Литье по выплавляемым моделям ( LFC ) — это тип процесса литья по испарительным моделям , который аналогичен литью по выплавляемым моделям, за исключением того, что для рисунка вместо воска используется пена . В этом процессе используется низкая температура кипения пенопласта, что упрощает процесс литья по выплавляемым моделям за счет устранения необходимости выплавлять воск из формы.
Сначала из пенополистирола изготавливается выкройка , которую можно сделать разными способами. Для небольших объемов рисунок можно вырезать вручную или выточить на станке из твердого блока пенопласта или листа пенопласта, если геометрия достаточно проста, его можно даже разрезать с помощью резака для пенопласта с горячей проволокой. Если объем большой, то рисунок можно изготовить серийно с помощью процесса, аналогичного литью под давлением . Предварительно вспененные шарики полистирола впрыскиваются в предварительно нагретую алюминиевую форму при низком давлении. Затем на полистирол подается пар , который заставляет его еще больше расширяться и заполнять матрицу. Окончательный рисунок состоит примерно из 97,5% воздуха и 2,5% полистирола. Готовые чаши, направляющие и стояки можно приклеить к выкройке горячим клеем, чтобы завершить ее. [1]
Рисунок из пенопласта не нужно покрывать паковочной массой, если не требуется высокая детализация, достаточно просто положить образец из пенопласта в коробку, заполнить песком и вибрировать. Однако, когда необходимы детали, пенопласт покрывают керамической массой, также известной как огнеупорное покрытие, путем погружения, нанесения кистью, распыления или обливного покрытия. После высыхания покрытия кластер помещают в опоку и засыпают несвязанным песком , который уплотняют на вибростоле. Огнеупорное покрытие захватывает все детали модели из пенопласта и создает барьер между гладкой поверхностью пенопласта и грубой поверхностью песка. Во-вторых, он контролирует проницаемость , что позволяет газу, образующемуся в результате испарения пены, выходить через покрытие в песок. Контроль проницаемости является важным шагом во избежание песчаной эрозии. Наконец, он образует барьер, предотвращающий проникновение расплавленного металла и возникновение эрозии песка во время заливки. [1] [2] Как только песок уплотнится, форма готова к заливке. Автоматическая заливка обычно используется в LFC, поскольку процесс заливки значительно более важен, чем в традиционной литейной практике. [ нужна цитата ]
В отличие от воска по выплавляемым моделям, фазы запекания нет. Расплав заливают непосредственно в заполненную пеной форму, выжигая пену по мере ее выливания. Поскольку пена имеет низкую плотность, образующиеся при этом отходящие газы относительно невелики и могут выходить через проницаемость формы, как и при обычном контроле выделения газа.
Обычно литые металлы включают чугун , алюминиевые сплавы , стали и никелевые сплавы; реже отливают также нержавеющие стали и медные сплавы. Диапазон размеров составляет от 0,5 кг (1,1 фунта) до нескольких тонн (тонн). Минимальная толщина стенки составляет 2,5 мм (0,098 дюйма) [ нужна ссылка ] , верхнего предела не существует. Типичная чистота поверхности составляет от 2,5 до 25 мкм (от 100 до 1000 мкдюйм) RMS . [3] Типичные линейные допуски составляют ±0,005 мм/мм (0,005 дюйма/дюйм). [4]
Этот процесс литья удобен для очень сложных отливок, для которых регулярно требуются стержни . Он также имеет точные размеры, сохраняет превосходное качество поверхности, не требует уклона и не имеет линий разъема, поэтому не образуется заусенцев . Несвязанный песок при литье по выплавляемым моделям может быть намного проще в обслуживании, чем системы с зеленым песком и песком на связке смолы. Пена по выплавляемым моделям, как правило, более экономична, чем литье по выплавляемым моделям, поскольку требует меньшего количества этапов. Стояки обычно не требуются из-за характера процесса; Поскольку расплавленный металл испаряет пену, первый металл, попавший в форму, охлаждается быстрее, чем остальные, что приводит к естественному направленному затвердеванию . [3] [5] Пенопластом легко манипулировать, резать и склеивать благодаря его уникальным свойствам. Гибкость LFC часто позволяет объединить детали в один цельный компонент; другие процессы формования потребуют производства одной или нескольких деталей для сборки. [6]
Двумя основными недостатками являются то, что стоимость моделей может быть высокой при небольших объемах работ, а модели легко повреждаются или деформируются из-за их низкой прочности. [3] Если для создания узоров используется кубик, это требует больших первоначальных затрат. [5]
Литье по выплавляемым моделям было изобретено в начале пятидесятых годов канадским скульптором Арманом Вайланкуром . Общественное признание преимуществ LFC было сделано компанией General Motors в середине 1980-х годов, когда она объявила, что ее новая линейка автомобилей Saturn будет использовать LFC для производства всех блоков двигателей , головок цилиндров , коленчатых валов , корпусов дифференциалов и коробок передач . [7]