Lost Foam Machine Castings tarjoaa kustannustehokkaan valmistusreitin monimutkaisille, erittäin ytimekkäisille rakenneosille, joita käytetään raskaissa koneissa, autojen voimansiirroissa, hydrauliikkakokoonpanoissa ja teollisuuslaitteissa. Käyttämällä paisuvaa polystyreeniä (EPS) tai polymetyylimetakrylaattia (PMMA) olevia kuvioklustereita, jotka on upotettu sitomattomaan, tyhjiötiivistettyyn kvartsihiekkaan, tämä prosessi eliminoi perinteiset hiekkaytimet, jakoviivat ja vetokulmavaatimukset.
Tässä teknisessä tuotedokumentaatiossa esitellään suunnitteluparametrit, metallurgiset laatuluokat, prosessiominaisuudet, laadunvalvontastandardit ja hankintavaatimukset, jotta OEM-hankintapäälliköt ja mekaaniset suunnitteluinsinöörit voivat arvioida, määrittää ja hankkia Wabon Metalsin kadonneita vaahtomuovivaluja.
Prosessin valintamatriisi: kadonnut vaahto vs. vaihtoehtoiset valumenetelmät
|
Arviointimetriikka |
Lost Foam Casting (LFC) |
Vihreän hiekan valu |
Investointivalu (Lost Wax) |
|
Syvyyskulmavaatimus |
0 - 0,5 astetta (nolla veto saavutettavissa) |
Vaaditaan 1,5 - 3,0 astetta |
0,5 - 1,5 astetta tyypillisesti |
|
Sisäiset ydinvaatimukset |
Erillisiä hiekkaytimiä ei tarvita |
Vaatii useita{0}}hiekkasydämiä |
Tarvitaan liukenevia keraamisia ytimiä |
|
Lineaarinen mittatoleranssi |
CT6 - CT8 (ISO 8062) |
CT9 - CT11 (ISO 8062) |
CT4 - CT6 (ISO 8062) |
|
Pinnan karheus (Ra) |
6.3 - 12.5 um (250-500 uin) |
12.5 - 25 um (500-1000 uin) |
3.2 - 6.3 um (125-250 uinia) |
|
Osan painoalue |
0,5 kg - 500 kg |
0.5 kg to >2000 kg |
0,01 kg - 45 kg |
|
Työstökorvaus |
1,0 mm - 2.5 mm |
3,0 mm - 6.0 mm |
0,5 mm - 1.5 mm |
Valmistusprosessi
Wabon Metalsin kadonnut vaahtomuovivalmistusreitti yhdistää automatisoidun helmien laajentamisen, moniosaisen kuvion kokoonpanon, tulenkestävän pinnoitteen, tyhjiöpuristuksen ja lämpöhiekan talteenoton:
Kuvion muovaus ja laajennus:EPS- tai PMMA-hartsihelmet esi{0}}paisutetaan höyryllä tavoitetiheyteen 0.020 - 0.026 g/cm3 (1.25 - 1.62 lb/ft3). Laajennetut helmet vanhenevat stabilointisiiloissa 4–12 tuntia ennen ruiskupuristusta alumiinityökaluissa tarkkojen kuviosegmenttien tuottamiseksi.
Kuvioiden kokoaminen ja portti:Monimutkainen sisäinen geometria luodaan liimaamalla valettuja vaahtosegmenttejä käyttämällä kuuma{0}}sulateliimaa pneumaattisissa kiinnikkeissä tai moni-akselisissa liimauskoneissa. Tarkkuusvaahtomuovikannattimet, -putket ja nousuputket on kiinnitetty muodostamaan jäykkä kuvioklusteri.
Tulenkestävä pinnoite:Kuvioklusterit upotetaan vesi{0}}pohjaiseen keraamiseen lietteeseen (zirkoni/piidioksidi-pohjainen), jonka viskositeetti on 30-45 sekuntia (Zahn Cup #4). Levitetty pinnoitekerros (paksuus 0,8-1,5 mm) kovettuu kosteussäädellyssä kuivaushuoneessa (38-42 °C, RH < 30 %) 12-24 tuntia.
Pullon tiivistys ja tyhjiösovellus:Kuivattu klusteri sijoitetaan ruostumattomasta teräksestä valmistettuun pulloon ja peitetään kuivalla, -sideainevapaalla piidioksidihiekalla (AFS 45-55 rakeisuus). Moniakseliset tärinäpöydät tiivistävät hiekkaa tiukkojen säteiden ja sisäisten onteloiden ympärille. Kolvin yläaukko suljetaan muovikalvolla ja alistetaan -0,04 - -0,07 MPa:n negatiiviseen tyhjiöpaineeseen.
Metallin kaataminen ja vaahdon höyrystys:Sula metalli säädellyissä tulistuslämpötiloissa (1420-1480 celsiusastetta harmaalle raudalle; 1560-1620 celsiusastetta hiiliteräkselle) kaadetaan suoraan portaamisputkeen. Lämpösäteily höyrystää vaahdon nestemäisen metallirintaman edessä. Kaasumaiset hajoamistuotteet karkaavat huokoisen tulenkestävän pinnoitteen kautta tyhjennettyyn hiekkapetiin, kun nestemäinen metalli täyttää muotin tilavuuden.
Jäähdytys ja lämmön talteenotto:Valukappaleet jähmettyvät jatkuvassa alipainetuessa. Kun pullot ovat jäähtyneet, ne tyhjennetään ilman ydin-ravistelulaitteita. Sitoutumaton hiekka käy läpi 100 %:n mekaanisen ja lämpökäsittelyn, jolloin sytytyshäviö (LOI) on < 0,10 %.
Materiaalit ja tekniset tiedot
Valumetalliseosten kemialliset ja mekaaniset ominaisuudet
|
Materiaaliluokka |
Standard & Grade |
Vetolujuus (MPa) |
Myönnön vahvuus (MPa) |
Pidentymä (%) |
Kovuus (HBW) |
|
Harmaa valurauta |
ASTM A48 Class 30 / FI-GJL-200 |
>= 200 |
-- |
-- |
160 - 220 |
|
Harmaa valurauta |
ASTM A48 Class 35 / FI-GJL-250 |
>= 250 |
-- |
-- |
180 - 230 |
|
Pallorauta |
ASTM A536 65-45-12 / FI-GJS-400-15 |
>= 400 |
>= 250 |
>= 12 |
130 - 180 |
|
Pallorauta |
ASTM A536 80-55-06 / FI-GJS-500-7 |
>= 500 |
>= 320 |
>= 7 |
170 - 230 |
|
Pallorauta |
ASTM A536 100-70-03 / FI-GJS-700-2 |
>= 700 |
>= 420 |
>= 2 |
225 - 305 |
|
Hiiliteräs |
ASTM A27 Grade 65-35 / WCB |
>= 450 |
>= 240 |
>= 24 |
137 - 187 |
|
Seosteräs |
ASTM A148 Grade 80-50 / 42CrMo4 |
>= 550 |
>= 345 |
>= 18 |
201 - 269 |
Vakiomitoitus- ja prosessiominaisuudet
|
Mitattoleranssi |
ISO 8062-3 CT6 - CT8 |
|
Pienin seinän paksuus |
3,5 mm (rauta), 5,0 mm (teräs) |
|
Lineaarinen kutistumisvara |
0,8 % - 1.2 % (rauta), 1,5 % - 2.0 % (teräs) |
|
Pinnan karheus |
Ra 6.3 - 12.5 um (250 - 500 uin) |
|
Kirjekuoren enimmäismitta |
1200 mm x 900 mm x 700 mm |
|
Valupainoalue |
0,8 kg - 350 kg |
Tuotteen tärkeimmät ominaisuudet
Sisäisten ytimien ja ytimen siirtymän poistaminen:
Monimutkaiset sisäiset nestekanavat, öljylinjat ja vesivaipat valmistetaan suoraan liimaamalla esi{0}}muovattuja vaahtosegmenttejä. Tämä eliminoi ytimen siirtymisen, ydintulostuksen välähdyksen, hiekkaeroosion ja ytimien poiston pullonkaulat.
Osien yhdistäminen:
Moniosaiset hitsaukset tai monimutkaiset osa-kokoonpanot voidaan-muokata uudelleen yhdeksi kadonneeksi vaahtomuovivaluksi. Tämä eliminoi liitoslaipat, tiivisteet, kiinnittimet ja mahdolliset vuotoreitit ja alentaa kokoonpanon kokonaiskustannuksia.
Lähellä-Net-muotogeometriaa minimaalisella vedolla:
Syvyyskulmat voidaan pienentää 0 asteeseen ei--kriittisillä pystypinnoilla, mikä säästää raaka-aineen painoa ja vähentää massan poistoa lopullisen CNC-koneistuksen aikana.
Tasainen seinän paksuus ja mittojen toistettavuus:
Muotin tiivistys kuivan hiekan avulla jatkuvassa ilmakehän tyhjiöpaineessa estää muotin seinämän liikkeen ja varmistaa toistettavat seinämän paksuustoleranssit +/-0,4 mm:n sisällä.
Tyypilliset sovellukset
|
Teollisuussektori |
Kohdekomponentit |
Tärkeimmät tekniset vaatimukset täytetty |
|
Hyötyajoneuvot ja vaihteistot |
Vaihteiston kotelot, vauhtipyörän kotelot, akselikotelot, hidastimen rungot |
Sisäiset öljykanavat, osien tiivistys, painonpudotus, nollahuokoisuus |
|
Hydrauliikka ja nesteiden käsittely |
Moni-luistiventtiililohkot, pumppurungot, jakotukkilohkot, juoksupyörän kotelot |
Hio-vapaat monimutkaiset sisäiset kanavat, hydrostaattinen vuototiiviys jopa 25 MPa |
|
Maatalous- ja raskaat laitteet |
Vaihteistokotelot, ohjausnivelet, vetovarret, vaihteiston kannet |
Korkea väsymislujuus (pallografiittivalurauta EN-GJS-700-2), iskunkestävyys, tiukka painonsieto |
|
Kompressorit ja teollisuusvoima |
Sylinterilohkot, kampikammiot, rullakotelot, jakoputkikanavat |
Ohut-seinäohjain (jopa 4,0 mm), rakenteellinen jäykkyys, äänenvaimennus (harmaarautaluokka 35) |
Koneistus ja sivutoiminnot
Wabon Metals tarjoaa täysin valmiita komponentteja, jotka ovat valmiita kokoonpanoon,{0}}tarkkuus-CNC-työstö-, lämpökäsittely- ja pintakäsittelypalveluita:
Tarkkuus CNC-työstö:4-akseliset horisontaaliset työstökeskukset (HMC) ja pystysuuntaiset työstökeskukset (VMC), jotka pystyvät saavuttamaan toleransseja ISO 2768-mH sisällä ja paikannustarkkuuden +/-0,008 mm.
Lämpökäsittelyn käsittely:Normalisointi, jännityksenpoistohehkutus, karkaisu ja karkaisu (Q&T) ja ferriittinen hehkutus sovittamaan mekaaniset ominaisuudet teknisten tulosteiden kanssa.
Pintakäsittely ja viimeistely:Suihkupuhallus Sa 2.5 -viimeistelystandardin mukaan, sinkkifosfaattipinnoite, ruosteenesto-öljymaalaus, epoksipohjamaali ja jauhemaalaus.
Laadunvalvonta ja tarkastus
Wabon Metalsin toiminta noudattaa ISO 9001:2015 sertifioituja laatujärjestelmiä. Kattavia tarkastusprotokollia toteutetaan koko valmistuksen elinkaaren ajan:
|
Tarkastusvaihe |
Testausmenetelmä / laitteet |
Varmistusparametrit |
|
Raaka-aineiden ja sulatteiden hallinta |
Optinen emissiospektrometri (OES), lämpöanalyysijärjestelmä |
Kemiallisen koostumuksen tarkastus lämpöä kohti ennen hanaa; hiiliekvivalentin (CEL) laskeminen |
|
Vaahdon ja pinnoitteen hallinta |
Tiheysvaa'at, Zahn Cup #4, kosteusanalysaattorit |
Kuviohelmien tiheys (22 +/- 2 g/l), lietteen viskositeetti, kuivapinnoitteen paksuus (1.0 - 1.2 mm) |
|
Mittasuhteen vahvistus |
Coordinate Measuring Machine (CMM) (Zeiss), 3D Blue Light Laser Scanner |
Täydellinen GD&T-raportti, 100 % kriittinen mittatarkastus, seinämän paksuuden ultraäänitestaus (UT) |
|
-Tuhoamaton testaus (NDT) |
Radiografinen (röntgen) testaus, magneettisten hiukkasten tarkastus (MPI), ultraääni (UT) |
Sisäinen huokoisuus, kutistumisontelon tarkistus, pinnan halkeamien havaitseminen ASTM E446 / ASTM E125 mukaan |
|
Metallurginen testaus |
Metallografinen mikroskooppi, Brinell-kovuusmittari, yleinen vetotesti |
Nodularity percentage (>85 % pallografiittiraudalle), grafiittihiutaletyyppi (ASTM A247 tyyppi I/IV), vetolujuus/saanto/venymätiedot |
|
Painetestaus |
Hydrostaattiset/pneumaattiset vedenalaiset{0}}testauslaitteet |
100 % tiiviystestaus venttiililohkoille ja koteloille (jopa 300 bar / 30 MPa) |
OEM ja räätälöity valmistus
Wabon Metals tukee OEM-asiakkaita varhaisesta suunnittelusta täysimittaiseen{0}}volyymituotantoon:
DFM ja Casting Simulation:Ko-suunnittelun tarkastus SolidWorks- ja MAGMA/AnyCasting-ohjelmiston avulla metallin täyttöä ja jähmettymistä simuloimaan. Portauksen suunnittelu on optimoitu ennen alumiinityökalujen leikkaamista.
Nopea prototyyppi:Prototyypin validointia varten (1-50 yksikköä) vaahtomuovit työstetään CNC-koneistettuna suoraan kiinteistä EPS/PMMA-lohkoista ilman kovia työkaluja, mikä lyhentää näytteen toimitusaikaa 2-3 viikkoon.
Sarjatyökalujen tuotanto:Tarkkuus CNC{0}}koneistettu alumiinityökalu integroiduilla jäähdytyskanavilla, suunniteltu kestämään yli 100 000 muovausjaksoa.
Mitä ostajien tulee tarjota tarjouspyyntöä varten
Saadaksesi täydellisen teknisen arvioinnin ja kaupallisen tarjouksen 48 tunnin kuluessa, lähetä seuraavat tiedot:
3D CAD -mallit:
STEP (.stp) tai IGES (.igs) tiedostot tilavuus- ja geometriseen analyysiin.
2D-tekniikan piirustukset:
PDF- tai DWG-muodot, jotka osoittavat toleranssit, pinnan viimeistelyn (Ra), perustiedot ja työstövarat.
Materiaalin erittely:
Materiaalilaatustandardi (esim. ASTM A536 65-45-12, EN-GJL-250 tai räätälöity metalliseoskemia).
Tuotantomäärät:
Arvioitu vuosikäyttö (EAU) ja alkuperäiset tilauseräkoot.
Toissijaiset toiminnot:
Lämpökäsittelyn tiedot, viimeistelytyöstötulosteet, vuototestin paineparametrit tai suojapinnoitteet.
Laatudokumentaatiovaatimukset:
Vaaditut NDT-tarkastustasot, materiaalitestiraportti (EN 10204 3.1), CMM-raportit tai PPAP-tason 3 lähetys.
Usein kysytyt kysymykset
K: Miten Lost Foam Casting on verrattuna Investment Castingiin kustannusten ja osakoon suhteen?
V: Lost Foam Casting on kustannus-tehokas keskikokoisille-ja-suurille rautapitoisille komponenteille (0,5–350 kg), joissa on monimutkaiset sisäkanavat. Investointivalu tarjoaa paremman tarkkuuden (CT4-CT6) ja tasaisemman pintakäsittelyn (Ra 3,2 um), mutta työkalu- ja lietekustannukset nousevat merkittävästi yli 20 kg painavilla osilla. Lost Foam käyttää sitomatonta hiekkaa, mikä alentaa kulutuskustannuksia raskaissa rakennevaluissa.
K: Miten hiilidioksidin talteenottoa ohjataan, kun valetaan vähähiilistä terästä Lost Foamin kautta?
V: Tavallinen EPS-vaahto voi imeä hiiltä teräkseen lämpöhajoamisen aikana. Hiilivirheiden poistamiseksi Wabon Metals käyttää PMMA- (polymetyylimetakrylaatti) tai EPS/PMMA-kopolymeerivaahtohelmiä, jotka hajoavat puhtaasti jättämättä jäännöshiiltä. Suuret kaatonopeudet ja tyhjiöuutto poistavat nopeasti kaasumaiset sivutuotteet.
K: Mitkä ovat tyypilliset työkalukustannukset ja uusien tuotantoosien toimitusaika?
V: Valetun vaahtomuovin työkalujen kustannukset vaihtelevat 3 500 - 12 000 dollarin välillä osan kuoresta, ytimen segmentoinnista ja onteloiden lukumäärästä riippuen. Työkalujen valmistus vaatii 4-6 viikkoa. Ensimmäiset näyteosat, jotka toimitetaan täydellisten CMM-mittaraporttien ja materiaalitestitodistusten kanssa, toimitetaan 10 päivän kuluessa työkalun validoinnista.
K: Voivatko Lost Foam Castings saada aikaan paineen{0}}tiivistyksen hydraulikomponenteille?
V: Kyllä. Jatkuva negatiivinen tyhjiöpaine (-0,05 MPa) kaatamisen aikana eliminoi kaasun juuttumisen ja kutistumisen mikrohuokoisuuden. Tällä prosessilla valmistetut venttiilisarjat ja pumppurungot läpäisevät rutiininomaisesti hydrostaattisen vuototestin 30 MPa:iin (300 bar) asti ilman kemiallista hartsikyllästystä.
