Lost Foam Machine Castings ofereix una ruta de fabricació rendible-per a components estructurals complexos i amb un nucli elevat que s'utilitzen en maquinària pesada, trens de propulsió d'automòbils, conjunts hidràulics i equips industrials. Mitjançant l'ús de grups de patrons de poliestirè expandible (EPS) o polimetilmetacrilat (PMMA) incrustats en sorra de quars compactada al buit-no lligada, aquest procés elimina els nuclis de sorra tradicionals, les línies de separació i els requisits d'angle de tir.
Aquesta documentació tècnica del producte descriu els paràmetres d'enginyeria, els graus metal·lúrgics, les capacitats de procés, els estàndards de control de qualitat i els requisits d'adquisició per ajudar els gestors de compres OEM i els enginyers de disseny mecànic a avaluar, especificar i obtenir peces de fosa perdudes de màquines d'escuma de Wabon Metals.
Matriu de selecció del procés: escuma perduda versus mètodes alternatius de colada
|
Mètrica d'avaluació |
Casting d'escuma perduda (LFC) |
fosa de sorra verda |
Casting d'inversió (cera perduda) |
|
Requisit d'angle d'esborrany |
0 graus a 0,5 graus (esborrany zero assolible) |
Cal entre 1,5 i 3,0 graus |
0,5 graus a 1,5 graus típics |
|
Requisits bàsics interns |
No es requereixen nuclis de sorra separats |
Requereix nuclis de sorra de diverses-peces |
Necessites nuclis ceràmics solubles |
|
Tolerància dimensional lineal |
CT6 - CT8 (ISO 8062) |
CT9 - CT11 (ISO 8062) |
CT4 - CT6 (ISO 8062) |
|
Rugositat superficial (Ra) |
6.3 - 12.5 um (250-500 uin) |
12.5 - 25 um (500-1000 uin) |
3.2 - 6.3 um (125-250 uin) |
|
Interval de pes parcial |
0,5 kg a 500 kg |
0.5 kg to >2.000 kg |
0,01 kg a 45 kg |
|
Tolerància de mecanitzat |
1,0 mm - 2.5 mm |
3,0 mm - 6.0 mm |
0,5 mm - 1.5 mm |
Procés de fabricació
La ruta de fabricació d'escuma perduda a Wabon Metals integra l'expansió automatitzada de perles, el muntatge de patrons de diverses-peces, el recobriment refractari, la compactació al buit i la recuperació de sorra tèrmica:
Modelat i expansió del patró:Les perles de resina EPS o PMMA s'expandeixen prèviament amb vapor fins a una densitat objectiu de 0.020 - 0.026 g/cm3 (1.25 - 1.62 lb/ft3). Les perles expandides envelleixen en sitges d'estabilització de 4 a 12 hores abans de l'emmotllament per injecció en eines d'alumini per produir segments de patrons precisos.
Muntatge de patró i porta:La geometria interna complexa es crea unint segments d'escuma modelats mitjançant adhesiu de fusió en calent en accessoris pneumàtics o màquines d'encolat multi-eix. Els corredors d'escuma de precisió, els sprues i els elevadors s'uneixen per formar un grup de patrons rígids.
Recobriment refractari:Els grups de patrons es submergeixen en una pasta ceràmica a base d'aigua-(basada en zircó/sílice-) controlada a una viscositat de 30-45 segons (Copa Zahn núm. 4). La capa de recobriment aplicada (0,8-1,5 mm de gruix) es cura en una sala d'assecat amb humitat controlada (38-42 ºC, HR <30%) durant 12-24 hores.
Aplicació de compactació i buit de matràs:El grup sec es col·loca dins d'un matràs d'acer inoxidable i s'embolica amb sorra de sílice seca i lliure d'aglutinants (AFS 45-55 de finesa de gra). Les taules de vibració multieixos compacten la sorra al voltant de radis ajustats i cavitats internes. L'obertura superior del matràs està segellada amb una pel·lícula de plàstic i sotmesa a una pressió de buit negativa de -0,04 a -0,07 MPa.
Abocament de metall i vaporització d'escuma:El metall fos a temperatures de sobreescalfament controlades (1420-1480 graus C per al ferro gris; 1560-1620 graus C per a l'acer al carboni) s'aboca directament sobre el bebedero. La radiació tèrmica vaporitza l'escuma per davant del front metàl·lic líquid. Els productes de degradació gasoses escapen a través del recobriment refractari porós cap al llit de sorra evacuat a mesura que el metall líquid omple el volum del motlle.
Refrigeració i recuperació tèrmica:Les peces de fosa es solidifiquen sota un suport de buit continu. Un cop refredats, els flascons s'aboquen nets sense equip-de sacsejar el nucli. La sorra no adherida se sotmet al 100% de recuperació mecànica i tèrmica, aconseguint una pèrdua per encesa (LOI) < 0,10%.
Materials i especificacions tècniques
Propietats químiques i mecàniques dels aliatges de fosa de nucli
|
Categoria de material |
Estàndard i grau |
Resistència a la tracció (MPa) |
Límit de rendiment (MPa) |
Elongació (%) |
Duresa (HBW) |
|
Ferro colat gris |
ASTM A48 Classe 30 / EN-GJL-200 |
>= 200 |
-- |
-- |
160 - 220 |
|
Ferro colat gris |
ASTM A48 Classe 35 / EN-GJL-250 |
>= 250 |
-- |
-- |
180 - 230 |
|
Ferro dúctil |
ASTM A536 65-45-12 / EN-GJS-400-15 |
>= 400 |
>= 250 |
>= 12 |
130 - 180 |
|
Ferro dúctil |
ASTM A536 80-55-06 / EN-GJS-500-7 |
>= 500 |
>= 320 |
>= 7 |
170 - 230 |
|
Ferro dúctil |
ASTM A536 100-70-03 / EN-GJS-700-2 |
>= 700 |
>= 420 |
>= 2 |
225 - 305 |
|
Acer al carboni |
ASTM A27 Grau 65-35 / WCB |
>= 450 |
>= 240 |
>= 24 |
137 - 187 |
|
Acer d'aliatge |
ASTM A148 Grau 80-50 / 42CrMo4 |
>= 550 |
>= 345 |
>= 18 |
201 - 269 |
Capacitats dimensionals i de procés estàndard
|
Tolerància dimensional |
ISO 8062-3 CT6 a CT8 |
|
Gruix de paret mínim |
3,5 mm (ferro), 5,0 mm (acer) |
|
Bonificació de contracció lineal |
0,8% - 1.2% (ferro), 1,5% - 2.0% (acer) |
|
Rugositat superficial |
Ra 6.3 - 12.5 um (250 - 500 uin) |
|
Dimensió màxima del sobre |
1200 mm x 900 mm x 700 mm |
|
Interval de pes de llançament |
0,8 kg a 350 kg |
Característiques clau del producte
Eliminació de nuclis interns i canvi de nuclis:
Els passos de fluids interns complexos, les línies d'oli i les jaquetes d'aigua es produeixen directament unint segments d'escuma pre-emmotllats. Això elimina el desplaçament del nucli, el flash d'impressió del nucli, l'erosió de la sorra i els colls d'ampolla d'eliminació del nucli.
Consolidació de parts:
Les soldadures de diverses-peces o els sub-conjunts complexos es poden re-convertir en una única fosa d'escuma perduda. Això elimina les brides d'unió, juntes, elements de fixació i possibles camins de fuites alhora que redueix els costos totals de muntatge.
Geometria de forma propera-Net- amb calat mínim:
Els angles d'esborrany es poden reduir a 0 graus en cares verticals no-crítiques, estalviant el pes de la matèria primera i reduint l'eliminació de material necessari durant el mecanitzat CNC final.
Gruix de paret consistent i repetibilitat dimensional:
La compactació del motlle mitjançant sorra seca sota pressió de buit atmosfèrica contínua impedeix el moviment de la paret del motlle, assegurant toleràncies repetibles de gruix de paret dins de +/-0,4 mm.
Aplicacions típiques
|
Sector Indústria |
Components objectiu |
Requisits tècnics clau Complits |
|
Vehicles Comercials i Transmissions |
Carcassa de la caixa de canvis, carcassa del volant, carcassa dels eixos, cossos del retardador |
Passatges interns d'oli, consolidació de peces, reducció de pes, porositat zero |
|
Hidràulica i manipulació de fluids |
Blocs de vàlvules multi-bobina, cossos de bombes, blocs col·lectors, carcasses d'impulsor |
Canals interns complexos sense sorra-, estanquitat hidrostàtica de fins a 25 MPa |
|
Equipament agrícola i pesat |
Caixes de transmissió, artells de direcció, braços d'enganxament, cobertes de la caixa de canvis |
Alta resistència a la fatiga (Ferro dúctil EN-GJS-700-2), resistència a l'impacte, tolerància estreta al pes |
|
Compressors i potència industrial |
Blocs de cilindres, càrters, carcasses de volutes, conductes col·lectors |
Control de paret-prima (fins a 4,0 mm), rigidesa estructural, amortiment acústic (ferro gris classe 35) |
Mecanitzat i operacions secundàries
Per subministrar components totalment acabats i preparats per al muntatge, Wabon Metals ofereix a casa els serveis de mecanitzat CNC de precisió, tractament tèrmic i acabat de superfícies{0}:
Mecanitzat CNC de precisió:Centres de mecanitzat horitzontal (HMC) de 4 eixos i centres de mecanitzat vertical (VMC) capaços d'aconseguir toleràncies dins de la ISO 2768-mH i una precisió de posicionament de +/-0,008 mm.
Processament de tractament tèrmic:Normalització, recuit per alleujament de l'estrès, trempat i temperat (Q&T) i recuit ferrític per adaptar les propietats mecàniques a les impressions d'enginyeria.
Tractament superficial i acabat:Granallat a l'acabat estàndard Sa 2,5, recobriment de fosfat de zinc, aplicació d'oli anti-rovell, imprimació epoxi i recobriment en pols.
Control de qualitat i inspecció
Les operacions de Wabon Metals segueixen els sistemes de qualitat certificats ISO 9001:2015. S'executen protocols d'inspecció integrals al llarg del cicle de vida de la fabricació:
|
Fase d'inspecció |
Mètode/equip de prova |
Paràmetres de verificació |
|
Control de matèries primeres i fusió |
Espectròmetre d'emissió òptica (OES), sistema d'anàlisi tèrmica |
Verificació de la composició química per calor abans de l'aixeta; Càlcul de l'equivalent de carboni (CEL). |
|
Control d'escuma i recobriment |
Escales de densitat, Copa Zahn #4, Analitzadors d'humitat |
Densitat de les perles del patró (22 +/- 2 g/L), viscositat de la purina, gruix del recobriment sec (1.0 - 1.2 mm) |
|
Verificació dimensional |
Màquina de mesura de coordenades (CMM) (Zeiss), escàner làser de llum blava 3D |
Informe complet de GD&T, comprovació de la dimensió crítica del 100%, proves d'ultrasons de gruix de paret (UT) |
|
Proves no-destructives (NDT) |
Proves radiogràfiques (raigs X{-), inspecció de partícules magnètiques (MPI), ultrasons (UT) |
Porositat interna, comprovació de la cavitat de contracció, detecció d'esquerdes superficials segons ASTM E446 / ASTM E125 |
|
Assajos metal·lúrgics |
Microscopi metal·logràfic, provador de duresa Brinell, provador de tracció universal |
Nodularity percentage (>85% per a ferro dúctil), tipus escates de grafit (ASTM A247 Tipus I/IV), dades de tracció/rendiment/allargament |
|
Prova de pressió |
Equips d'assaig hidrostàtics/pneumàtics sota-aigua |
Prova de fuites al 100% per a blocs de vàlvules i carcasses (fins a 300 bar / 30 MPa) |
OEM i fabricació personalitzada
Wabon Metals dóna suport als clients OEM des del disseny d'enginyeria primerenc fins a la producció a gran -escala:
DFM i simulació de càsting:Co-revisió del disseny d'enginyeria mitjançant SolidWorks i el programari MAGMA/AnyCasting per simular l'ompliment i la solidificació de metall. El disseny de la porta s'optimitza abans de tallar eines d'alumini.
Prototips ràpids:Per a la validació de prototips (1-50 unitats), els patrons d'escuma es mecanitzen CNC directament a partir de blocs sòlids d'EPS/PMMA sense eines dures, reduint el temps de lliurament de la mostra a 2-3 setmanes.
Producció d'eines en sèrie:Eines d'alumini mecanitzats de precisió CNC- amb canals de refrigeració integrats, dissenyats per a una vida útil superior a 100.000 cicles d'emmotllament.
Què haurien de proporcionar els compradors per a una RFQ
Per rebre una avaluació tècnica completa i un pressupost comercial en un termini de 48 hores, envieu les dades següents:
Models CAD 3D:
Fitxers STEP (.stp) o IGES (.igs) per a anàlisi volumètrica i geomètrica.
Dibuixos d'enginyeria 2D:
Formats PDF o DWG que indiquen toleràncies, acabat superficial (Ra), notes de referència i toleràncies de mecanitzat.
Especificació del material:
Estàndard de grau de material (p. ex., ASTM A536 65-45-12, EN-GJL-250 o química d'aliatge personalitzada).
Volums de producció:
Ús anual estimat (EAU) i mides de lot de comanda inicial.
Operacions secundàries:
Especificacions de tractament tèrmic, impressions de mecanitzat d'acabat, paràmetres de pressió de prova de fuites o recobriments protectors.
Requisits de documentació de qualitat:
Nivells d'inspecció NDT obligatoris, informe de prova de materials (EN 10204 3.1), informes CMM o enviament de PPAP de nivell 3.
Preguntes freqüents
P: Com es compara la fosa d'escuma perduda amb la fosa d'inversió en termes de cost i mida de la peça?
R: La fosa d'escuma perduda és rendible per a components ferrosos mitjans-a-grans (de 0,5 kg a 350 kg) amb passos interns complexos. La fosa d'inversió ofereix una major precisió (CT4-CT6) i un acabat superficial més llis (Ra 3,2 um), però els costos d'eines i purins augmenten significativament per a peces de més de 20 kg. Lost Foam utilitza sorra no adherida, reduint els costos dels consumibles per a peces de fosa estructural pesada.
P: Com es controla la recollida de carboni quan es col·loca acer de baix-carboni mitjançant Lost Foam?
R: L'escuma EPS estàndard pot introduir la recollida de carboni a l'acer durant la descomposició tèrmica. Per eliminar els defectes de carboni, Wabon Metals utilitza PMMA (Metacrilat de polimetil) o perles d'escuma de copolímer EPS/PMMA, que es descomponen netament sense deixar carboni residual. Les altes velocitats d'abocament i l'extracció al buit evacuen ràpidament els subproductes gasosos.
P: Quin és el cost d'eines i el temps de lliurament típics per a peces de producció noves?
R: Els costos de les eines d'escuma modelada oscil·len entre els 3.500 i els 12.000 dòlars, depenent de l'embolcall de la part, la segmentació del nucli i el recompte de cavitats. La fabricació d'eines requereix de 4 a 6 setmanes. Les peces de mostra inicials, subministrades amb informes dimensionals complets de CMM i certificats d'assaig de materials, s'entreguen dins dels 10 dies posteriors a la validació de l'eina.
P: Les colades d'escuma perdudes poden aconseguir un segellat hermètic de pressió-per als components hidràulics?
A: Sí. La pressió de buit negativa contínua (-0,05 MPa) durant l'abocament elimina l'atrapament de gas i la microporositat de contracció. Els col·lectors de vàlvules i els cossos de bombes produïts mitjançant aquest procés passen habitualment proves de fuites hidrostàtiques de fins a 30 MPa (300 bar) sense impregnació de resina química.
