Lost Foam Casting: Ein Durchbruch im traditionellen Präzisionsgussprozess

1. Konzeptanalyse
Lost Foam Casting (LFC), auch als volles Schimmelpack oder verdampftes Schimmelpilzguss bekannt, ist ein revolutionärer Präzisionsgussprozess. Sein Kern besteht darin, Schaumstoffstoff (normalerweise Polystyroleps oder Copolymer -STMMA) zu verwenden, um eine präzise Form (d. H. "Schaummuster") zu erstellen, die genau die gleiche Form wie das endgültige Guss hat. Während des Gähneprozesses kontaktiert der Schaumstoffschimmel die Hochtemperaturmolktmetall und lässt sie schnell verdampfen und verschwinden. Das geschmolzene Metall nimmt dann seinen Raum ein und das gewünschte Guss wird nach dem Abkühlen und Verfestigung direkt erhalten. Das "Verschwinden" der Schaumstoffform während des gesamten Prozesses ist das bedeutendste Merkmal und der Ursprung ihres Namens.

2. Detaillierte Erklärung des gesamten Prozesses

Schimmeldesign und Herstellung:
Dreidimensionales Design basierend auf der Gusszeichnung, genaue Berechnung der Schrumpfungszulage.
Die erforderliche Schaumstoffform (oder Formkombination) wird unter Verwendung von CNC -Bearbeitung oder Schimmelpilzformung hergestellt.
Vorbereitung des Schaumstoffmusters:
Material: Verwenden Sie hauptsächlich vorgefahrene EPS-Perlen (Expandable Polystyrol) oder STMMA (Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer). STMMA kann schwarze Kohlenstoffdefekte reduzieren und hat eine breitere Anwendung.
Formen: Füllen Sie die Perlen in eine Aluminiumlegierungsform mit einem Hohlraum, geben Sie Dampf zum Heizung, die Perlen dehnen sich aus, verschmelzen, füllen Sie den Hohlraum und bilden Sie nach dem Abkühlen ein dichtes Schaummuster. Komplexe Gussteile erfordern Bindungen und das Zusammenbau mehrerer Musterkomponenten (unter Verwendung eines speziellen Heißschmelzklebstoffs).
Muster -Cluster -Montage:
Binden Sie präzise mehrere Schaumstoffmuster (einschließlich Gossensystem und Riser -System) in einen ganzen "Mustercluster". Das Design des Gossensystems ist entscheidend und wirkt sich direkt auf die Füllung und Vergasung aus.
Farbbeschichtung:
Zweck: Verbessern Sie die Stärke und Oberflächenbeschaffung des Musters; Bilden Sie eine Isolierschicht, um zu verhindern, dass die Metallflüssigkeit in den trockenen Sand eindringt. Stellen Sie einen atmungsaktiven Kanal zur Verfügung, damit das Schaumstoffvergasungsprodukt entladen werden soll.
Farbe: Meistens refraktäre Beschichtungen auf Wasserbasis (wie Quarzpulver, Bauxitpulver, Glimmerpulver usw. mit Bindemittel und Suspendierungen).
Methode: Tauchbeschichtung, Duschbeschichtung oder Sprühbeschichtung, die Beschichtungsdicke (normalerweise 0,5-2 mm) und die Gleichmäßigkeit müssen streng kontrolliert und dann getrocknet werden.
Trockener Sandvibrationsformung:
Legen Sie den beschichteten Mustercluster in eine spezielle Sandkiste, die vakuumiert werden kann.
Füllen Sie trockenen Quarzsand oder anderer feuerfestem Sand (wie Edelsteinsand) ohne Bindemittel, Feuchtigkeit und gleichmäßige Partikelgröße hinzu.
Starten Sie den Vibrationstisch, damit der trockene Sand in alle Lücken um den Mustercluster unter Schwingung fest gefüllt werden kann, um die erforderliche Kompaktheit zu erreichen.
Gießen:
Decken Sie die Oberseite der Sandkiste mit Plastikfilm ab und vakuumisieren (normalerweise einen Unterdruck von 0,025 bis 0,05 MPa).
Gießen Sie unter Vakuumbedingungen geschmolzenes Metall (häufig verwendetes Gusseisen, Stahlguss, Aluminiumlegierung, Kupferlegierung usw.) in das Gießensystem stetig und kontinuierlich.
Das hochtemperaturgeschmolzene Metall erhitzt und verdampft das Schaumstoffmuster schnell und das erzeugte Gas verläuft durch die Poren zwischen der Beschichtung und dem trockenen Sand und wird vom Vakuumsystem extrahiert. Das geschmolzene Metall füllt den nach dem Verschwinden des Schaummuster gebildeten Hohlraums vollständig.
Kühl- und Sandentfernung Reinigung:
Das Gießen ist vollständig abgekühlt und in der Sandkiste verfestigt.
Entfernen Sie das Vakuum und entfernen Sie den trockenen Sand oben auf dem Sandkasten.
Gießen Sie das Gießen mit dem verpackten trockenen Sand aus oder heben Sie sie aus.
Durch Flippen, Vibrationen und andere Methoden wird der trockene Sand automatisch vom Guss getrennt, um ein effizientes Sandfall zu erreichen. Nach dem Abkühlen und Staubentfernung kann der trockene Sand fast 100%recycelt werden.
Reinigung: Entfernen Sie das Gießen- und Steigungssystem, Restfarbe, Flash -Grat usw., um das fertige Guss zu erhalten.
3. Kernmerkmale und Vorteile

Hohe Präzision und komplexe geometrische Formen:
Schaumstoffformen sind leicht in extrem komplexe Formen (einschließlich komplexer Hohlräume und gekrümmter Oberflächen) zu verarbeiten.
Es ist keine Abschiedsfläche erforderlich, keine Schimmelpilzverjüngung (oder eine sehr kleine Verjüngung), eine hohe dimensionale Genauigkeit (bis zu CT7-9), eine gute Oberflächenrauheit (RA bis 6,3-25 μm).
Vereinfachen Sie den Prozess und senken Sie die Gesamtkosten:
Lassen Sie die komplexen Prozesse wie die Herstellung von Holzform/Metallform, die Kernherstellung und die für das herkömmliche Sandguss erforderliche Kartonabbau aus.
Es sind keine Bindemittel- und Sandmischgeräte erforderlich, und die Sandverarbeitungskosten sind extrem niedrig (trockener Sand kann wiederholt wiederverwendet werden).
Reduzieren Sie die Verarbeitungszulage und speichern Sie Metallmaterialien. Verkürzen Sie den Produktionszyklus, insbesondere für die Herstellung kleiner und mittlerer Chargen komplexer Teile.
Designflexibilität und Integration:
Mehrteilige integrierte Gussguss kann durch Bindung erreicht werden, wodurch nachfolgende Montageprozesse reduziert werden.
Die Designfreiheit ist extrem hoch und leicht zu verändern.
Ausgezeichnete Oberflächenqualität:
Die Oberfläche ist glatt, die Kontur ist klar und die Erscheinungsqualität des Gießens ist gut.
Sauber und umweltfreundlich:
Verwenden Sie trockener Sand ohne Bindemittel, keine durch Harz, Wasserglas usw. verursachte Gasverschmutzung usw. (die Schaumstoffvergasungsprodukte müssen jedoch ordnungsgemäß behandelt werden).
Die Recyclingrate von altem Sand ist hoch und es gibt weniger feste Abfälle.
Die Arbeitsumgebung ist relativ staubig (dank der Vakuum -Extraktion).
4. Herausforderungen und Einschränkungen

Kosten für Schaumschimmel: Für einteilige kleine Chargen können die Kosten für Schaumstoffformen hoch sein (3D-Druckschaumformen verbessern dieses Problem).
Größenbeschränkungen: Beim Gießen großer Gussteile (insbesondere dicke und große Teile) gasiert der Schaum heftig, um eine große Menge an Gas zu erzeugen, was Defekte wie unzureichendes Gießen, Poren und Kohlenstoffeinschlüsse verursachen kann, und die Prozessregelung ist schwieriger. Der typische Bereich liegt zwischen 0,5 kg und 50 Tonnen, wird jedoch üblicherweise in Zehn Kilogramm zu mehreren Tonnen verwendet.
Cluster -Kombination und Beschichtungsqualitätskontrolle: Die Genauigkeit der Baugruppe und die Beschichtungsqualität haben einen großen Einfluss auf die Qualität des endgültigen Castings, erfordern einen heiklen Betrieb und strenge Inspektion.
Vergasungsproduktbehandlung: Schaumpyrolyse und Vergasung erzeugen eine große Menge an gasförmiger und geringer Menge an flüssigen (zarähnlichen) Produkten, die rechtzeitig durch das Vakuumsystem und ordnungsgemäß behandelt (z. B. Verbrennen) entladen werden müssen. Andernfalls ist es leicht, Defekte wie Poren, Kohlenstoffzunahme und Streuchen in der Wirkung zu verursachen.
Anwendbares Legierungsbereich: Die Anwendung von Legierungen, die leicht oxidiert oder auf Kohlenstoff empfindlich sind (wie einige Titanlegierungen und hoher Manganstahl), ist relativ begrenzt.
5. breite Anwendungsbereiche

Lost Foam Casting leuchtet in vielen Branchen mit ihren einzigartigen Vorteilen:

Automobilindustrie: Motorzylinderblock, Zylinderkopf, Einlass- und Abgasrohre, Kurbelwelle, Getriebegehäuse, Halterung, Bremsscheibe/Trommel und andere Schlüsselkomponenten.
Ventile und Rohrbeschläge: Komplexe Ventile, Rohrvermessungen und Pumpenkörper verschiedener Materialien (Gusseisen, Stahlguss, Edelstahl).
Engineering Machinery: Verschleiß-resistente Teile, hydraulische Teile und Gehäuseteile.
Agrarmaschinen: Wohnraum, Getriebe, Klammer.
Bergbaumaschinerie: Verschleiß-resistente Auskleidungen, Fördertrogs.
Kunstgüsse und architektonische Hardware: Skulpturen, dekorative Teile, Geländerzubehör und andere komplexförmige Handwerks.
Luft- und Raumfahrt: Einige nicht ladentragende strukturelle Teile von Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierungen.
6. zukünftige Entwicklungstrends

Hochleistungsschaumstoffmaterialien: Entwickeln Sie Schaumstoffmaterialien mit niedrigem Vergasungsrückstand, höherer Festigkeit und dimensionaler Stabilität.
3D -Druckschaumformen: Schnellprototyping -Technologie (wie Bindemittel -Ditting, FDM) wird verwendet, um komplexe Prototypen und kleine Modelle herzustellen, die Einschränkungen herkömmlicher Formen und die Beschleunigung der Produktentwicklung durchbrechen.
Innovation für Beschichtungstechnologie: Entwickeln Sie höhere Stärke, bessere Luftdurchlässigkeit und umweltfreundliche Beschichtungen.
Intelligente Prozesssteuerung: Anwenden von Sensoren und numerischen Simulation (Füllungs-Solidification-Gas-Fluss-Kopplungssimulation), um das Design des Gusssystems und der Prozessparameter zu optimieren.
Großer und dünnwandiger: Überwinden Sie den Engpass für die Produktionstechnologie von größeren und dünneren Gussteilen.
Grün: Verbesserung der Abfallgassammlung und Reinigungstechnologie, um die Umweltauswirkungen weiter zu reduzieren.