Investiții turnate: tehnologie, avantaje și dezavantaje

Utilizarea modelelor topite este un mod destul de popular de producere a turnătoriilor. Metoda se caracterizează prin complexitatea procesului tehnologic și prin contribuția ridicată a forței de muncă la procesele pregătitoare. Prin urmare, este utilizat în cazul în care este necesar să se respecte cu precizie dimensiunile și să se asigure o calitate superioară a suprafeței pieselor. Deci, lame de turbine turnate și unelte de înaltă performanță, proteze și ornamente, precum și sculpturi de configurație complexă. Esența turnării investiționale este aceea că matrița de turnare este o piesă, modelul materialelor cu temperatură scăzută nu este extras în timpul turnării, ci este topit. Aceasta asigură o atenție deosebită a respectării dimensiunilor și a reliefului. Cavitatea rămasă este umplută cu metal. După terminarea răcirii, matrița este distrusă și produsul este îndepărtat. La turnarea seriilor mari, costul produsului este redus.

Avantajele metodei

Principalul avantaj al turnării prin investiții îl reprezintă diligența transferului matriței și rugozitatea scăzută a suprafeței. În plus, există și alte avantaje:

• Este disponibilă fabricarea pieselor din aliaje ușor prelucrate.
• Necesitatea unei prelucrări ulterioare este redusă.
• Produsele sunt turnate, care prin alte metode ar trebui să fie făcute în părți și asamblate împreună.
• În serii mari, se obține o reducere a intensității specifice a forței de muncă (per produs) și a prețului său de cost.
• Posibilitatea de mecanizare și automatizare parțială a operațiunilor pregătitoare ale turnării în sine.

Aceste avantaje invocate metoda de una dintre cele mai populare și utilizate în industria de astăzi, mai ales în combinație cu metodele moderne de turnare avansate.

Dezavantaje ale turnării investițiilor

Avantajele fără îndoială ale metodei par să fi fost să-și asigure dominația printre alte metode. Cu toate acestea, în ciuda popularității metodei de turnare a investițiilor, dezavantajele îngreunează utilizarea pe scară largă a acesteia. Principalul dezavantaj este complexitatea procesului în mai multe etape. Aceasta necesită echipamente tehnologice destul de complexe și costisitoare pentru etapele pregătitoare. Pentru produsele simple fabricate în serii mici, această metodă are un cost mai mare.

Pentru utilizarea eficientă a avantajelor turnare de investiții și dezavantaje ale metodei sunt comparate, decizia cu privire la alegerea sa este făcută pe baza evaluării raportului preț / calitate. Prin urmare, aplicat este în principal pentru produsele cele mai critice și scumpe, care sunt dificil de obținut prin alte mijloace, cum ar fi lame de turbine, sculpturi, instrumente de mare viteză, etc. Un alt domeniu de aplicare - .. turnare pe scară largă, în care efectul de scară permite de a realiza o reducere semnificativă a costurilor.

tehnologie

Tehnologia de turnare a investițiilor este un proces de producție în mai multe etape, caracterizat printr-o forță de muncă relativ ridicată. În prima etapă, modelul master este executat, acesta va deveni standardul pentru fabricarea modelelor de lucru și după trecerea prin toate etapele produsului final. Pentru producția modelelor master utilizează atât compoziții speciale, cât și gips-uri sau lemn tradițional. Materialul modelului-master trebuie să combine rezistența și ușurința prelucrării.

În plus, tehnologia de turnare a investițiilor presupune crearea unei matrițe, în care vor fi distribuite toate modelele de lucru. Formele sunt fabricate din gips, cauciuc, silicon, mai puțin de metal. Din punct de vedere structural, trebuie să fie în mod necesar detașabilă și proiectată pentru utilizare repetată. Forma este umplută cu o compoziție de model, după ce se întărește, se demontează și se extrage un alt model de lucru.

În producția de piese unicat sau scurte se execută etapele de creare a unui maestru aspect și matrița este trecut, iar dispunerea (sau mai multe) face materialul de formare de mână.

Următoarea etapă a procesului de turnare a investițiilor este fabricarea în jurul machetei (sau blocului de machete) a matriței de turnare. Aceste matrițe sunt deja structurabile și nu pot fi separate, ceea ce face posibilă realizarea unei atenții deosebite a respectării dimensiunilor și rugozității produsului. În industria modernă sunt utilizate două tipuri de forme - nisip tradițional și argilă pentru turnarea în pământ și mucegaiuri - pentru producerea de piese precise și scumpe.

După finalizarea formularului, macheta din acesta este topită prin încălzire sau suflare cu abur supraîncălzit. Formele de cochilie sunt în continuare întărite prin încălzirea la 1000 ° C.

Etapa finală a procesului implică turnarea produsului, răcirea acestuia în condiții naturale sau utilizarea unei tehnici speciale în termostat, ruperea mucegaiului și curățarea produsului. Metoda permite obținerea turnărilor de înaltă calitate care cântăresc de la câteva grame la zeci de kilograme.

Compoziții de model

Materialul pentru producerea modelului trebuie să aibă anumite proprietăți. Ar trebui să aibă proprietăți precum:

• Plasticitatea în faza solidă. Este necesar să repetați exact forma produsului viitor și să o corectați dacă este necesar.
• Forța de aderență. Modelul trebuie să reziste, fără deformări, la procesul de modelare a mucegaiului în jurul acestuia.
• Fuzibil. Încălzirea modelului nu trebuie să necesite mult timp și energie.
• Fluxul în stare topită. Compoziția ar trebui să pătrundă cu ușurință în toate depresiunile și detaliile reliefului, repetând cu exactitate contururile viitorului detaliu.
• Economie. Este deosebit de important pentru producerea seriilor mari.

Pentru compozițiile model, se utilizează de obicei un amestec de stearină și parafină. Aceste materiale completează cu succes reciproc parametrii, compensând punctul de topire insuficient al parafinei și vâscozitatea excesivă a stearinei.

Nu mai puțin popular în industrie sunt compușii pe bază de ceară de cărbune brun. Proprietățile sale principale sunt rezistența la umiditate, rezistența și capacitatea de a forma acoperiri foarte netede, care sunt deosebit de valoroase pentru modelarea produselor.

Sunt de asemenea utilizate formulări constând dintr-un amestec de ceară de cărbune brun, parafină și stearină.

Prelucrarea masei

Pentru producerea de produse unice, aspectul este pregătit prin tăierea manuală a unei piese de material sau prin utilizarea unor șabloane. Modelele care au forma unor corpuri de revoluție sunt de asemenea fabricate pe strunguri. Recent, metoda de imprimare 3D este folosită pe scară largă. Este potrivit pentru un singur aspect, precum și pentru serii mici.

Costul industriei moderne de 3D imprimante sunt încă mari, cu toate acestea, din cauza ușurința de migrare de la un produs la altul, el poate fi un instrument eficient pentru modelul de luare în cazul unui număr mare de diverse ordine de serii mici.

Pentru a produce un număr mare de aspect identic, matricea este fabricat din ipsos, cauciuc, silicon sau metal. Paleții de lucru produc, la rândul lor, prin turnarea într-o matrice. Conform proiectului, matrița trebuie să fie demontabilă pentru a oferi posibilitatea de a produce un anumit număr de modele. Materialul selectat ar trebui să furnizeze, de asemenea, o astfel de posibilitate, însă la acestea cerințe, cum ar fi durabilitatea, densitatea, rugozitate scăzută, inerția chimică în ceea ce privește modelul. Materialul mucegaiului trebuie să aibă, de asemenea, o aderență minimă la aspect, pentru a asigura extragerea ușoară a dispunerilor finale și a dimensionării. O proprietate importantă a mucegaiului este rezistența și durabilitatea acestuia, în special în serii mari.

Efectuarea de modele și blocuri

O metodă pe scară largă de a face modele topite este turnarea lor sub presiune scăzută în matrițe. Amestecul lichid este injectat manual, prin intermediul seringilor cu piston, și prin compresoare mecanice, hidraulice sau pneumatice. În cazul utilizării ceară de cărbune brun, este necesară încălzirea liniilor de alimentare a compoziției datorită vâscozității sale ridicate. Modelele din polistiren expandat sunt realizate prin extrudare pe unități de turnare automatizate.

Pentru a spori eficiența economică și a reduce intensitatea forței de muncă în cazul producției în masă de piese turnate mici, structurile lor sunt combinate în blocuri. Pe blocuri se formează sisteme de rulare, care atașează modele individuale la așternut cu ajutorul unui fier de lipit manual. În cazul turnărilor simple sau al seriilor mici, modelele sunt realizate manual.

La formarea sistemelor sprue, este necesar să se asigure curgerea ne-turbulentă a topiturii, umplerea uniformă a tuturor elementelor matriceale. La umplerea matriței de la ASG, ar trebui să monitorizați și umplerea uniformă a tuturor orificiilor dintre porți și prevenirea deteriorării lor.

Fabricarea de mase plastice

În această metodă de turnare a investițiilor, există două tipuri principale de forme:

• Amestecuri de nisip și argilă (CBC).
• Shell.

Forme de turnare pentru investiții din ASG sunt utilizate în cea mai mare parte în producția de serii mici de produse care nu necesită precizie foarte mare. Procesul de fabricație a acestora este destul de laborios și necesită calificări înalte și, adesea, unice de modele și modele. Mecanizarea parțială este permisă numai pentru operațiile individuale, cum ar fi pregătirea și umplerea amestecului de turnare, lovirea acestuia.

Carcasele, pe de altă parte, sunt folosite pentru a produce componente care necesită o precizie specială de fabricație. Procesul de fabricare a acestora este mai complex și consumator de timp, dar este mai potrivit pentru mecanizare.

Turnarea în pământ

Aceasta este cea mai veche omenire stăpânită pe calea prelucrării metalelor. El a stăpânit de strămoșii noștri, în același timp cu începutul utilizării articolelor din metal ca arme, unelte sau ustensile, care este de acum aproximativ 5000 de ani. Se formulează metalul topit într-o matrice pregătită dintr-un amestec de nisip și argilă. Cele mai vechi locuri de prelucrare a metalelor au apărut acolo unde depozitele de metale sub formă de nuggeturi și plăci au fost situate în apropiere. Un exemplu tipic este uzina Kasli din Ural, cunoscută în întreaga lume pentru fonturile sale din fontă.

Metoda de turnare a investițiilor este utilizată pentru fabricarea produselor din metal - atât negru, cât și de culoare. Și numai pentru metalele care prezintă o tendință crescută de a reacționa în faza lichidă (cum ar fi titanul), este necesar să se facă matrice din alte compoziții.

Procesul de producție a turnării în CBC constă din următoarele etape:

• fabricarea modelului;
• prepararea balonului;
• umplerea și compactarea amestecului în balon;
• turnare metalică;
• extracția și curățarea turnării.

Forma de PGS - o singură utilizare. Pentru a obține produsul finit, va trebui să fie spart. În același timp, cea mai mare parte a amestecului este disponibilă pentru utilizare secundară.

Deoarece materialele folosite pentru compozițiile CBC de nisip predominant de cuarț în diferite șroturi și conținut bentonita din care cuprinsă între 3 și la 45 procente. De exemplu, turnare cu produse printr-un amestec de conținut de argilă de 10-20%, în special pentru piese turnate de mari conținut de argilă a fost ajustat la 25%.

Aplicați două subspecii:

• Amestecuri confecționate. Situat pe suprafața interioară a matriței și interacționează cu metalul topit. Ele trebuie să fie rezistente la căldură, capabile să nu se descompună de diferența de temperatură și de solicitările rezultate. Aceste amestecuri au un granulat fin pentru a transmite cu atenție detaliile suprafeței. Foarte importantă și capacitatea amestecului de a transporta gaze.
• Amestecuri de umplere. Acestea sunt utilizate pentru umplerea dintre stratul de acoperire și pereții balonului. Trebuie să reziste la greutatea metalului turnat, să păstreze forma produsului și să contribuie la îndepărtarea completă și în timp util a gazelor. Produs din soiuri mai ieftine de nisip, sunt supuse reutilizării.

Dacă gazele injectabile nu ieșesc prin masele amestecului de turnare, ci prin sistem poarta, Defectele apar în casting care duc la o căsătorie.

Tehnologia tradițională de turnare în pământ este ilustrată în detaliu în filmul lui Andrei Tarkovski "Andrei Rublev". În romanul "The Bell", băiatul Boriska, fiul maestrului decedat, este condus de turnătoria și clopotul bisericii.

Turnarea în matrițe de cochilie

Metoda de turnare în matrițe pentru modele de investiții este caracterizată de cel mai bun transfer al dimensiunilor produsului și de rugozitate scăzută a suprafeței. Modelul este compus din compuși cu punct de topire scăzut, de exemplu ceară de cărbune brun. Companiile de turnare folosesc, de asemenea, pe scară largă parafina-stearina. În cazul pieselor mari, materialul model include săruri care protejează aspectul de deformări. Prin imersie într-o soluție, modelul este acoperit în 6-10 straturi cu pastă de temperatură ridicată.

Hidrogenul silicat acționează ca lianți, deoarece cristalele de electrocorund sau cuarț sunt utilizate ca strat de acoperire rezistent la căldură. Materialele pentru fabricarea matrițelor de cochilie se caracterizează prin rezistență ridicată, higroscopicitate scăzută și permeabilitate excelentă la gaze.

Modelul este uscat într-o atmosferă de amoniac gazos. În etapa următoare, matrița este încălzită la 120 ° C pentru a îndepărta modelul de parafină. Resturile de amestec sunt îndepărtate de aburul supraîncălzit sub presiune înaltă. Mai mult, mucegaiul este calcinat la o temperatură de până la 1000 ° C, ceea ce conduce la fixarea finală și la îndepărtarea substanțelor care pot sta ca gaze în timpul procesului de turnare.

Covorul este plasat în forma unui balon, care este acoperit cu oțel. Acest lucru ajută la menținerea configurației atunci când matrița este umplută cu o topitură și, în același timp, îmbunătățește condițiile de răcire ale turnării. Topitura este turnată în matrițe preîncălzite la 1000 ° C. După răcirea produsului sub un program special într-un termostat, matrița este distrusă, turnarea este îndepărtată și curățată.

Principalul avantaj al acestei metode de turnare este acuratețea mare a transferului mărimii produsului și rugozitatea scăzută a suprafeței.

Avantaje suplimentare ale metodei:

• Piese de turnare din aliaje greu de manevrat.
• Produse turnate care altfel trebuie turnate în părți și apoi colectate împreună.

Dezavantajele acestei metode de turnare a investițiilor sunt coeficientul scăzut al utilizării metalelor și intensitatea crescută a forței de muncă.

Precizie turnare

Precizie de turnare a investițiilor - așa-numita tehnologie, și produsele finale foarte. Turnarea de înaltă precizie este asigurată de faptul că în timpul pregătirii matriței nu este nevoie să se elimine aspectul produsului din acesta. Atunci când se folosește metoda tradițională, producția unei matrice pentru turnare este un proces complex și foarte consumator de timp în mai multe etape. Acest lucru este valabil mai ales în cazul pieselor turnate dintr-o configurație complexă, cu adâncituri, depresiuni și cavități interne.

De exemplu, atunci când turnați o vază din fontă sau din cupru, care are o curbură variabilă a suprafeței, trebuie să aplicați multe modificări. Deci, mai întâi umpleți jumătatea inferioară a balonului, apoi scoateți modelul, întoarceți-l și împăturiți jumătatea superioară. Modelul trebuie făcut compozit, mânerele vasei sunt realizate din două elemente, sunt extrase prin cavitatea modelului în două etape - mai întâi elementul inferior, apoi cel superior. Toate aceste numeroase răsturnări și trageri nu pot influența pozitiv integritatea suprafeței matriței și, în cele din urmă, precizia dimensiunilor turnării și a calității suprafeței acesteia. În plus, rămâne problema exactă de combinare a părților baloanelor și fixarea lor sigură unul cu celălalt.

Producția de turnătorie pentru modelele de investiții este lipsită de aceste dezavantaje, nu necesită o astfel de calificare ridicată a modelelor și reduce în mod semnificativ complexitatea operațiunilor pregătitoare pentru operațiunile de turnare. Acest lucru este deosebit de pronunțat în piese mari de piese turnate.

Metoda permite obținerea gradului de precizie 2-5 în conformitate cu GOST 26645-85. Acest lucru face posibil să arunce astfel de piese de precizie cum ar fi lame de turbine, instrumente, inclusiv tăietori de înaltă performanță de frezat și burghie, între paranteze responsabile încărcate de mare, mici piese extrem de încărcate de vehicule, mașini și alte mecanisme complexe de tăiere.

Precizia dimensională mare și clasa superioară de suprafață minimizează necesitatea prelucrării suplimentare a turnării, ceea ce economisește metalul și reduce costul de producție.

echipament

Echipamentele pentru turnarea investițiilor necesită o diversitate și complexitate. Întreprinderile le unesc într-un complex unic și armonios de lucru, organizat ca un sit, magazin sau ca o producție separată.

Compoziția complexului depinde de scara de producție, dimensiune, configurație și circulație a pieselor turnate.

Astfel, în fabricarea protezelor și bijuteriilor, echipamentul va include:

• tabelul de modele;
• mufe cu termostat;
• un set de scalpele și spatule pentru a corecta forma modelului;
• panou de turnare;
• balon;
• containere pentru depozitarea și prepararea amestecului de turnare;
• un set de instrumente pentru umplerea amestecului de turnare;
• un creuzet pentru topirea metalelor;
• clește;
• ciocan pentru ruperea formei.
  

Acest complex de producție se poate potrivi cu ușurință pe o masă și într-un singur dulap. Dacă se planifică producția în masă, de exemplu, piese turnate din aluminiu - părți ale unui dispozitiv, apoi echipamente pentru:

• turnarea și turnarea matrițelor ceramice;
• forme de uscare;
• topirea materialului model și aplicarea stratului rezistent la căldură;
• curățarea pieselor turnate din materialul de turnare.

Și, în sfârșit, echipamentul propriu al complexului de turnătorie, destinat să producă o topire și să-l umple într-o matriță. Acestea pot fi echipamente pentru turnare:

• presiune scăzută;
• centrifuge;
• în modul obișnuit gravitațional.

Instalațiile de turnare prin injecție și turnarea centrifugală sunt un complex separat de producție mecanizat și automatizat separat, izolat de atmosfera magazinului. Ele minimalizează munca manuală și găsesc o persoană în condiții dăunătoare. Camerele hermetice în care sunt situate complexele asigură captarea și purificarea completă a gazelor reziduale, ceea ce sporește considerabil caracterul ecologic al întreprinderii.

Turnarea pentru modelele de investiții are un potențial de dezvoltare suficient de mare, în special în combinație cu metode progresive de fabricare a mucegaiului și de metode de turnare.