Что такое процесс вакуумного литья по выплавляемым моделям?

Вакуумное литье по выплавляемым моделям позволяет получать металлические детали чрезвычайно высокого качества с мельчайшими деталями и превосходной обработкой поверхности. Это также сложнее, чем обычное литье по выплавляемым моделям, и требует сложного оборудования для плавки и заполнения форм. В результате он предназначен для литья деталей, которые требуют очень высокого уровня структурной целостности и где дефекты обходятся дорого.

Зачем использовать вакуум?

Жидкий металл имеет тенденцию «взбиваться», когда он заливается в форму. Эта турбулентность приводит к двум типам дефектов:оксидам и пористости.

Оксиды образуются, когда атомы металла связываются с кислородом. Это происходит на металл-воздухе, где он образует оксидный слой. На некоторых металлах, таких как алюминий, поверхностное окисление полезно, поскольку оно создает коррозионно-стойкий слой. Однако это проблема во время кастинга.

Это связано с тем, что по мере взбивания жидкого металла на поверхности образуются оксиды, которые внедряются в тело литой детали. Когда металл затвердевает, эти разрывы образуют слабые места.

Пористость – это образование пузырьков внутри тела металла. Как и оксиды, они снижают прочность, особенно в зонах высоких напряжений, подвергающихся механической обработке.

Одним из способов минимизации турбулентности, окисления и пористости является медленное заполнение со дна формы. Большинство компаний, занимающихся литьем, пытаются сделать это, но дизайн деталей и ограничения по времени цикла часто ограничивают возможности. Другой метод заключается в удалении воздуха из формы перед заливкой металла.

Процесс вакуумного литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям используется для создания сложных металлических деталей, не требующих вторичной обработки. Форма формируется путем покрытия восковой модели керамической массой. После того, как суспензия высохнет и превратится в твердую оболочку, воск расплавится, оставив полость, которую заполнит металл.

При вакуумном литье по выплавляемым моделям форма изготавливается таким же образом, но затем из полости формы откачивается воздух перед ее заполнением металлом. Поскольку цель состоит в том, чтобы предотвратить окисление жидкого металла, во время плавки и заливки они оба выполняются в вакууме. Это происходит в вакуумной индукционной плавильной машине (ВИМ).

В одной конфигурации ВИМ машина состоит из двух камер, расположенных вертикально. Другая конфигурация VIM содержит эффективную горизонтальную трехкамерную вакуумную индукционную систему. Вертикальная двухкамерная конфигурация имеет верхнюю камеру и нижнюю камеру, которые находятся под вакуумом. Керамическая оболочка для литья по выплавляемым моделям помещается в нижнюю камеру, а затем откачивается до уровня микрон. Затем открывают запорный клапан и форму поднимают в положение, близкое к тиглю расплава, для заливки. После заполнения металлом оболочка удаляется из вакуумной камеры пресс-формы. Когда затвердевание завершено, керамика отламывается, открывая отлитые детали. Горизонтальная трехкамерная система VIM имеет запорные клапаны, которые обеспечивают одинаковый уровень вакуума между камерами. Эффективность повышается за счет набивки тигля и плавления, являющихся неотъемлемой частью цикла литья, что обеспечивает большее количество расплавов/большее количество отливок в час при сохранении высокого уровня вакуума и превосходного качества литья.

В одном из вариантов этого процесса камера тигля может находиться под давлением. (Использование инертного газа позволяет избежать окисления.) Давление увеличивает скорость заполнения формы и помогает обеспечить заполнение каждой части полости формы.

Преимущества вакуумного литья по выплавляемым моделям

Основным преимуществом этого процесса является почти полное устранение дефектов окисления и пористости, а также дефектов в литой детали. (Только «почти», потому что невозможно извлечь каждую молекулу кислорода из формы.) Кроме того, это предотвращает незаполнение, вызванное воздушными карманами.

Другие преимущества заключаются в том, что этот процесс может формировать очень тонкие элементы и исключительно тонкостенные срезы, поскольку вакуум обеспечивает полное заполнение полости. Кроме того, качество поверхности отличное.

Металлы для вакуумного литья по выплавляемым моделям

Любой металл, пригодный для литья по выплавляемым моделям, можно обрабатывать в вакууме. Однако этот процесс чаще всего используется с никелем, суперсплавами на основе кобальта и титановыми сплавами, поскольку эти металлы имеют исключительно высокое сродство к кислороду и легко образуют оксиды. Кроме того, высокая стоимость этих металлов и их использование в сложных, дорогостоящих продуктах позволяет свести к минимуму брак.

Стоит ли использовать вакуумное литье по выплавляемым моделям?

Создание вакуума на пресс-формах перед заливкой металла предотвращает образование дефектов в теле отливки воздухом. В сочетании с литьем по выплавляемым моделям этот метод позволяет производить высококачественные детали, подходящие для применения в условиях высоких нагрузок и нагрузок. Экономичность процесса делает вакуумное литье по выплавляемым моделям особенно привлекательным для ценных металлов, таких как никель, суперсплавы на основе кобальта и титановые сплавы.

Специалисты по литью Impro могут помочь вам решить, подходит ли вакуумное литье по выплавляемым моделям для деталей, которые вы изготавливаете. Свяжитесь с нами, чтобы начать обсуждение.