Kadunud vahavalu: tehnoloogia, eelised ja puudused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Investeerimismudelite kasutamine on valukoja tootmisel üsna populaarne meetod. Meetodit eristab tehnoloogilise protsessi keerukus ja ettevalmistusprotsesside kõrged tööjõukulud. Seetõttu kasutatakse seda seal, kus on vaja täpselt jälgida mõõtmeid ja tagada detailide pinna kõrge kvaliteet. Nii valatakse turbiini labasid ja suure jõudlusega tööriistu, proteese ja ehteid, aga ka keeruka konfiguratsiooniga skulptuure. Loss-vaha valamise olemus seisneb selles, et valuvorm on ühes tükis, kergsulavate materjalide mudelit vormimise käigus ei eemaldata, vaid sulatatakse. See tagab mõõtmete ja reljeefi hoolika järgimise. Mudelist järelejäänud õõnsusse valatakse metall. Jahutamise lõppedes hallitus hävitatakse ja toode eemaldatakse. Suurte seeriate valamisel väheneb toote maksumus.

Meetodi eelised

Investeerimisvalu peamine eelis on vormiülekande täpsus ja madal pinnakaredus. Lisaks on saadaval muud eelised:

• Saadaval on kergelt töödeldud sulamist osade tootmine.
• Vähendab vajadust edasise töötlemise järele.
• Tooted on valatud, mis muidu tuleks teha osadena ja kokku panna.
• Suurte seeriatega saavutatakse tööjõu erimahukuse (ühe toote kohta) ja selle maksumuse vähenemine.
• Valu enda ettevalmistustoimingute mehhaniseerimise ja osalise automatiseerimise võimalus.

Need eelised muudavad meetodi tänapäeva metallurgias üheks populaarseimaks ja kasutatavamaks, eriti koos kaasaegsete progressiivsete valumeetoditega.

Investeerimisvalimise puudused

Paistab, et meetodi vaieldamatud eelised oleksid pidanud tagama selle domineerimise teiste meetodite seas. Vaatamata investeerimisvalamise meetodi populaarsusele on puudused takistanud selle laialdast kasutuselevõttu. Peamine puudus on mitmeetapilise protsessi keerukus. Ettevalmistavateks etappideks on vaja üsna keerulisi ja kalleid tehnoloogilisi seadmeid. Väikeste partiidena toodetud lihtsate toodete puhul on see meetod kallim.

Investeerimisvalu kulutõhusaks rakendamiseks võrreldakse meetodi eeliseid ja puudusi, otsustatakseselle valik tehakse hinna ja kvaliteedi suhte hinnangu alusel. Seetõttu kasutatakse seda peamiselt kõige kriitilisemate ja kallimate toodete jaoks, mida on raske muul viisil hankida, nagu turbiinilabad, skulptuurid, kiired tööriistad jne. Teine kasutusvaldkond on suuremahulised valandid, mille mastaabiefekt võimaldab kulusid oluliselt vähendada.

Tehnoloogia

Investeerimisvalu tehnoloogia on mitmeetapiline tootmisprotsess, mis on suhteliselt töömahukas. Esimeses etapis valmistatakse meistermudel, millest saab pärast lõpptoote kõigi etappide läbimist töömudelite valmistamise standard. Meistrimudeli valmistamiseks kasutatakse nii spetsiaalseid mudelkompositsioone kui ka traditsioonilisi - kipsi või puitu. Põhimudeli materjalis peaks olema tugevus ja töötlemise lihtsus.

Lisaks näeb investeerimisvalu tehnoloogia ette vormi loomise, millesse valatakse kõik töötavad mudelid. Vormid on valmistatud kipsist, kummist, silikoonist, harvem metallist. Struktuurselt peab see tingimata olema eemaldatav ja mõeldud korduvaks kasutamiseks. Vorm täidetakse mudelkompositsiooniga, pärast selle kõvenemist võetakse see lahti ja eemaldatakse järgmine töötav mudel.

Ainulaadsete osade või väikeste tiraažide valmistamisel jäetakse põhiplaani ja vormi loomise etapid vahele ning paigutus (või mitu) tehakse materjali käsitsi vormimise teel.

Investeeringu valimise protsessi järgmine samm onvalmistamine vastav alt valuvormi paigutusele (või paigutuste plokile). Need maatriksid on struktuurselt juba lahutamatud ja ühekordselt kasutatavad, mis võimaldab saavutada toote mõõtmete ja kareduse hoolikat järgimist. Kaasaegses tööstuses kasutatakse kahte tüüpi vorme - traditsioonilisi liiva-savi vorme maasse valamiseks ja kestavorme - täpsete ja kallite detailide tootmiseks.

Pärast vormi valmimist sulatatakse mudel sellest kuumutamise või ülekuumendatud auruga puhumise teel. Koorte vorme tugevdab täiendav alt kuumutamine kuni 1000 ˚С.

Protsessi viimane etapp hõlmab toote tegelikku valamist, selle jahutamist looduslikes tingimustes või spetsiaalsel meetodil termostaadis, hallitusseente hävitamist ja toote puhastamist. Meetod võimaldab saada kvaliteetseid valandeid, mis kaaluvad mitmest grammist kuni kümnete kilogrammini.

Modelikoosseisud

Küljenduse valmistamise materjalil peavad olema teatud omadused. Sellel peaksid olema sellised omadused nagu:

• Plastilisus tahkes faasis. Tulevase toote kuju on vaja täpselt korrata ja vajadusel korrigeerida.
• Tugevus. Mudel peab ilma deformatsioonita vastu pidama selle ümber toimuvale kujundile.
• Sulav. Mudeli renderdamine ei tohiks nõuda palju aega ja energiat.
• Sula voolavus. Kompositsioon peaks kergesti tungima reljeefi kõikidesse süvenditesse ja detailidesse, korrates täpselt tulevase detaili piirjooni.
• Majandus. Eriti oluline suurte seeriatootmise puhul.

Mudelkompositsioonide jaoks kasutatakse tavaliselt steariini ja parafiini segu. Need materjalid täiendavad eduk alt üksteise parameetreid, kompenseerides parafiini ebapiisava sulamistemperatuuri ja steariini liigse viskoossuse.

Puunsöevahal põhinevad kompositsioonid pole tööstuses vähem populaarsed. Selle peamised omadused on niiskuskindlus, tugevus ja võime moodustada väga siledaid katteid, mis on eriti väärtuslik toote modelleerimisel.

Kasutatakse ka pruunsöe vaha, parafiini ja steariini segust koosnevaid ühendeid.

Vormi valmistamine

Unikaalsete toodete valmistamiseks koostatakse makett, lõigates välja tüki mudelimaterjali käsitsi või mallide järgi. Treipinkidel valmistatakse ka pöördekehade kujulisi mudeleid. Viimasel ajal on mudelite 3D-printimise meetod üha laiem alt levinud. See sobib nii üksikute paigutuste kui ka väikeste seeriate jaoks.

Kaasaegse tööstusliku 3D-printeri hind on endiselt kõrge, kuid tänu ühelt tootelt teisele ümberkonfigureerimise lihtsusele võib sellest saada tõhus mudelite koostamise tööriist suure hulga heterogeensete väikeseeriate tellimuste korral.

Suure hulga identsete paigutuste tegemiseks valmistatakse maatriks kipsist, kummist, silikoonist või metallist. Tööplaandid saadakse omakorda maatriksisse valamise teel. Konstruktsiooni järgi peab vorm olema kokkupandav, et tagada etteantud arvu mudelite valmistamise võimalus. Valitud materjal peaks ka sellise võimaluse pakkuma, seetõttu esitatakse sellele sellised nõuded nagu tugevus, tihedus, madal karedus ja keemiline inertsus paigutuse suhtes. Samuti peab vormiaine maketiga minimaalselt nakkuma, et tagada valmis makettide lihtne eemaldamine ja mõõtmete järgimine. Vormi oluline omadus on selle tugevus ja kulumiskindlus, eriti suurte seeriate puhul.

Modelite ja klotside valmistamine

Investeerimismudelite tootmiseks laialdaselt kasutatav meetod on nende valamine madala rõhu all vormidesse. Vedeliku segu süstimine toimub nii käsitsi, kasutades kolbsüstlaid kui ka mehaanilisi, hüdraulilisi või pneumaatilisi ülelaadureid. Pruunsöe vaha kasutamise korral on selle kõrge viskoossuse tõttu vaja soojendada kompositsiooni tarnimise torustikke. Vahtpolüstüreeni mudelid on valmistatud ekstrusiooni teel automatiseeritud vormimismasinatel.

Majandusliku efektiivsuse tõstmiseks ja töömahukuse vähendamiseks väikeste valandite seeriatootmise korral kombineeritakse nende paigutused plokkideks. Piirdesüsteemid moodustatakse plokkide kohale, kinnitades käsijootmiskolvi abil voolikute külge individuaalsed paigutused. Üksikvalandite või väikeste seeriate puhul valmistatakse mudelid käsitsi.

Väljasüsteemide moodustamisel on vaja tagada sulatise mitteturbulentne voolamine, maatriksi kõigi elementide ühtlane täitmine. PGS-ist vormi toppides tuleb jälgida ka kõigi ühtlast täitmistavad kanalite vahel ja kahjustuste vältimine.

Vormi valmistamine

Kaalutletava valuvormi puhul on kaks peamist tüüpi vorme:

• Liiva-savi segud (SGM).
• Shell.

Flued vaha valuvorme kasutatakse peamiselt väikeste seeriate toodete valmistamisel, mis ei nõua väga suurt täpsust. Nende valmistamise protsess on üsna töömahukas ning nõuab modelleerijate ja voolijate kõrgeid ja sageli ainulaadseid oskusi. Osaline mehhaniseerimine sobib ainult teatud toiminguteks, nagu vormiliiva ettevalmistamine ja täitmine, selle tampimine.

Shell-vorme seevastu kasutatakse erilist tootmistäpsust nõudvate detailide tootmiseks. Nende valmistamise protsess on keerulisem ja pikemaajaline, kuid see sobib paremini mehhaniseerimiseks.

Maapealne valamine

See on inimkonna vanim metallitöötlemismeetod. Meie esivanemad õppisid seda samaaegselt metalltoodete relvade, tööriistade või riistadena kasutamise algusega, see tähendab umbes 5 tuhat aastat tagasi. Sulametall valatakse liiva ja savi segust ettevalmistatud maatriksisse. Varaseimad metallitöötlemiskohad tekkisid just seal, kus läheduses asusid metallide lademed tükikeste ja asetajatena. Tüüpiline näide on Kasli tehas Uuralites, mis on maailmas kuulus oma rauast pitsivalu poolest.

Investeerimisvalu meetodit kasutatakse metalltoodete valmistamisel - nii must- kui kavärviline. Ja ainult metallide puhul, millel on suurenenud kalduvus reageerida vedelas faasis (nt titaan), on vaja teha maatrikseid muudest koostistest.

PGS-i valamise tootmisprotsess koosneb järgmistest etappidest:

• mudeli tegemine;
• kolvi valmistamine;
• kolvis oleva segu täitmine ja tihendamine;
• metallivalu;
• valu eemaldamine ja puhastamine.

ASG vorm – ühekordne. Valmistoote saamiseks tuleb see purustada. Samal ajal on suurem osa segust taaskasutamiseks saadaval.

ASG materjalidena kasutatakse valdav alt erineva tera suurusega kvartsliiva ja plastilise savi koostisi, mille sisaldus jääb vahemikku 3–45 protsenti. Nii valmistatakse näiteks kunstivalandeid 10-20% savisisaldusega segust, eriti suurte valandite puhul reguleeritakse savisisalduseks 25%.

Kasutatakse kahte alamtüüpi:

• Peapinnasegud. Need asuvad vormi sisepinnal ja suhtlevad sulametalliga. Need peavad olema kuumakindlad, neid ei tohi temperatuuri erinevused ja sellest tulenevad pinged hävitada. Nendel segudel on peene tera, mis annab pinna detaile hoolik alt edasi. Väga oluline on ka segu gaasi läbilaskevõime.
• Täidisegud. Neid kasutatakse kattekihi ja kolvi seinte vaheliseks täitmiseks. Need peavad vastu pidama valatud metalli raskusele, säilitama toote kuju ja aitama kaasa gaaside õigeaegsele ja täielikule eemaldamisele. Toodetud odavamat sorti liivast,korduvkasutatav.

Kui valugaasid ei välju vormiliiva masside kaudu, vaid läbi tõkestussüsteemi, tekivad valus defektid, mis viivad abiellumiseni.

Traditsioonilist maasse valamise tehnoloogiat illustreerib üksikasjalikult A. Tarkovski film "Andrei Rubljov". Novellis "Kell" juhib noormees Boriska, surnud meistri poeg valukoja artelli ja valab kirikukella.

Shelli valamine

Kestavormidesse investeerimisvalamise meetodit iseloomustab toote mõõtmete parim ülekandmine ja madal pinnakaredus. Mudel on valmistatud sulavatest ühenditest, näiteks pruunsöe vahast. Valukojad kasutavad laialdaselt ka parafiin-steariini koostist võrdsetes osades. Suurte mõõtmetega valandite puhul on mudeli materjalis soolad, et kaitsta mudelit deformatsiooni eest. Lahusesse kastes kaetakse mudel 6-10 kihina kõrge temperatuuriga suspensiooniga.

Hüdrolüüsitud silikaadid toimivad sideainena, elektrokorundi või kvartskristalle võetakse kuumakindla puistajana. Shell vormimaterjale iseloomustab kõrge tugevus, madal hügroskoopsus ja suurepärane gaasi läbilaskvus.

Paigutus kuivatatakse gaasilise ammoniaagi atmosfääris. Järgmises etapis kuumutatakse vorm temperatuurini 120 ˚C, et eemaldada parafiinmudel. Segu jäänused eemaldatakse ülekuumendatud auruga kõrge rõhu all. Seejärel k altsineeritakse vorm temperatuuril kuni 1000 ˚С, mis viib selle lõpliku fikseerimiseni ja ainete eemaldamiseni,mis võivad valuprotsessi käigus gaasidena eralduda.

Kest asetatakse omamoodi kolbi, mis on kaetud terashaavliga. See aitab säilitada vormi sulamiga täitmisel konfiguratsiooni ja samal ajal parandab valandi jahutamise tingimusi. Sulatus valatakse temperatuurini 1000 ˚С kuumutatud vormidesse. Pärast toote jahutamist spetsiaalse programmi järgi termostaadis vorm hävitatakse, valas eemaldatakse ja puhastatakse.

Selle valumeetodi peamine eelis on suur mõõtmete täpsus ja madal pinnakaredus.

Meetodi täiendavad eelised:

• Osade valamine sulamitest, mida on raske töödelda.
• Üksuste valamine, mis muidu tuleks osade kaupa valada ja siis uuesti kokku panna.

Selle investeeringuvalumeetodi puudusteks on madal metallikasutus ja suurem töömahukus.

Täppisvalu

Täpne investeerimisvalu – nii nimetatakse nii tehnoloogiat kui ka lõpptoodet ennast. Valamise kõrge täpsuse tagab see, et vormi valmistamise ajal ei ole vaja sellest toote mudelit välja tõmmata. Traditsioonilise meetodi kasutamisel on valumaatriksi valmistamine keeruline ja väga aeganõudev mitmeetapiline protsess. See kehtib eriti keeruka konfiguratsiooniga, süvendite, süvendite ja sisemiste õõnsustega valatud osade puhul.

Näiteks muutuva pinnakõverusega malmist või vasest vaasi valamisel tuleb kasutada palju nippe. Jah, esitekskolvi alumine pool täidetakse, seejärel eemaldatakse mudel, pööratakse ümber ja ülemine pool rammitakse. Mudel tuleb teha komposiit, vaasi käepidemed on kahest elemendist, need tõmmatakse läbi mudeliõõnsuse välja kahes etapis - esm alt alumine element, siis ülemine. Kõik need arvukad treimised ja lohistamised ei saa avaldada positiivset mõju vormi pinna terviklikkusele ja lõppkokkuvõttes valu mõõtmete ja selle pinna kvaliteedi säilitamise täpsusele. Lisaks jääb probleemiks kolbide osade täpne sobitamine ja nende kindel üksteise külge kinnitamine.

Investeerimisvalu tootmisel puuduvad need puudused, see ei nõua nii kõrgelt kvalifitseeritud modelleerijaid ja vähendab oluliselt eelvalutööde töömahukust. See on eriti väljendunud suurte valandite puhul.

Meetod võimaldab saavutada GOST 26645-85 järgi 2-5 täpsusklassi. See võimaldab valada ülitäpseid tooteid, nagu turbiini labad, lõiketööriistad, sealhulgas suure jõudlusega freesid ja puurid, kriitilised suure koormusega kronsteinid, sõidukite väikesed suure koormusega osad, tööpingid ja muud keerulised mehhanismid.

Kõrge mõõtmete täpsus ja kõrge pinnaklass minimeerivad valu edasise töötlemise vajaduse, mis säästab metalli ja vähendab tootmiskulusid.

Varustus

Vajalikud investeerimisvaluseadmed on mitmekesised ja keerukad. Ettevõtted ühendavad need üheks ja hästi koordineeritud kompleksiks,organiseeritud koha, töökoja või eraldi tootmisena.

Kompleksi koostis sõltub valandite tootmismahust, suurusest, konfiguratsioonist ja ringlusest.

Seega hõlmab proteeside ja ehete tootmisel varustus:

• mudelitabel;
• termostaadiga muhvelahi;
• skalpellide ja spaatlite komplekt mudeli kuju korrigeerimiseks;
• moodustav;
• kolb;
• paagid vormiliiva hoidmiseks ja ettevalmistamiseks;
• liiva rammimise tööriistade komplekt;
• tiigel metalli sulatamiseks;
• tangid;
• haamer vormi purustamiseks.

See tootmiskompleks mahub lihts alt ühele lauale ja ühte kappi. Kui plaanitakse massiliselt toota näiteks alumiiniumvalusid - seadme osi, siis on seadmeid vaja:

• keraamiliste vormide vormimine ja valamine;
• vormide kuivatamine;
• mudelmaterjali väljasulatamine ja kuumakindla kihi pealekandmine;
• valandite puhastamine vormimaterjalist.

Ja lõpuks valukoja tegelikud seadmed, mis on mõeldud sulatise saamiseks ja selle vormi valamiseks. See võib olla valamisvarustus:

• madala rõhu all;
• tsentrifugaal;
• tavaliselt gravitatsiooni teel.

Sissepritsevormimis- ja tsentrifugaalvalumasinad on eraldiseisvad väga mehhaniseeritud ja automatiseeritudtootmiskompleks, isoleeritud poe atmosfäärist. Need vähendavad käsitsi tööd ja inimeste kokkupuudet kahjulike tingimustega. Suletud kambrid, milles kompleksid asuvad, tagavad heitgaaside täieliku kogumise ja puhastamise, mis suurendab oluliselt ettevõtte keskkonnasõbralikkust.

Kadunud vahavalul on üsna suur arengupotentsiaal, eriti kui seda kombineerida täiustatud vormi valmistamise ja valamise tehnikatega.