Vilka material kan användas i förlorat skumgjutning?

Lost Foam Casting (LFC) är en precisionsgjutningsprocess där ett skummönster är inbäddat i obundet sand och smält metall ersätter mönstret. Materialval är avgörande för framgång. Den här guiden beskriver de viktigaste materialkategorierna.

1. Mönstermaterial (skum):
Det förbrukningsbara mönstret definierar den sista delgeometri. Primära alternativ är:

Utökad polystyren (EPS): Det mest använda skummet. Det erbjuder god dimensionell stabilitet under gjutning, lätt tillgänglig i olika tätheter och förångar rent. EPS för lägre densitet (t.ex. 16-20 kg/m³) är vanligt för mindre, mindre komplexa delar; Högre densitet (t.ex. 24-30 kg/m³) ger bättre ytfinish och styrka för större eller mer komplicerade mönster.

Utökat polymetylmetakrylat (EPMMA): Används när reducerade koldefekter är kritiska, särskilt i järngjutningar. EPMMA sönderdelas mer rent än EPS, vilket lämnar mindre kolrester. Men det är i allmänhet dyrare och kan vara mer utmanande att bearbeta.

Copolymerer (t.ex. STMMA - styren -metylmetakrylat): blandningar av EPS och EPMMA, som syftar till att balansera kostnader, användarvänlighet och kolrester. STMMA blir alltmer populärt för stålgjutning där EPS kan orsaka problem men ren EPMMA är kostnadsfördelande.

Specialskum: För specifika applikationer som kräver högre nedbrytningstemperaturer eller unika egenskaper.

2. Beläggningsmaterial:
En eldfast beläggning som appliceras på skummönstret är viktigt. Det tjänar flera funktioner:

Eldfast bas: ger en barriär mellan den smälta metallen och sand, vilket förhindrar erosion och metallpenetration. Vanliga baser inkluderar:

Zirkonmjöl/sand: Utmärkt refraktoritet och termisk stabilitet, föredragen för stål- och högtemperaturlegeringar.

Kiseldioxidmjöl: Kostnadseffektivt, allmänt används för järn och aluminium, men har lägre refraktoritet än zirkon.

Alumina -silikater (t.ex. Mullite, Kaolin Clay): Erbjuda bra prestanda för olika metaller.

Grafit: Ofta används i kombination med andra eldfasta ämnen, särskilt för järngjutning, för att förbättra ytfinishen och minska glansiga koldefekter.

Bindemedel: håller de eldfasta partiklarna ihop och vidhäftar beläggningen till skummet. Vanliga bindemedel inkluderar vattenbaserad kolloidal kiseldioxid, latex och oorganiska bindemedel. Valet påverkar beläggningsstyrka, permeabilitet och utbränd egenskaper.

Tillsatser: Ändra egenskaper som:

Permeabilitet: Kritiskt för att tillåta mönsternedbrytningsgaser att fly genom beläggningen i sanden. Tillsatser som perlite eller specifika fibrer kan förbättra permeabiliteten.

Vätning/flöde: Tyrfaktiva medel säkerställer även beläggning applicering på den hydrofoba skumytan.

Rheologi: Thickeners kontrollerar viskositet för doppning eller sprutning.

Torkningshastighet: Påverkar produktionscykeltiden.

3. Gjutning aggregat (sand):
Torra, obundna sand omger det belagda mönstret och ger mögelstöd.

Kiseldioxidsand: Det vanligaste och ekonomiska valet för många applikationer.

Olivinsand: Används där högre värmekapacitet eller lägre värmeutvidgning än kiseldioxid är fördelaktig eller för att minska exponeringen för kiseldioxiddamm.

Kromittand: Använt för sin höga värmeledningsförmåga och kylande egenskaper i specifika sektioner.

Zirconsand: erbjuder utmärkt termisk stabilitet och låg termisk expansion men är betydligt dyrare. Används för kritiska tillämpningar eller tunna sektioner.

Nyckel sandegenskap: torrhet är av största vikt. Varje fukt kan leda till gasfel. Sand kyls vanligtvis och torkas efter återta.

4. Gjutmetaller:
Förlorad skumgjutning är mångsidig, lämplig för ett brett spektrum av järnhaltiga och icke-järnlegeringar:

Järn:

Grå järn: Mycket vanligt gjutet med LFC, som drar nytta av processens förmåga att producera komplexa former med god dimensionell noggrannhet.

Duktil järn: Också används allmänt. Noggrann kontroll av beläggningspermeabilitet och hällparametrar är avgörande för att undvika defekter relaterade till magnesiumreaktionsgaser.

Kolstål & låglegeringsstål: allt populärare för komplexa komponenter. Kräver beläggningar med hög permeabilitet och ofta EPMMA/STMMA-mönster för att minimera kolupphämtning.

Rostfria stål: Används för korrosionsbeständiga komponenter. Kräver sträng kontroll över mönsternedbrytning och gasventilation.

Icke-järnhaltig:

Aluminiumlegeringar: extremt väl lämpade för LFC, vilket möjliggör komplexa, tunnväggiga delar med utmärkt ytfinish. EPS används nästan uteslutande.

Kopparlegeringar (brons, mässing): Gjuts framgångsrikt med processen, ofta kräver specifika beläggningsformuleringar.

Magnesiumlegeringar: Används, vilket kräver noggranna säkerhetsöverväganden under hällningen på grund av magnesiums reaktivitet.

Hänsyn till materialval:

Metall som kastas: dikterar skumtyp (EPS vs. EPMMA/STMMA för behov med låg koldioxid), beläggning av brytning (zirkon för stål) och sandtyp.

Delstorlek och komplexitet: påverkar skumdensiteten (högre för komplexa/stora mönster) och beläggningspezebility -krav.

Krav på ytbehandling: Skum med högre densitet och finare eldfasta beläggningar ger i allmänhet bättre ytfinish.

Dimensionella toleranser: Skumegenskaper och beläggningsapplikationskonsistens är kritiska faktorer.

Kostnad: Balanseringsprestationskrav (t.ex. EPMMA, Zircon) mot materialkostnader är avgörande.

Sammanfattningstabell: Nyckelmaterialkategorier

Sammanfattningstabell: Nyckelmaterialkategorier