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Casting de mousse perdu (LFC) est un processus de coulée de précision où un motif en mousse est intégré dans du sable non lié et le métal fondu remplace le motif. La sélection des matériaux est essentielle au succès. Ce guide décrit les catégories de matériel clés impliquées.
1. Matériaux de motif (mousse):
Le modèle consommable définit la géométrie de la partie finale. Les principales options sont:
Polystyrène élargi (EPS): la mousse la plus utilisée. Il offre une bonne stabilité dimensionnelle pendant le moulage, facilement disponible dans diverses densités et se vaporise proprement. L'EPS à densité plus faible (par exemple, 16-20 kg / m³) est courant pour les parties plus petites et moins complexes; Une densité plus élevée (par exemple, 24-30 kg / m³) offre une meilleure finition et une meilleure résistance à des modèles plus grands ou plus complexes.
Polyméthylméthacrylate élargi (EPMMA): Utilisé en cas de réduction des défauts de carbone est essentiel, en particulier dans les pièces moulées ferreuses. L'EPMMA se décompose plus proprement que l'EPS, laissant moins de résidus de carbone. Cependant, il est généralement plus cher et peut être plus difficile à traiter.
Copolymères (par exemple, STMMA - styrène-méthylméthacrylate): mélanges d'EPS et d'EPMMA, visant à équilibrer le coût, la facilité d'utilisation et les résidus de carbone. La STMMA est de plus en plus populaire pour les pièces moulées en acier où l'EPS peut provoquer des problèmes, mais l'EPMMA pur est prohibitif.
Mousses spéciales: pour des applications spécifiques nécessitant des températures de décomposition plus élevées ou des propriétés uniques.
2. Matériaux de revêtement:
Un revêtement réfractaire appliqué au motif de mousse est essentiel. Il sert plusieurs fonctions:
Base réfractaire: fournit une barrière entre le métal fondu et le sable, empêchant l'érosion et la pénétration du métal. Les bases courantes comprennent:
Farine de zircon / sable: excellente réfractarité et stabilité thermique, préférée pour l'acier et les alliages à haute température.
Farine de silice: rentable, largement utilisée pour le fer et l'aluminium, mais a une réfractarité plus faible que le zircon.
Alumine Silicates (par exemple, Mullite, Kaolin Clay): offrez de bonnes performances pour divers métaux.
Graphite: Souvent utilisé en combinaison avec d'autres réfractaires, en particulier pour la coulée de fer, pour améliorer la finition de surface et réduire les défauts de carbone brillant.
Binder: maintient les particules réfractaires ensemble et adhère le revêtement à la mousse. Les liants communs comprennent la silice colloïdale à base d'eau, le latex et les liants inorganiques. Le choix affecte la résistance au revêtement, la perméabilité et les caractéristiques d'épuisement professionnel.
Additifs: modifiez les propriétés comme:
Perméabilité: critique pour permettre aux gaz de décomposition du schéma de s'échapper par le revêtement dans le sable. Des additifs comme la perlite ou des fibres spécifiques peuvent améliorer la perméabilité.
Mouillage / débit: les tensioactifs garantissent même l'application de revêtement sur la surface de la mousse hydrophobe.
Rhéologie: les épaississants contrôlent la viscosité de la trempette ou de la pulvérisation.
Taux de séchage: affecte le temps du cycle de production.
3. Moulage de moulage (sable):
Le sable sec et non lié entoure le motif enduit et fournit un support de moisissure.
Sable de silice: le choix le plus courant et le plus économique pour de nombreuses applications.
Sable d'olivine: utilisé là où une capacité thermique ou une expansion thermique plus élevée que la silice est bénéfique ou pour réduire l'exposition à la poussière de silice.
Sable de chromite: utilisé pour sa conductivité thermique élevée et ses propriétés de refroidissement dans des sections spécifiques.
Sable de zircon: offre une excellente stabilité thermique et une faible extension thermique, mais est nettement plus coûteuse. Utilisé pour des applications critiques ou des sections minces.
Propriété clé du sable: la sécheresse est primordiale. Toute humidité peut entraîner des défauts de gaz. Le sable est généralement refroidi et séché après la récupération.
4. Moulages:
La coulée de mousse perdue est polyvalente, adaptée à une large gamme d'alliages ferreux et non ferreux:
Ferreux:
Fer gris: très couramment coulé à l'aide de LFC, bénéficiant de la capacité du processus à produire des formes complexes avec une bonne précision dimensionnelle.
Fer ductile: également largement utilisé. Un contrôle minutieux de la perméabilité du revêtement et des paramètres de versement est crucial pour éviter les défauts liés aux gaz de réaction de magnésium.
AFFAIRS DE CARBONE ET AFFAIRS ALLIAGES BAS: De plus en plus populaires pour les composants complexes. Nécessite des revêtements à haute perméabilité et souvent des modèles EPMMA / STMMA pour minimiser le ramassage de carbone.
AFFAIRS INTOLULLEMENTS: Utilisé pour les composants résistants à la corrosion. Nécessite un contrôle strict sur la décomposition du motif et la ventilation du gaz.
Non ferreux:
Alloys en aluminium: extrêmement bien adaptés à la LFC, permettant des pièces complexes à parois minces avec une excellente finition de surface. EPS est presque exclusivement utilisé.
Alliages de cuivre (bronze, laiton): coulé avec succès en utilisant le processus, nécessitant souvent des formulations de revêtement spécifiques.
Alloys de magnésium: utilisés, nécessitant des considérations de sécurité minutieuses lors de la verse en raison de la réactivité du magnésium.
Considérations de sélection des matériaux:
Le métal est coulé: dicte le type de mousse (EPS vs EPMMA / STMMA pour les besoins faibles en carbone), la réfractarité du revêtement (zircon pour l'acier) et le type de sable.
Taille et complexité des pièces: influence la densité de mousse (plus élevée pour les modèles complexes / grands) et les exigences de perméabilité du revêtement.
Exigences de finition de surface: une mousse de densité plus élevée et des revêtements réfractaires plus fins donnent généralement une meilleure finition de surface.
Tolérances dimensionnelles: les propriétés en mousse et la cohérence de l'application de revêtement sont des facteurs critiques.
Coût: équilibrer les exigences de performance (par exemple, EPMMA, zircon) contre les coûts des matériaux est essentiel.
Tableau de résumé: catégories de matériaux clés
Tableau de résumé: catégories de matériaux clés
| Catégorie | Options primaires | Fonction / considérations clés |
|---|---|---|
| Motif (mousse) | Polystyrène élargi (EPS) | La plus courante, la plus rentable, bonne stabilité. Varie selon la densité. |
| Polyméthyméthacrylate élargi (EPMMA) | Décomposition plus propre, moins de résidus de carbone. Coût plus élevé. | |
| Copolymères (par exemple, STMMA) | Équilibre des BPA coût / processeur et décomposition EPMMA. | |
| Revêtement | Base réfractaire (zircon, silice, aluminosilicate) | Barrière contre le métal / sable, stabilité thermique. |
| Liants (silice colloïdale, latex, inorganique) | Maintient le revêtement, adhère à la mousse. | |
| Additifs (perméabilité Aides, tensioactifs, etc.) | Modifiez l'évasion du gaz, l'écoulement, le séchage, la résistance. | |
| Sable de moulage | Sable de silice | Le plus commun, économique. Doit être sec et non lié. |
| Olivine Sable | Capacité thermique plus élevée, plus faible d'expansion que la silice. | |
| Sable de chromite | Haute conductivité thermique, effet de refroidissement. | |
| Sable de zircon | Excellente stabilité thermique, faible extension. Coût élevé. | |
| Casting Metal | Ferreux: fer gris, fer ductile, aciers, acier inoxydable | L'acier / SS a souvent besoin de revêtements EPMMA / STMMA et High-Perm. |
| Non ferreux: aluminium, alliages de cuivre, magnésium | L'aluminium est très commun, utilise généralement un EPS. |
La réussite de la coulée de mousse perdue repose sur la compréhension des interactions entre ces systèmes matériels. La sélection doit être basée sur l'alliage spécifique, les exigences de partie et les paramètres de processus pour réaliser des moulages de haute qualité.
