Welche Materialien können im verlorenen Schaumstoffguss verwendet werden?

Lost Foam Casting (LFC) ist ein Präzisionsgussprozess, bei dem ein Schaummuster in ungebundener Sand eingebettet ist und geschmolzenes Metall das Muster ersetzt. Die Materialauswahl ist für den Erfolg von entscheidender Bedeutung. Dieser Leitfaden beschreibt die wichtigsten Materialkategorien.

1. Mustermaterial (Schaum):
Das entbehrbare Muster definiert die endgültige Teilgeometrie. Hauptoptionen sind:

Erweiterter Polystyrol (EPS): der am weitesten verbreitete Schaum. Es bietet eine gute dimensionale Stabilität während des Formens, die leicht in verschiedenen Dichten erhältlich ist, und verdampft sauber. Die EPS der niedrigeren Dichte (z. B. 16-20 kg/m³) ist für kleinere, weniger komplexe Teile häufig; Eine höhere Dichte (z. B. 24-30 kg/m³) liefert eine bessere Oberflächenfinale und Stärke für größere oder kompliziertere Muster.

Erweitertes Polymethylmethacrylat (EPMMA): Wird bei reduzierten Kohlenstoffdefekten verwendet, insbesondere bei Eisenguss. EPMMA zersetzt sich sauberer als EPS und hinterlässt weniger Kohlenstoffrückstände. Es ist jedoch im Allgemeinen teurer und kann schwieriger zu verarbeiten sein.

Copolymere (z. B. STMMA - Styrol -methylmethacrylat): Mischungen von EPS und EPMMA, die darauf abzielen, Kosten, Benutzerfreundlichkeit und Kohlenstoffreste auszugleichen. STMMA ist immer beliebter für Stahlgüsse, bei denen EPS Probleme verursachen könnte, aber reine EPMMA ist kostenintensiv.

Spezialschäume: Für bestimmte Anwendungen, die höhere Zersetzungstemperaturen oder einzigartige Eigenschaften erfordern.

2. Beschichtungsmaterialien:
Eine auf das Schaummuster angewendete feuerfestbeschichtung ist unerlässlich. Es dient mehreren Funktionen:

Refraktäre Basis: Bietet eine Barriere zwischen geschmolzenem Metall und Sand, wodurch Erosion und Metalldurchdringung verhindert werden. Gemeinsame Grundlagen umfassen:

Zirkonmehl/Sand: Ausgezeichnete Refraktär und thermische Stabilität, bevorzugt für Stahl- und Hochtemperaturlegierungen.

Kieselsäuremehl: kostengünstig, weit verbreitet für Eisen und Aluminium, aber eine geringere Refraktärinie als Zirkon aufweist.

Aluminiumoxid Silikate (z. B. Mullite, Kaolin -Ton): bieten eine gute Leistung für verschiedene Metalle.

Graphit: häufig in Kombination mit anderen Refraktionen, insbesondere zum Eisenguss, verwendet, um die Oberflächenfinish zu verbessern und glänzende Kohlenstoffdefekte zu reduzieren.

BINDER: Hält die feuerfesten Partikel zusammen und hält die Beschichtung am Schaum. Gemeinsame Bindemittel sind kolloidale Silica-, Latex- und anorganische Bindemittel auf Wasserbasis. Die Auswahl beeinflusst die Beschichtungsstärke, Permeabilität und Burnout -Eigenschaften.

Additive: Eigenschaften ändern wie:

Permeabilität: Kritisch, um die Zersetzung von Muster durch die Beschichtung in den Sand zu entfliehen. Additive wie Perlite oder bestimmte Fasern können die Permeabilität verbessern.

Benetzung/Fluss: Tenside sorgen für eine gleichmäßige Beschichtungsanwendung auf der hydrophoben Schaumoberfläche.

Rheologie: Verdickungsregelviskosität zum Eintauchen oder Sprühen.

Trocknungsrate: Beeinflusst die Produktionszykluszeit.

3. Formaggregat (Sand):
Trockener, ungebundener Sand umgibt das beschichtete Muster und bietet Schimmelpilze.

Kieselsand: Die häufigste und wirtschaftlichste Wahl für viele Anwendungen.

Olivinsand: Wird verwendet, wenn eine höhere Wärmekapazität oder eine geringere thermische Ausdehnung als Siliciumdioxid vorteilhaft ist, oder um die Exposition von Silica -Staub zu verringern.

Chromitsand: Eingesetzt für seine hohe thermische Leitfähigkeit und kühles Eigenschaften in bestimmten Abschnitten.

Zirkonsand: bietet eine ausgezeichnete thermische Stabilität und eine geringe thermische Expansion, ist jedoch deutlich teurer. Wird für kritische Anwendungen oder dünne Abschnitte verwendet.

Schlüsselsandeigenschaft: Trockenheit ist von größter Bedeutung. Jede Feuchtigkeit kann zu Gasdefekten führen. Sand wird normalerweise nach Rückerweckung abgekühlt und getrocknet.

4. Metalle Casting:
Lost Foam Casting ist vielseitig und für eine Vielzahl von Eisen- und Nichteisenlegierungen geeignet:

Eisen: Eisen:

Graues Eisen: Sehr häufig mit LFC gegossen, was von der Fähigkeit des Prozesses profitiert, komplexe Formen mit guter Genauigkeit zu erzeugen.

Duktiles Eisen: Auch weit verbreitet. Eine sorgfältige Kontrolle der Beschichtungsdurchlässigkeit und Gießparameter ist entscheidend, um Defekte im Zusammenhang mit Magnesiumreaktionsgasen zu vermeiden.

Kohlenstoffstähle und Stähle mit niedriger Legierung: immer beliebter für komplexe Komponenten. Erfordert Hochleistungsbeschichtungen und häufig EPMMA/STMMA-Muster, um die Kohlenstoffaufnahme zu minimieren.

Edelstähle: Wird für korrosionsresistente Komponenten verwendet. Erfordert eine strenge Kontrolle über das Musterabbau und die Gasentlüftung.

Nichteisen:

Aluminiumlegierungen: Sehr gut geeignet für LFC und ermöglicht komplexe, dünnwandige Teile mit ausgezeichnetem Oberflächenfinish. EPS wird fast ausschließlich verwendet.

Kupferlegierungen (Bronze, Messing): erfolgreich mit dem Prozess gegossen und häufig spezifische Beschichtungsformulierungen benötigt.

Magnesiumlegierungen: Verwendet und erfordert sorgfältige Sicherheitsüberlegungen während des Gießens aufgrund der Reaktivität von Magnesium.

Überlegungen zur Materialauswahl:

Metallguss: Diktiert Schaumtyp (EPS vs. EPMMA/STMMA für niedrige Kohlenstoffbedürfnisse), Schichtrefraktär (Zirkon für Stahl) und Sandtyp.

Teilgröße und Komplexität: Beeinflussung der Schaumdichte (höher für komplexe/große Muster) und die Anforderungen an die Beschichtungspermeabilität.

Anforderungen an die Oberfläche: Schaum mit höherer Dichte und feineren feuerfesten Beschichtungen liefern im Allgemeinen eine bessere Oberflächenbeschaffung.

Dimensionstoleranzen: Schaumeigenschaften und Beschichtungsanwendungskonsistenz sind kritische Faktoren.

Kosten: Die Ausgleich der Leistungsanforderungen (z. B. EPMMA, Zirkon) gegen Materialkosten ist unerlässlich.

Zusammenfassungstabelle: Schlüsselmaterialkategorien

Zusammenfassungstabelle: Schlüsselmaterialkategorien