari dua elemen, mereka ditarik keluar melalui rongga model dalam dua tahap - pertama elemen bawah, lalu elemen atas. Semua belokan dan seret yang banyak ini tidak dapat memiliki efek positif pada integritas permukaan cetakan dan, pada akhirnya, pada keakuratan mempertahankan dimensi pengecoran dan kualitas permukaannya. Selain itu, masih ada masalah dalam mencocokkan bagian-bagian labu secara akurat dan memasangnya dengan aman satu sama lain.

Produksi casting investasi tidak memiliki kekurangan ini, tidak memerlukan pemodel yang sangat berkualitas dan secara signifikan mengurangi intensitas tenaga kerja dari operasi pra-casting. Ini terutama diucapkan dengan banyak casting.

Metode ini memungkinkan untuk mencapai kelas akurasi ke-2-5 menurut GOST 26645-85. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan produk presisi tinggi seperti bilah turbin, alat pemotong, termasuk pemotong frais dan bor berkinerja tinggi, braket dengan beban tinggi yang kritis, suku cadang kendaraan dengan beban tinggi, peralatan mesin, dan mekanisme kompleks lainnya.

Akurasi dimensi tinggi dan kelas permukaan tinggi meminimalkan kebutuhan akan pemesinan pengecoran lebih lanjut, yang menghemat logam dan mengurangi biaya produksi.

Peralatan

Peralatan casting investasi yang dibutuhkan beragam dan kompleks. Perusahaan menggabungkan mereka menjadi satu kompleks yang terkoordinasi dengan baik,diselenggarakan sebagai situs, bengkel atau produksi terpisah.

Komposisi kompleks tergantung pada skala produksi, ukuran, konfigurasi dan sirkulasi coran.

Dengan demikian, dalam pembuatan gigi palsu dan perhiasan, peralatan yang akan digunakan antara lain:

• model tabel;
• meredam tungku dengan termostat;
• satu set pisau bedah dan spatula untuk mengoreksi bentuk model;
• papan pembentuk;
• botol;
• tangki untuk menyimpan dan menyiapkan pasir cetak;
• set alat sand rammer;
• wadah untuk melelehkan logam;
• forceps;
• palu untuk memecahkan cetakan.

Kompleks produksi ini dapat dengan mudah masuk ke dalam satu meja dan dalam satu lemari. Jika direncanakan untuk diproduksi secara massal, misalnya, coran aluminium - bagian dari perangkat, maka peralatan akan diperlukan untuk:

• membentuk dan menuangkan cetakan keramik;
• pengeringan formulir;
• melelehkan bahan model dan menerapkan lapisan tahan panas;
• membersihkan coran dari bahan cetakan.

Dan akhirnya, peralatan sebenarnya dari kompleks pengecoran, dirancang untuk mendapatkan lelehan dan menuangkannya ke dalam cetakan. Itu bisa berupa peralatan casting:

• di bawah tekanan rendah;
• sentrifugal;
• dengan cara gravitasi biasa.

Mesin cetak injeksi dan pengecoran sentrifugal adalah mesin terpisah yang sangat mekanis dan otomatiskompleks produksi, terisolasi dari suasana toko. Mereka meminimalkan tenaga kerja manual dan paparan manusia terhadap kondisi berbahaya. Ruang tertutup di mana kompleks berada menyediakan penangkapan dan pemurnian gas buang yang lengkap, yang secara signifikan meningkatkan keramahan lingkungan perusahaan.

Pengecoran lilin yang hilang memiliki potensi yang cukup tinggi untuk dikembangkan, terutama jika dikombinasikan dengan teknik pembuatan dan penuangan cetakan yang canggih.