Czym jest odlewanie z pianki lost i jakie są jego podstawowe zasady i kluczowe kroki?

Odlewanie z utraconej pianki (LFC), znane również jako odlewanie metodą parowania, to precyzyjny proces odlewania stosowany do tworzenia skomplikowanych części metalowych o wysokiej dokładności wymiarowej i doskonałym wykończeniu powierzchni. Ta zaawansowana technika odlewnicza jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu, w tym w motoryzacji, lotnictwie i maszynach ciężkich, do produkcji komponentów o kształcie zbliżonym do netto przy minimalnych wymaganiach dotyczących obróbki końcowej.

Podstawowa zasada odlewania utraconej pianki

Podstawowa zasada Odlewy z utraconej pianki opiera się na zastosowaniu jednorazowego wzoru wykonanego z pianki, który podczas procesu odlewania jest zastępowany stopionym metalem. Wzór, zwykle wykonany ze spienionego polistyrenu (EPS) lub podobnego polimeru, tworzy się w dokładnym kształcie pożądanej części końcowej. Wzór ten pokrywa się ogniotrwałą powłoką ceramiczną, a następnie umieszcza w kolbie, którą następnie wypełnia się niezwiązanym suchym piaskiem. Piasek jest zagęszczany wokół wzoru, zapewniając mocne podparcie.

Następnie stopiony metal wlewa się bezpośrednio do wzoru pianki. Ciepło z metalu powoduje natychmiastowe odparowanie i rozkład pianki, co pozwala metalowi wypełnić całą pozostałą wnękę, precyzyjnie odtwarzając kształt i szczegóły oryginalnego wzoru. Gazowe produkty uboczne pianki są odprowadzane przez przepuszczalną powłokę ceramiczną i piasek.

Kluczowe etapy procesu w odlewaniu utraconej pianki

1. Produkcja wzorów: Proces rozpoczyna się od utworzenia wzoru pianki i jej systemu bramkowania. Najczęściej odbywa się to poprzez wtryskiwanie rozszerzalnych kulek polistyrenu do aluminiowej formy i łączenie ich ze sobą za pomocą pary w celu uzyskania ostatecznego kształtu wzoru. W przypadku części złożonych można wytworzyć wiele sekcji wzoru i zmontować je w kompletny klaster przy użyciu specjalistycznych klejów.

2. Montaż wzoru: Poszczególne wzory pianki mocuje się do centralnego systemu bramkowania pianki (wlewu, prowadnic i pionów), tworząc skupisko lub drzewo. Zespół ten pozwala na produkcję wielu części w jednym cyklu odlewania, co zwiększa wydajność.

3. Zastosowanie powłoki ogniotrwałej: Zmontowany klaster pianki zanurza się w zawiesinie ogniotrwałego materiału ceramicznego. Powłoka ta ma kluczowe znaczenie, ponieważ:

   • Zapewnia gładkie wykończenie powierzchni dla końcowego odlewu.

   • Zapobiega erozji piasku i przenikaniu metalu podczas wylewania.

   • Umożliwia ucieczkę gazowych produktów z rozkładającej się piany poprzez jej przepuszczalność.
     Powlekany klaster jest następnie całkowicie suszony w kontrolowanym środowisku w celu uzyskania odpowiedniej wytrzymałości i przepuszczalności.

4. Formowanie (zagęszczanie piaskiem): Wysuszony, powlekany klaster umieszcza się do góry nogami w stalowej kolbie. Następnie do kolby wokół wzoru wlewa się niezwiązany, suchy piasek krzemionkowy. Kolbę wibruje się na stole wibracyjnym, aby zapewnić przepływ piasku do wszystkich wnęk i gęste upakowanie wokół wzoru, zapewniając kluczowe wsparcie konstrukcyjne podczas wylewania metalu.

5. Nalewanie: Po zagęszczeniu piasku stopiony metal wlewa się z kadzi bezpośrednio do miski wlewowej systemu bramkowania piany. Metal wypełnia całą wnękę, jednocześnie odparowując i zastępując wzór pianki. Szybkość i temperatura nalewania muszą być starannie kontrolowane, aby zapewnić optymalny rozkład piany bez powodowania defektów.

6. Chłodzenie i wstrząsy: Po zakończeniu wylewania stopiony metal pozostawia się do zestalenia i ochłodzenia w formie piaskowej. Następnie kolbę odwraca się, a piasek wibruje z dala od obecnie stałego klastra odlewów metalowych. Ze względu na niezwiązany charakter piasku łatwo wypływa on z odlewu i może być chłodzony i ponownie wykorzystywany do kolejnych form.

7. Wykończenie: Ostatni krok polega na wyjęciu odlewanych części z systemu bramkowania za pomocą narzędzi skrawających, takich jak piły taśmowe lub ściernice. Aby uzyskać określone wymiary i jakość powierzchni, można wykonać drobne operacje wykończeniowe, takie jak lekkie szlifowanie lub śrutowanie.

Odlewanie z utraconej pianki oferuje znaczne korzyści w produkcji złożonych komponentów z wewnętrznymi przejściami, skomplikowaną geometrią i zmniejszonymi potrzebami obróbki. Jego powodzenie zależy od skrupulatnej kontroli na każdym etapie, od jakości wzoru po parametry zagęszczania piasku i wylewania. W rezultacie odlewanie z utraconej pianki pozostaje istotnym i wydajnym procesem we współczesnej obróbce metali.