Жоғалған балауыз құю: технологиясы, артықшылықтары мен кемшіліктері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Инвестициялық үлгілерді пайдалану құю өндірісінің өте танымал әдісі болып табылады. Әдіс технологиялық процестің күрделілігімен және дайындық процестеріне жоғары еңбек шығындарымен ерекшеленеді. Сондықтан ол өлшемдерді дәл сақтау және бөлшектердің бетінің жоғары сапасын қамтамасыз ету қажет болған жерде қолданылады. Турбина қалақтары мен өнімділігі жоғары құралдар, тіс протездері мен зергерлік бұйымдар, сондай-ақ күрделі конфигурациядағы мүсіндер осылай құйылады. Жоғалған балауызды құюдың мәні құюға арналған қалып бір бөліктен тұрады, балқуы төмен материалдардың үлгісі қалыптау кезінде жойылмайды, бірақ балқытады. Бұл өлшемдер мен рельефтің мұқият сақталуын қамтамасыз етеді. Модельден қалған қуысқа металл құйылады. Салқындату аяқталғаннан кейін қалып жойылады және өнім алынады. Үлкен серияларды құю кезінде өнімнің өзіндік құны төмендейді.

Әдістің артықшылықтары

Инвестициялық құюдың негізгі артықшылығы - қалыптарды берудің дәлдігі және беттің төмен кедір-бұдырлығы. Сонымен қатар, басқа артықшылықтар бар:

• Жеңіл өңделген легірленген бөлшектерді өндіру қолжетімді.
• Ары қарай өңдеу қажеттілігін азайтады.
• Әйтпесе бөліктерге бөлініп, бірге жиналатын өнімдер құйылады.
• Үлкен сериялармен ерекше еңбек сыйымдылығының (бір өнімге) және оның өзіндік құнының төмендеуіне қол жеткізіледі.
• Құйманың өзін дайындау жұмыстарын механикаландыру және ішінара автоматтандыру мүмкіндігі.

Бұл артықшылықтар әдісті ең танымал және қазіргі металлургияда, әсіресе заманауи прогрессивті құю әдістерімен үйлесімде қолданылатын әдістердің біріне айналдырады.

Инвестициялық кастингтің кемшіліктері

Әдістің сөзсіз артықшылықтары оның басқа әдістердің арасында басымдылығын қамтамасыз етуі керек еді. Дегенмен, инвестициялық құю әдісінің танымалдығына қарамастан, кемшіліктер оның кең таралуына кедергі келтірді. Негізгі кемшілігі - көп сатылы процестің күрделілігі. Бұл дайындық кезеңдері үшін жеткілікті күрделі және қымбат технологиялық жабдықты қажет етеді. Шағын топтамалармен шығарылатын қарапайым өнімдер үшін бұл әдістің құны жоғары.

Инвестициялық құюды үнемді қолдану үшін әдістің артықшылықтары мен кемшіліктері салыстырылады, шешімоның таңдауы баға/сапаның арақатынасын бағалау негізінде қабылданады. Сондықтан ол негізінен турбиналық қалақтар, мүсіндер, жоғары жылдамдықты құралдар және т.б. сияқты алу қиын ең маңызды және қымбат бұйымдар үшін қолданылады. Бұл масштаб әсері шығындарды айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік береді.

Технология

Инвестициялық құю технологиясы – салыстырмалы түрде көп еңбекті қажет ететін көп сатылы өндіріс процесі. Бірінші кезеңде мастер-модель жасалады, ол түпкілікті өнімнің барлық сатыларынан өткеннен кейін жұмыс үлгілерін жасаудың стандартына айналады. Мастер-модельді өндіру үшін арнайы модельдік композициялар да, дәстүрлі - гипс немесе ағаш - қолданылады. Негізгі үлгінің материалы беріктік пен өңдеудің қарапайымдылығын біріктіруі керек.

Одан әрі инвестициялық құю технологиясы барлық жұмыс үлгілері құйылатын қалып жасауды қарастырады. Қалыптар гипстен, резеңкеден, силиконнан, сирек металдан жасалған. Құрылымдық жағынан ол міндетті түрде ажыратылатын және қайталанатын пайдалануға арналған болуы керек. Қалып үлгілік композициямен толтырылады, ол қатайғаннан кейін бөлшектеледі және келесі жұмыс үлгісі алынады.

Бірегей бөлшектерді немесе кішігірім жүрістерді жасағанда, негізгі макет пен қалып жасау кезеңдері өткізілмейді, ал макет (немесе бірнеше) материалды қолмен қалыптау арқылы жасалады.

Инвестициялық құю процесінің келесі қадамықұйма қалыптың макетінің (немесе орналасу блогының) айналасында дайындау. Бұл матрицалар құрылымдық жағынан қазірдің өзінде бөлінбейтін және бір реттік болып табылады, бұл өнімнің өлшемдері мен кедір-бұдырлығын мұқият сақтауға мүмкіндік береді. Заманауи өнеркәсіпте қалыптардың екі түрі қолданылады - топыраққа құюға арналған дәстүрлі құм-сазды қалыптар және қабықша қалыптары - дәл және қымбат бөлшектерді өндіру үшін.

Қалып біткеннен кейін үлгі одан қыздыру немесе қатты қыздырылған бумен үрлеу арқылы балқытылады. Қабық пішіндері 1000 ˚С дейін қыздыру арқылы қосымша күшейтіледі.

Процесстің соңғы кезеңіне өнімді нақты құю, оны табиғи жағдайда немесе термостаттағы арнайы әдіспен салқындату, қалыпты жою және өнімді тазалау кіреді. Бұл әдіс салмағы бірнеше граммнан ондаған килограммға дейінгі жоғары сапалы құйма алуға мүмкіндік береді.

Үлгілер тізімдері

Макетин өндіруге арналған материал белгілі бір қасиеттерге ие болуы керек. Оның келесідей қасиеттері болуы керек:

• Қатты фазадағы икемділік. Болашақ өнімнің пішінін дәл қайталау және қажет болған жағдайда оны түзету қажет.
• Күш. Модель айналасында пішіннің қалыптасу процесіне деформациясыз төтеп беруі керек.
• Еріткіш. Модельді көрсету көп уақыт пен энергияны қажет етпеуі керек.
• Балқытылған сұйықтық. Композиция рельефтің барлық ойықтары мен бөлшектеріне оңай еніп, болашақ бөлшектердің контурларын дәл қайталауы керек.
• Экономика. Үлкен сериялы өндіріс үшін әсіресе маңызды.

Модельдік композициялар үшін әдетте стеарин мен парафин қоспасы қолданылады. Бұл материалдар парафиннің жеткіліксіз балқу температурасын және стеариннің шамадан тыс тұтқырлығын өтей отырып, бір-бірінің параметрлерін сәтті толықтырады.

Қоңыр көмір балауызына негізделген композициялар өнеркәсіпте кем емес танымал. Оның негізгі қасиеттері - ылғалға төзімділік, беріктік және өте тегіс жабындарды қалыптастыру мүмкіндігі, бұл әсіресе өнімді модельдеу үшін құнды.

Қоңыр көмір балауызы, парафин және стеарин қоспасынан тұратын қосылыстар да қолданылады.

Қалып жасау

Бірегей бұйымдарды өндіру үшін макет үлгі материалдың бір бөлігін қолмен немесе шаблондар бойынша кесу арқылы дайындалады. Токарлық станоктарда революциялық дене түріндегі макеттер де жасалады. Соңғы уақытта модельдерді 3D басып шығару әдісі барған сайын кең таралған. Ол жалғыз орналасуларға да, шағын серияларға да жарамды.

Заманауи өнеркәсіптік 3D принтердің құны әлі де жоғары, бірақ бір өнімнен екіншісіне қайта конфигурациялаудың қарапайымдылығына байланысты ол біркелкі емес шағын сериялы тапсырыстардың көп саны болған жағдайда тиімді үлгі жасау құралы бола алады.

Бірдей макеттердің көп санын жасау үшін матрица гипстен, резеңкеден, силиконнан немесе металдан жасалған. Жұмыс макеттері, өз кезегінде, матрицаға құю арқылы жасалады. Дизайн бойынша, қалып үлгілердің берілген санын өндіру мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін жиналмалы болуы керек. Таңдалған материал да осындай мүмкіндікті қамтамасыз етуі керек, сондықтан оған беріктік, тығыздық, төмен кедір-бұдырлық және орналасуға қатысты химиялық инерттілік сияқты талаптар қойылады. Дайын макеттерді оңай алып тастауға және өлшемдерді ұстануға болатынын қамтамасыз ету үшін қалыптың субстанциясы макетпен ең аз адгезияға ие болуы керек. Қалыптың маңызды қасиеті оның беріктігі мен тозуға төзімділігі болып табылады, әсіресе үлкен сериялар үшін.

Модельдер мен блоктар жасау

Инвестициялық үлгілерді өндірудің кеңінен қолданылатын әдісі оларды төмен қысыммен қалыптарға құю. Сұйық қоспаны инъекциялау поршенді шприцтерді және механикалық, гидравликалық немесе пневматикалық зарядтағыштарды қолдану арқылы қолмен де жүзеге асырылады. Қоңыр көмір балауызын пайдаланған жағдайда, оның тұтқырлығы жоғары болғандықтан композицияны жеткізу үшін құбырларды жылыту қажет. Кеңейтілген полистирол үлгілері автоматтандырылған қалыптау машиналарында экструзия арқылы жасалады.

Ұсақ құймаларды сериялық өндіру жағдайында экономикалық тиімділікті арттыру және еңбек сыйымдылығын азайту үшін олардың макеттері блоктарға біріктіріледі. Шкафтар жүйелері блоктардың үстінде қолмен дәнекерлеу үтіктің көмегімен шыршаларға жеке орналасуларды бекіту арқылы қалыптасады. Жалғыз құймалар немесе шағын сериялар жағдайында үлгілер қолмен жасалады.

Труба жүйелерін қалыптастыру кезінде балқыманың турбулентті емес ағынын, матрицаның барлық элементтерін біркелкі толтыруды қамтамасыз ету қажет. PGS-тен пішінді толтыру кезінде сіз барлығының біркелкі толтырылуын қадағалауыңыз керекшыршалар арасындағы саңылаулар және зақымдануды болдырмау.

Қалып жасау

Қарап жатқан инвестициялық құю әдісінде қалыптардың екі негізгі түрі бар:

• Құм-саз қоспалары (SGM).
• Shell.

Ағынды балауыз құю қалыптары негізінен өте жоғары дәлдікті қажет етпейтін шағын сериялы өнімдерді өндіруде қолданылады. Оларды жасау процесі айтарлықтай еңбекті қажет етеді және модельдеушілер мен қалыптаушылардың жоғары және жиі бірегей дағдыларын талап етеді. Ішінара механикаландыру тек белгілі бір операцияларды орындауға мүмкіндік береді, мысалы, қалыптау құмын дайындау және толтыру, оны таптау.

Қабық қалыптары, керісінше, ерекше өндірістік дәлдікті қажет ететін бөлшектерді жасау үшін қолданылады. Оларды жасау процесі күрделірек және ұзақ, бірақ ол механикаландыруға жақсырақ.

Гроссинг

Бұл адамзат игерген металды өңдеудің ең ерте әдісі. Оны біздің ата-бабаларымыз металдан жасалған бұйымдарды қару-жарақ, құрал немесе ыдыс ретінде қолдана бастаған кезде, яғни шамамен 5 мың жыл бұрын игерген. Балқытылған металл құм мен саз қоспасынан дайындалған матрицаға құйылады. Металл өңдеудің ең ерте орындары жақын маңда металдар кен орындары мен шоғырлар түрінде пайда болды. Типтік мысал ретінде әлемге өзінің темір шілтер құюымен әйгілі Оралдағы Касли зауытын келтіруге болады.

Инвестициялық құю әдісі металл бұйымдарын өндіру үшін қолданылады - қара жәнетүсті. Және тек сұйық фазада реакцияға бейімділігі жоғары металдар үшін (мысалы, титан) басқа құрамдардан матрицалар жасау қажет.

PGS құюдың өндірістік процесі келесі кезеңдерден тұрады:

• модель жасау;
• колбаны дайындау;
• қоспаны колбаға толтыру және нығыздау;
• металл құю;
• тасуды алу және тазалау.

ASG пішіні - бір реттік пайдалану. Дайын өнімді алу үшін оны бұзу керек. Бұл ретте қоспаның көп бөлігі қайта пайдалануға болады.

АСГ үшін материалдар ретінде негізінен әр түрлі түйірлі өлшемдегі кварцты құмдардан және құрамы 3-тен 45 пайызға дейін болатын пластикалық саздардан тұратын композициялар қолданылады. Мысалы, көркем құймалар 10-20% балшықты қоспаны пайдаланып өндіріледі, әсіресе үлкен құймалар үшін саздың құрамы 25% дейін реттеледі.

Екі ішкі түрі пайдаланылады:

• Бет қоспалары. Олар қалыптың ішкі бетінде орналасады және балқытылған металмен әрекеттеседі. Олар ыстыққа төзімді болуы керек, температура айырмашылығынан және туындаған кернеулерден бұзылмауы керек. Бұл қоспалар бетінің бөлшектерін мұқият жеткізу үшін ұсақ түйіршіктерге ие. Қоспаның газ өткізу қабілеті де өте маңызды.
• Толтыру қоспалары. Олар колбаның қаптау қабаты мен қабырғаларының арасын толтыру үшін қолданылады. Олар құйылған металдың салмағына төтеп беріп, өнімнің пішінін сақтап, газдарды уақтылы және толық жоюға ықпал етуі керек. Құмның арзан сорттарынан өндірілген,қайта пайдалануға болады.

Егер құйма газдары қалыптау құмының массалары арқылы емес, ысырма жүйесі арқылы шықпаса, құймада ақаулар пайда болып, некеге әкеледі.

Жерге құюдың дәстүрлі технологиясы А. Тарковскийдің «Андрей Рублев» фильмінде егжей-тегжейлі суреттелген. «Қоңырау» әңгімесінде марқұм шебердің ұлы Бориска жас жігіт құю артелін басқарып, шіркеу қоңырауын соғады.

Shell casting

Қабық қалыптарға инвестиция құю әдісі өнім өлшемдерінің ең жақсы берілуімен және бетінің төмен кедір-бұдырлығымен сипатталады. Модель қоңыр көмір балауызы сияқты балқитын қосылыстардан жасалған. Құю зауыттары парафин-стеарин құрамын тең пропорцияда кеңінен пайдаланады. Үлкен көлемдегі құймалар кезінде үлгіні деформациядан қорғау үшін үлгі материалына тұздар енгізіледі. Ерітіндіге батыру арқылы модель жоғары температуралы суспензиямен 6-10 қабатта жабылады.

Гидролизденген силикаттар байланыстырғыш ретінде әрекет етеді, электрокорунд немесе кварц кристалдары ыстыққа төзімді шашыратқыш ретінде алынады. Қабық пішіні материалдары жоғары беріктігімен, төмен гигроскопиялықпен және тамаша газ өткізгіштігімен сипатталады.

Макеті газ тәрізді аммиак атмосферасында кептіріледі. Келесі кезеңде парафин үлгісін алу үшін қалып 120 ˚C дейін қызады. Қоспаның қалдықтары жоғары қысыммен қатты қыздырылған бумен жойылады. Содан кейін қалып 1000 ˚С дейінгі температурада күйдіріледі, бұл оның түпкілікті бекітілуіне және заттардың жойылуына әкеледі,құю процесі кезінде газ түрінде бөлінуі мүмкін.

Қабыршақ болат оқпен жабылған колба түріне салынған. Бұл пішінді балқымамен толтыру кезінде конфигурацияны сақтауға көмектеседі және сонымен бірге құйманы салқындату жағдайларын жақсартады. Балқыма 1000 ˚С дейін қыздырылған қалыптарға құйылады. Өнімді термостаттағы арнайы бағдарлама бойынша салқындатқаннан кейін қалып жойылады, құйма алынып, тазаланады.

Бұл құю әдісінің басты артықшылығы - жоғары өлшемдік дәлдік және беттің төмен кедір-бұдырлығы.

Әдістің қосымша артықшылықтары:

• Өңделуі қиын қорытпалардан құйылған бөлшектер.
• Әйтпесе бөлшектеп құйылып, кейін қайта біріктірілуі керек болатын элементтерді шығару.

Инвестициялық құю әдісінің кемшіліктері металды төмен пайдалану және еңбек сыйымдылығын арттыру болып табылады.

Дәл құю

Дәл инвестиция құю - бұл технологияға да, соңғы өнімнің өзіне де берілген атау. Құюдың жоғары дәлдігі қалып дайындау кезінде одан бұйымның үлгісін алудың қажеті жоқтығымен қамтамасыз етіледі. Дәстүрлі әдісті пайдаланған кезде құю матрицасын өндіру күрделі және көп уақытты қажет ететін көп сатылы процесс болып табылады. Бұл әсіресе ойықтары, ойыстары және ішкі қуыстары бар күрделі конфигурациялы бөлшектерді құюға қатысты.

Мысалы, бетінің қисықтығы өзгермелі шойын немесе мыс вазаны құйғанда, көп амалдарды қолдануға тура келеді. Иә, біріншіколбаның төменгі жартысы толтырылады, содан кейін үлгі алынып тасталады, төңкеріледі және жоғарғы жартысы қағады. Модельді композициялық етіп жасау керек, вазаның тұтқалары екі элементтен жасалған, олар модельдік қуыс арқылы екі кезеңде шығарылады - алдымен төменгі элемент, содан кейін жоғарғы. Барлық осы көптеген бұрылыстар мен сүйреулер қалып бетінің тұтастығына және сайып келгенде, құйма өлшемдерін сақтаудың дәлдігіне және оның бетінің сапасына оң әсер ете алмайды. Бұған қоса, колбалардың бөліктерін дәл сәйкестендіру және оларды бір-біріне сенімді бекіту мәселесі әлі де бар.

Инвестициялық құю өндірісінде бұл кемшіліктер жоқ, ол мұндай жоғары білікті модельдеушілерді қажет етпейді және құю алдындағы операциялардың еңбек сыйымдылығын айтарлықтай төмендетеді. Бұл әсіресе үлкен кастингтерде айқын көрінеді.

Әдіс ГОСТ 26645-85 бойынша 2-5-ші дәлдік класына жетуге мүмкіндік береді. Бұл турбиналық қалақтарды, кескіш құралдарды, оның ішінде өнімділігі жоғары фрезерлер мен бұрғыларды, маңызды жоғары жүктемелі кронштейндерді, көліктердің жоғары жүктелетін шағын бөлшектерін, станоктарды және басқа да күрделі механизмдерді қоса алғанда, жоғары дәлдіктегі бұйымдарды құюға мүмкіндік береді.

Жоғары өлшемдік дәлдік және жоғары беттік класс құйманы одан әрі өңдеу қажеттілігін азайтады, бұл металды үнемдейді және өндіріс шығындарын азайтады.

Жабдық

Инвестициялық құюға қажетті жабдық әртүрлі және күрделі. Кәсіпорындар оларды біртұтас және жақсы үйлестірілген кешенге біріктіреді,учаске, цех немесе бөлек өндіріс ретінде ұйымдастырылған.

Кешеннің құрамы өндіріс ауқымына, көлеміне, конфигурациясына және құйма айналымына байланысты.

Осылайша, тіс протездері мен зергерлік бұйымдар өндірісінде жабдық мыналарды қамтиды:

• үлгі кесте;
• термостатпен муфельді пеш;
• үлгінің пішінін түзетуге арналған скальпельдер мен шпательдер жинағы;
• қалыптастыру тақтасы;
• колба;
• қалыпты құмды сақтауға және дайындауға арналған резервуарлар;
• құмды бұрғылау құралдарының жинағы;
• металды балқытуға арналған тигель;
• қысқыш;
• қалыпты бұзу үшін балғамен.

Бұл өндірістік кешен бір үстелге және бір шкафқа оңай сыяды. Егер құрылғының бөліктері, мысалы, алюминий құймаларын сериялық өндіру жоспарланса, онда жабдық мыналар үшін қажет болады:

• керамикалық қалыптарды пішіндеу және құю;
• кептіру пішіндері;
• үлгі материалды балқыту және ыстыққа төзімді қабат жағу;
• құймаларды қалыптау материалынан тазалау.

Ал, ақырында, балқыманы алуға және оны қалыпқа құюға арналған құю кешенінің нақты жабдығы. Бұл құю жабдығы болуы мүмкін:

• төмен қысымда;
• центрифугалық;
• әдеттегі гравитация әдісімен.

Инъекциялық қалыптау және орталықтан тепкіш құю машиналары жоғары механикаландырылған және автоматтандырылған бөлек машина болып табылады.цех атмосферасынан оқшауланған өндірістік кешен. Олар қол еңбегін және адамның зиянды жағдайларға әсерін азайтады. Кешендер орналасқан герметикалық камералар пайдаланылған газдарды толық ұстауды және тазартуды қамтамасыз етеді, бұл кәсіпорынның экологиялық тазалығын айтарлықтай арттырады.

Жоғалған балауызды құю, әсіресе қалып жасау және құюдың озық әдістерімен үйлескенде, әзірлеу үшін айтарлықтай жоғары әлеуетке ие.