วัสดุอะไรที่สามารถใช้ในการหล่อโฟมที่หายไป?

การหล่อโฟมที่หายไป (LFC) เป็นกระบวนการหล่อที่มีความแม่นยำซึ่งรูปแบบโฟมถูกฝังอยู่ในทรายที่ไม่มีการรองรับและโลหะหลอมเหลวแทนที่รูปแบบ การเลือกวัสดุเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสำเร็จ คู่มือนี้สรุปหมวดหมู่วัสดุสำคัญที่เกี่ยวข้อง

1. วัสดุรูปแบบ (โฟม):
รูปแบบที่ใช้งานได้กำหนดรูปทรงเรขาคณิตสุดท้าย ตัวเลือกหลักคือ:

Polystyrene ขยายตัว (EPS): โฟมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด มันมีความมั่นคงในมิติที่ดีในระหว่างการขึ้นรูปพร้อมใช้งานในความหนาแน่นต่าง ๆ และระเหยอย่างหมดจด EPS ความหนาแน่นต่ำกว่า (เช่น 16-20 kg/m³) เป็นเรื่องปกติสำหรับชิ้นส่วนที่เล็กกว่าและซับซ้อนน้อยกว่า; ความหนาแน่นที่สูงขึ้น (เช่น 24-30 kg/m³) ให้พื้นผิวที่ดีขึ้นและความแข็งแรงสำหรับรูปแบบที่ใหญ่กว่าหรือซับซ้อนมากขึ้น

Polymethylmethacrylate ที่ขยายตัว (EPMMA): ใช้เมื่อข้อบกพร่องคาร์บอนลดลงมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการหล่อเหล็ก EPMMA สลายตัวได้อย่างหมดจดมากกว่า EPS ทำให้คาร์บอนตกค้างน้อยลง อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปจะมีราคาแพงกว่าและอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายในการประมวลผล

โคพอลิเมอร์ (เช่น STMMA - Styrene -Methylmethacrylate): การผสมผสานของ EPS และ EPMMA โดยมีจุดประสงค์เพื่อสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนความสะดวกในการใช้งานและคาร์บอนตกค้าง STMMA เป็นที่นิยมมากขึ้นสำหรับการหล่อเหล็กซึ่ง EPS อาจทำให้เกิดปัญหา แต่ EPMMA บริสุทธิ์เป็นค่าใช้จ่าย

โฟมพิเศษ: สำหรับการใช้งานเฉพาะที่ต้องการอุณหภูมิการสลายตัวที่สูงขึ้นหรือคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์

2. วัสดุเคลือบ:
การเคลือบวัสดุทนไฟที่ใช้กับรูปแบบโฟมเป็นสิ่งจำเป็น มันทำหน้าที่หลายฟังก์ชั่น:

ฐานทนไฟ: ให้สิ่งกีดขวางระหว่างโลหะหลอมเหลวและทรายป้องกันการกัดเซาะและการเจาะโลหะ ฐานทั่วไป ได้แก่ :

แป้งเพทาย/ทราย: การหักเหที่ดีเยี่ยมและความเสถียรทางความร้อนที่ต้องการสำหรับเหล็กและโลหะผสมอุณหภูมิสูง

แป้งซิลิกา: ประหยัดต้นทุนใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับเหล็กและอลูมิเนียม แต่มีการหักเหของแสงต่ำกว่าเพทาย

อลูมินาซิลิเกต (เช่น Mullite, ดินเหนียวดินขาว): เสนอประสิทธิภาพที่ดีสำหรับโลหะต่างๆ

กราไฟท์: มักใช้ร่วมกับวัสดุทนไฟอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการหล่อเหล็กเพื่อปรับปรุงผิวผิวและลดข้อบกพร่องของคาร์บอนมันวาว

สารยึดเกาะ: ถืออนุภาควัสดุทนไฟเข้าด้วยกันและยึดติดกับโฟม สารยึดเกาะทั่วไป ได้แก่ ซิลิกาคอลลอยด์ที่ใช้น้ำ, น้ำยางและสารยึดเกาะอนินทรีย์ ตัวเลือกมีผลต่อความแข็งแรงในการเคลือบการซึมผ่านและลักษณะความเหนื่อยหน่าย

สารเติมแต่ง: แก้ไขคุณสมบัติเช่น:

ความสามารถในการซึมผ่าน: สำคัญสำหรับการอนุญาตให้ก๊าซสลายตัวรูปแบบหนีผ่านการเคลือบลงในทราย สารเติมแต่งเช่น perlite หรือเส้นใยเฉพาะสามารถเพิ่มการซึมผ่าน

Wetting/Flow: สารลดแรงตึงผิวให้แน่ใจว่าแม้กระทั่งการเคลือบผิวบนพื้นผิวโฟมที่ไม่ชอบน้ำ

Rheology: ความข้นควบคุมความหนืดสำหรับการจุ่มหรือฉีดพ่น

อัตราการอบแห้ง: ส่งผลกระทบต่อรอบการผลิต

3. การขึ้นรูปรวม (ทราย):
ทรายที่แห้งและไม่มีการตกแต่งล้อมรอบรูปแบบที่เคลือบและให้การรองรับแม่พิมพ์

ทรายซิลิกา: ทางเลือกที่พบได้บ่อยที่สุดและประหยัดสำหรับการใช้งานมากมาย

หาดทราย olivine: ใช้ในกรณีที่ความจุความร้อนสูงหรือการขยายตัวทางความร้อนต่ำกว่าซิลิกานั้นเป็นประโยชน์หรือเพื่อลดการสัมผัสกับฝุ่นซิลิกา

ทรายโครเมียม: ใช้สำหรับค่าการนำความร้อนสูงและคุณสมบัติการหนาวจัดในส่วนที่เฉพาะเจาะจง

เพทายแซนด์: มีความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมและการขยายตัวทางความร้อนต่ำ แต่มีราคาแพงกว่าอย่างมาก ใช้สำหรับการใช้งานที่สำคัญหรือบางส่วน

คุณสมบัติที่สำคัญของทราย: ความแห้งกร้านเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ความชื้นใด ๆ สามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องของก๊าซ โดยทั่วไปแล้วทรายจะถูกทำให้เย็นลงและทำให้แห้งหลังจากเรียกคืน

4. การหล่อโลหะ:
การหล่อโฟมที่หายไปนั้นมีความหลากหลายเหมาะสำหรับโลหะผสมเฟอร์รัสและไม่ใช่เหล็กที่หลากหลาย:

เฟอร์รัส:

เหล็กสีเทา: หล่อโดยทั่วไปโดยใช้ LFC ซึ่งได้รับประโยชน์จากความสามารถของกระบวนการในการสร้างรูปร่างที่ซับซ้อนด้วยความแม่นยำมิติที่ดี

เหล็กดัด: ยังใช้กันอย่างแพร่หลาย การควบคุมอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการซึมผ่านการเคลือบและพารามิเตอร์การเทเป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับก๊าซปฏิกิริยาแมกนีเซียม

เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าต่ำ: ได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นสำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อน ต้องใช้การเคลือบที่มีความสามารถในการแพร่กระจายสูงและมักจะเป็นรูปแบบ EPMMA/STMMA เพื่อลดการปิ๊กคาร์บอน

สแตนเลสสตีล: ใช้สำหรับส่วนประกอบที่ทนต่อการกัดกร่อน ต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับการสลายตัวของรูปแบบและการระบายก๊าซ

ไม่ได้รับผลกระทบ:

อลูมิเนียมอัลลอยด์: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ LFC ช่วยให้ชิ้นส่วนที่มีผนังบางที่ซับซ้อนพร้อมพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม EPS นั้นเกือบจะใช้เฉพาะ

โลหะผสมทองแดง (บรอนซ์, ทองเหลือง): ประสบความสำเร็จในการใช้กระบวนการโดยมักจะต้องใช้สูตรการเคลือบที่เฉพาะเจาะจง

แมกนีเซียมอัลลอยด์: ใช้ต้องพิจารณาความปลอดภัยอย่างระมัดระวังในระหว่างการเทเนื่องจากปฏิกิริยาของแมกนีเซียม

ข้อควรพิจารณาในการเลือกวัสดุ:

โลหะถูกหล่อ: กำหนดประเภทโฟม (EPS กับ EPMMA/STMMA สำหรับความต้องการคาร์บอนต่ำ), การเคลือบผิวเคลือบผิว (เพทายสำหรับเหล็ก) และประเภททราย

ขนาดและความซับซ้อน: มีอิทธิพลต่อความหนาแน่นของโฟม (สูงกว่าสำหรับรูปแบบที่ซับซ้อน/ขนาดใหญ่) และข้อกำหนดการซึมผ่านของการเคลือบ

ความต้องการผิวผิว: โฟมความหนาแน่นที่สูงขึ้นและการเคลือบวัสดุทนไฟที่ดีขึ้นโดยทั่วไปจะให้พื้นผิวที่ดีขึ้น

ความคลาดเคลื่อนของมิติ: คุณสมบัติโฟมและความสอดคล้องของแอปพลิเคชันการเคลือบเป็นปัจจัยสำคัญ

ค่าใช้จ่าย: การปรับสมดุลความต้องการประสิทธิภาพ (เช่น EPMMA, เพทาย) กับต้นทุนวัสดุเป็นสิ่งจำเป็น

ตารางสรุป: หมวดหมู่วัสดุสำคัญ

ตารางสรุป: หมวดหมู่วัสดุสำคัญ