Coulage de mousse perdue: une percée dans le processus de coulée de précision traditionnel

1. Analyse du concept
Casting de mousse perdu (LFC), également connu sous le nom de coulée de moisissure complète ou coulée de moisissure vaporisée, est un processus de coulée de précision révolutionnaire. Son noyau est d'utiliser du plastique en mousse (généralement des EPS en polystyrène ou du copolymère stmma) pour fabriquer un moule précis (c'est-à-dire "motif en mousse") qui est exactement la même forme que le moulage final. Pendant le processus de versement, le métal fondu à haute température contacte le moule en mousse et le fait vaporiser et disparaître rapidement. Le métal fondu occupe alors son espace et la coulée souhaitée est directement obtenue après refroidissement et solidification. La «disparition» du moule en mousse pendant tout le processus est sa caractéristique la plus importante et l'origine de son nom.

2. Explication détaillée de l'ensemble du processus

Conception et fabrication de moisissures:
Conception tridimensionnelle basée sur le dessin de coulée, calcul précis de l'allocation de retrait.
La moisissure en mousse (ou combinaison de moisissures) requise est fabriquée à l'aide de l'usinage CNC ou du moulage en mousse de moisissure.
Préparation du motif de mousse:
Matériel: Utilisez principalement des billes d'EPS pré-enrochées (polystyrène extensible) ou des perles de copolymère de méthacrylate de méthyl-méthyl). La STMMA peut réduire les défauts de carbone noir et a une application plus large.
Moulage: Remplissez les perles dans un moule en alliage en aluminium avec une cavité, passez de la vapeur pour chauffer, les perles se dilatent, fusionnent, remplissent la cavité et forment un motif de mousse dense après refroidissement. Les moulages complexes nécessitent une liaison et l'assemblage de composants de motifs multiples (en utilisant un adhésif à la fusion chaude spéciale).
Ensemble de grappes de motifs:
Bondons précisément plusieurs modèles de mousse (y compris le système de coulée et le système de colonne montante) dans un "cluster de motifs" entier. La conception du système de versement est cruciale et affecte directement le remplissage et la gazéification.
Revêtement de peinture:
Objectif: Améliorer la résistance et la finition de surface du motif; former une couche isolante pour empêcher le liquide métallique de pénétrer dans le sable sec; Fournir un canal respirant pour que le produit de gazéification en mousse soit déchargé.
Peinture: Revêtements réfractaires principalement à base d'eau (comme la poudre de quartz, la poudre de bauxite, la poudre de mica, etc. avec des liants et des agents de suspension).
Méthode: Le revêtement de plongeon, le revêtement de douche ou le revêtement par pulvérisation, l'épaisseur du revêtement (généralement 0,5 à 2 mm) et l'uniformité doivent être strictement contrôlés, puis séchés.
Moulage de vibration de sable sec:
Mettez le cluster de motifs revêtus dans une boîte de sable spéciale qui peut être aspirée.
Remplissez du sable de quartz sec ou un autre sable réfractaire (comme le sable de pierre précieuse) sans liant, une humidité ajoutée et une taille de particules uniformes.
Commencez la table des vibrations afin que le sable sec puisse être étroitement rempli dans toutes les lacunes autour de l'amas de motifs sous vibration pour atteindre la compacité nécessaire.
Version:
Couvrir le haut du boîtier de sable avec un film en plastique et l'aspirateur (maintenez généralement une pression négative de 0,025-0,05 MPa).
Dans des conditions sous vide, versez du métal fondu (fonte couramment utilisée, acier coulé, alliage d'aluminium, alliage de cuivre, etc.) dans le système de versement régulièrement et en continu.
Le métal fondu à haute température chauffe rapidement et vaporise le motif de mousse, et le gaz généré passe à travers les pores entre le revêtement et le sable sec et est extrait par le système de vide. Le métal fondu remplit complètement la cavité formée après la disparition du motif de mousse.
Nettoyage de refroidissement et d'élimination du sable:
La coulée est entièrement refroidie et solidifiée dans le boîtier de sable.
Retirez l'aspirateur et retirez le sable sec sur le dessus de la boîte de sable.
Versez ou soulevez la coulée avec le sable sec enveloppé.
Par retournement, vibration et autres méthodes, le sable sec est automatiquement séparé de la coulée pour obtenir une baisse efficace du sable. Après refroidissement et élimination de la poussière, le sable sec peut être recyclé près de 100%.
Nettoyage: Retirez le système de versement et de colonne montante, la peinture résiduelle, les bavures flash, etc. pour obtenir la coulée finie.
3. Caractéristiques et avantages de base

Formes géométriques de haute précision et complexes:
Les moules en mousse sont faciles à traiter en formes extrêmement complexes (y compris les cavités complexes et les surfaces incurvées).
Aucune surface de séparation n'est requise, pas de cône de moule (ou très petit cône), précision dimensionnelle élevée (jusqu'au niveau CT7-9), bonne rugosité de surface (PR jusqu'à 6,3-25 μm).
Simplifiez le processus et réduisez le coût global:
Omettez les processus complexes tels que la fabrication de moisissures en bois / moisissure métallique, la fabrication du noyau et l'assemblage de boîtes nécessaires à la coulée de sable traditionnelle.
Aucun équipement de liant et de mélange de sable n'est nécessaire et le coût de traitement du sable est extrêmement faible (le sable sec peut être réutilisé à plusieurs reprises).
Réduisez l'allocation de traitement et économisez des matériaux métalliques. Raccourcir le cycle de production, particulièrement adapté à la production de petits et moyens lots de pièces complexes.
Flexibilité et intégration de conception:
La coulée intégrée en plusieurs pièces peut être obtenue par le biais de liaisons, réduisant les processus d'assemblage ultérieurs.
La liberté de conception est extrêmement élevée et facile à changer.
Excellente qualité de surface:
La surface est lisse, le contour est clair et la qualité d'apparence de la coulée est bonne.
Propre et respectueux de l'environnement:
Utilisez du sable sec sans liant, pas de pollution du gaz déchet biologique causée par la résine, le verre d'eau, etc. (mais les produits de gazéification en mousse doivent être correctement manipulés).
Le taux de recyclage du vieux sable est élevé et il y a moins de déchets solides.
L'environnement de travail est relativement poussiéreux (grâce à l'extraction sous vide).
4. Défis et limitations

Coût de production de moisissures en mousse: Pour les petits lots à un seul morceau, le coût des moules en mousse peut être élevé (mais les moules en mousse d'impression 3D améliorent ce problème).
Restrictions de taille: lors de la verse de grandes pièces moulées (en particulier des pièces épaisses et grandes), la mousse est violemment gazéifie pour produire une grande quantité de gaz, ce qui peut provoquer des défauts tels que des versions insuffisantes, des pores et des inclusions de carbone, et le contrôle du processus est plus difficile. La plage typique se situe entre 0,5 kg et 50 tonnes, mais elle est couramment utilisée dans des dizaines de kilogrammes à plusieurs tonnes.
Combinaison de grappes et contrôle de la qualité du revêtement: La précision de l'assemblage et la qualité du revêtement ont un grand impact sur la qualité de la coulée finale, nécessitant une opération délicate et une inspection stricte.
Traitement des produits de gazéification: la pyrolyse et la gazéification en mousse produiront une grande quantité de produits gazeux et d'une petite quantité de liquide (semblable à du goudron), qui doivent être déchargés dans le temps par le système à vide et correctement traités (comme la brûlure), sinon il est facile de provoquer des défauts tels que les pores, l'augmentation du carbone et les rides dans la coulée.
Plage d'alliages applicable: L'application d'alliages facilement oxydé ou sensible au carbone (comme certains alliages de titane et l'acier élevé du manganèse) est relativement limité.
5. Zones d'application larges

La coulée de mousse perdue brille dans de nombreuses industries avec ses avantages uniques:

Industrie automobile: bloc de cylindre du moteur, culasse, tuyaux d'admission et d'échappement, vilebrequin, boîtier de boîte de vitesses, support, disque de frein / tambour et autres composants clés.
Vannes et raccords de tuyaux: vannes complexes, raccords de tuyaux et corps de pompe de divers matériaux (fonte, acier coulé, acier inoxydable).
Machines d'ingénierie: pièces résistantes à l'usure, pièces hydrauliques et pièces de logement.
Machines agricoles: logement, boîte de vitesses, support.
Machines d'exploitation: doublures résistantes à l'usure, creux de convoyeur.
Coulages d'art et matériel architectural: sculptures, pièces décoratives, accessoires de balustrade et autres métiers en forme de complexe.
Aérospatiale: Certaines parties structurelles non porteuses d'alliages en aluminium et d'alliages de magnésium.
6. Tendances futures de développement

Matériaux en mousse haute performance: développer des matériaux en mousse avec un résidu à faible gazéification, une résistance plus élevée et une stabilité dimensionnelle.
Moules de mousse d'impression 3D: La technologie de prototypage rapide (telles que le jet de liant, FDM) est utilisée pour fabriquer des prototypes complexes et de petits lots de modèles, permisant les limites des moules traditionnels et accélérer le développement de produits.
Innovation technologique de revêtement: développer une force plus élevée, une meilleure perméabilité de l'air et des revêtements respectueux de l'environnement.
Contrôle de processus intelligent: appliquez des capteurs et une simulation numérique (remplissage de couplage de flux de gaz-solidification) pour optimiser la conception du système de coulée et des paramètres de processus.
À grande échelle et à parois minces: surmontez le goulot d'étranglement de la technologie de production de pièces moulées plus grandes et plus minces.
Vert: améliorer la technologie de collecte et de purification des gaz des déchets pour réduire davantage l'impact environnemental.