Литье по выплавляемым моделям ( LFC ) — это тип процесса литья по выплавляемым моделям , который похож на литье по выплавляемым моделям, за исключением того, что вместо воска в качестве модели используется пена . Этот процесс использует низкую температуру кипения полимерных пен для упрощения процесса литья по выплавляемым моделям, устраняя необходимость выплавлять воск из формы.
Сначала изготавливается шаблон из пенополистирола , что можно сделать многими разными способами. Для небольших объемов шаблон можно вырезать вручную или изготовить на станке из цельного блока пенопласта или листа пенопластовой сердцевины, если геометрия достаточно проста, его можно вырезать даже с помощью резака для пенопласта с горячей проволокой. Если объем большой, то шаблон можно изготавливать серийно с помощью процесса, похожего на литье под давлением . Предварительно расширенные гранулы полистирола впрыскиваются в предварительно нагретую алюминиевую форму под низким давлением. Затем к полистиролу применяется пар , который заставляет его расширяться больше, чтобы заполнить пресс-форму. Окончательный шаблон состоит примерно на 97,5% из воздуха и на 2,5% из полистирола. Готовые заливочные раковины, желоба и стояки можно приклеить к шаблону горячим клеем, чтобы завершить его. [1]
Пенопластовый шаблон не нужно покрывать инжекцией, если не нужна высокая детализация, достаточно просто положить пенопластовый шаблон в коробку, заполнить песком и вибрировать. Однако, когда нужна детализация, пенопластовый кластер покрывается керамической инжекцией, также известной как огнеупорное покрытие , путем погружения, нанесения кистью, распыления или нанесения покрытия потоком. После высыхания покрытия кластер помещается в колбу и подкрепляется несвязанным песком , который уплотняется с помощью вибростола. Огнеупорное покрытие захватывает все детали пенопластовой модели и создает барьер между гладкой поверхностью пенопласта и грубой поверхностью песка. Во-вторых, оно контролирует проницаемость , что позволяет газу, создаваемому испаренным пенопластовым шаблоном, выходить через покрытие в песок. Контроль проницаемости является важным шагом для предотвращения эрозии песка. Наконец, он образует барьер, чтобы расплавленный металл не проникал и не вызывал эрозию песка во время заливки. [1] [2] После уплотнения песка форма готова к заливке. В ЛГП обычно используется автоматическая заливка, поскольку процесс заливки значительно более критичен, чем в обычной литейной практике. [ необходима цитата ]
Фаза выпекания отсутствует, как в случае с выплавляемым воском. Расплав заливается непосредственно в заполненную пеной форму, выжигая пену по мере заливки. Поскольку пена имеет низкую плотность, образующийся при этом отработанный газ относительно невелик и может выходить через проницаемость формы, как и при обычном контроле газовыделения.
Обычно литые металлы включают чугуны , алюминиевые сплавы , стали и никелевые сплавы; реже также отливаются 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) [ необходима ссылка ] , а верхнего предела нет. Типичные поверхностные покрытия составляют от 2,5 до 25 мкм (от 100 до 1000 мкдюймов) RMS . [3] Типичные линейные допуски составляют ±0,005 мм/мм (0,005 дюйма/дюйм). [4]
Этот процесс литья выгоден для очень сложных отливок, для которых регулярно требуются стержни . Он также имеет точные размеры, сохраняет превосходную отделку поверхности, не требует осадки и не имеет линий разъема, поэтому не образуется заусенец . Несвязанный песок литья по выплавляемым моделям может быть намного проще в обслуживании, чем зеленый песок и песчаные системы на основе смолы. Литье по выплавляемым моделям, как правило, более экономично, чем литье по выплавляемым моделям, поскольку оно включает меньше этапов. Подъемники обычно не требуются из-за характера процесса; поскольку расплавленный металл испаряет пену, первый металл в форме охлаждается быстрее, чем остальные, что приводит к естественному направленному затвердеванию . [3] [5] Пену легко обрабатывать, вырезать и склеивать благодаря ее уникальным свойствам. Гибкость LFC часто позволяет объединять детали в один цельный компонент; другие процессы формования потребовали бы изготовления одной или нескольких деталей для сборки. [6]
Два основных недостатка заключаются в том, что стоимость шаблонов может быть высокой для мелкосерийных приложений, а также в том, что шаблоны легко повреждаются или деформируются из-за их низкой прочности. [3] Если для создания шаблонов используется штамп, то первоначальные затраты велики. [5]
Литье по выплавляемым моделям было изобретено в начале пятидесятых канадским скульптором Арманом Вайянкуром . Общественное признание преимуществ LFC было получено компанией General Motors в середине 1980-х годов, когда она объявила, что ее новая линейка автомобилей Saturn будет использовать LFC для производства всех блоков двигателя , головок цилиндров , коленчатых валов , держателей дифференциалов и корпусов трансмиссии . [7]