Что такое литье по выплавляемым моделям? Процесс, материалы, применение и способы поставок из Китая

Литье по выплавляемым моделям, также известное как литье по выплавляемым моделям или прецизионное литье, представляет собой процесс формовки металла, при котором восковая модель, имеющая форму желаемой детали, покрывается огнеупорной керамикой, расплавляется для создания полой полости формы и заполняется расплавленным металлом для получения детали почти готовой формы с превосходной чистотой поверхности и точностью размеров. Это один из старейших производственных процессов, который до сих пор активно используется в промышленности, и сегодня на его долю приходится значительная доля прецизионных металлических компонентов в автомобильной, клапанной и насосной, нефтегазовой, морской и сельскохозяйственной промышленности.

Итак, какой вариант процесса подходит для вашего применения, какая марка материала подходит для вашей детали и как надежно получить отливки по выплавляемым моделям на китайских литейных заводах? Это руководство дает полную картину.

Tiegu — китайский поставщик отливок, обслуживающий международных покупателей через проверенную сеть квалифицированных китайских литейных предприятий. Мы поставляем отливки по выплавляемым моделям из нержавеющей стали, углеродистой стали, легированной стали и алюминия по единому контракту на поставку, управляя выбором поставщика, техническим подтверждением, проверкой качества и экспортной поставкой от заказа до отгрузки.

Как работает процесс литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям позволяет производить сложные, прецизионные металлические детали посредством многоэтапного процесса, который начинается с восковой модели и заканчивается готовым металлическим компонентом. Понимание каждого этапа помогает покупателям оценить возможности поставщика и определить источники проблем с качеством.

Шаг 1 — Изготовление штампа и оснасткиМеталлическая матрица (обычно алюминиевая) прецизионно обрабатывается до точной отрицательной формы желаемой детали с учетом припусков на усадку воска, усадку керамической оболочки и усадку металла при затвердевании. Качество оснастки напрямую определяет стабильность размеров на протяжении всего производственного цикла.

Шаг 2 — Инъекция воскового рисункаРасплавленный воск впрыскивается в матрицу под контролируемым давлением и температурой для получения воскового рисунка, который является точной точной копией окончательной отливки. Размеры выкройки должны компенсировать все последующие этапы усадки.

Шаг 3 — Сборка на литейном деревеОтдельные восковые модели прикрепляются к центральному восковому литнику, образуя «дерево» — группу нескольких деталей, которые будут отлиты одновременно. Конструкция литников на этом этапе влияет на текучесть металла и распределение пористости в окончательной отливке.

Шаг 4 — Изготовление керамической оболочкиВосковое дерево неоднократно погружают в керамическую суспензию и покрывают огнеупорным песком чередующимися слоями, образуя керамическую оболочку достаточной толщины, чтобы удерживать расплавленный металл. Каждый слой должен полностью высохнуть перед нанесением следующего — процесс, который занимает несколько дней и требует контролируемой температуры и влажности.

Шаг 5 — ДепарафинизацияСборку керамической оболочки помещают в паровой автоклав или печь высокого давления для плавления и слива воска из оболочки, оставляя полую полость керамической формы. Это шаг, который дал процессу название — воск «теряется». Остатки воска выгорают на последующем этапе обжига.

Шаг 6 — Стрельба снарядомДепарафинированную керамическую оболочку обжигают при высокой температуре (обычно 900–1100°C), чтобы выжечь остаточный воск, отвердить керамическое связующее и довести форму до температуры заливки. Правильно обожженный снаряд обладает достаточной прочностью, чтобы удерживать расплавленный металл без растрескивания.

Шаг 7 — Заливка металлаРасплавленный металл заливают в предварительно нагретую керамическую оболочку под действием силы тяжести или, для некоторых сплавов, под вакуумом или давлением. Температуру, скорость и температуру предварительного нагрева корпуса необходимо точно контролировать, чтобы обеспечить полное заполнение без пористости и холодных закрытий.

Шаг 8 — Удаление ракушки и отделкаПосле охлаждения керамическую оболочку отрывают и из литника вырезают отдельные отливки. Затем детали очищаются дробеструйной обработкой, проверяются по размерам и визуально, а также подвергаются любой необходимой последующей обработке — термообработке, механической обработке на станках с ЧПУ, обработке поверхности или неразрушающему контролю — перед отправкой.

Жидкое стекло или кремнезем: какой процесс выбрать?

Это наиболее важное технологическое решение для покупателей, приобретающих отливки по выплавляемым моделям из Китая, и с ним плохо справляются предложения большинства поставщиков. Китайские литейные заводы используют две основные системы изготовления оболочек, которые дают существенно разные результаты:

Процесс жидкого стекла (силиката натрия)При литье жидкого стекла в качестве керамического связующего используется силикат натрия. Его быстрее построить, дешевле в эксплуатации и он подходит для менее требовательных требований к качеству поверхности и точности размеров. В результате чистота поверхности обычно составляет Ra 12,5–25 мкм с точностью размеров CT7–CT9 по ISO 8062. Отливки из жидкого стекла подходят для компонентов из углеродистой и низколегированной стали, где отлитая поверхность будет подвергаться механической обработке или где чистота поверхности не является критической характеристикой.

Покупатели, выбирающие процесс изготовления жидкого стекла, обычно отдают предпочтение стоимости и объему, а не точности. Он хорошо подходит для заготовок корпусов клапанов общего назначения, конструктивных элементов машиностроительной техники, фитингов сельскохозяйственной техники и других промышленных деталей, где окончательные размеры удовлетворяются последующей механической обработкой.

Процесс Silica Sol (коллоидный кремнезем)При литье из золя кремнезема в качестве связующего используется коллоидный диоксид кремния, в результате чего получается гораздо более тонкая поверхность керамической оболочки, которая переходит в значительно лучшую отделку после литья - обычно Ra 1,6–6,3 мкм с точностью размеров CT4–CT6. Детали из золя кремнезема часто требуют незначительной обработки или вообще не требуют обработки после литья на некритических поверхностях, и этот процесс совместим с нержавеющей сталью, высоколегированной сталью, дуплексной нержавеющей сталью и другими марками, для которых требуются чистые, не содержащие оксидов поверхности формы.

Покупатели, выбирающие процесс кремнезоля, приобретают прецизионные компоненты, для которых чистота поверхности, точность размеров или чистота материала являются требованиями спецификации. Это стандартный процесс для компонентов насосов и клапанов из нержавеющей стали, прецизионных автомобильных деталей, пищевого и фармацевтического оборудования, судового оборудования и любых применений, где отливка будет подвергаться испытаниям под давлением или использоваться в агрессивной среде.

Практическое правило:Если ваша деталь изготовлена ​​из углеродистой стали и будет полностью обработана, жидкое стекло подойдет и будет более рентабельным. Если ваша деталь изготовлена ​​из нержавеющей стали, требует жестких допусков при литье или имеет характеристики чистоты поверхности, укажите силиказоль. Если на вашем чертеже не указан процесс, спросите своего поставщика, что они планируют использовать — разница в качестве настолько значительна, что ее никогда не следует предполагать.

Марки материалов для литья по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям совместимо практически с любыми литыми металлическими сплавами. Для промышленных покупателей, закупающих продукцию в Китае, следующие группы материалов охватывают большинство областей применения:

Углеродистая сталь(ASTM A216 WCB, WCC; ASTM A352 LCB) — наиболее экономичный вариант для общепромышленных отливок — корпусов и крышек клапанов для стандартного обслуживания, корпусов насосов, конструктивных элементов и деталей инженерного оборудования. Процесс изготовления жидкого стекла является стандартным. Китайские литейные заводы поставляют отливки из углеродистой стали, соответствующие стандартам ASTM A216, EN 10213 и эквивалентным маркам DIN и JIS.

Аустенитная нержавеющая сталь(CF8/304, CF8M/316, CF3/304L, CF3M/316L) является доминирующим материалом для коррозионностойких отливок по выплавляемым моделям — рабочих колес и корпусов насосов, корпусов клапанов для химической, водоочистной и пищевой промышленности, морского оборудования и фармацевтических компонентов. Процесс кремнезоля является стандартным для нержавеющей стали. Китайские литейные заводы регулярно поставляют отливки из CF8M и CF8 по стандарту ASTM A351, A743 и A744.

Дисперсионно-закаленная нержавеющая сталь(17-4 PH / CB7Cu-1) сочетает в себе высокую прочность с хорошей коррозионной стойкостью, используется для валов насосов, компонентов клапанов высокого давления, а также морского и морского оборудования, где требуются как прочность, так и коррозионная стойкость.

Дуплекс из нержавеющей стали(CD4MCu, 2205) обеспечивает превосходную стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением по сравнению со стандартными аустенитными марками, предназначенными для компонентов насосов морской воды, опреснительного оборудования и клапанов химических процессов в агрессивных средах.

Легированная сталь(Марки Cr-Mo, включая WC6, WC9; ASTM A217) используется для применения при высоких температурах и высоком давлении в энергетике, нефтехимии и нефтепереработке — корпуса клапанов турбин, компоненты реакторов и детали, работающие под давлением, которые должны сохранять прочность при повышенных температурах.

Алюминиевый сплавОтливки по выплавляемым моделям (A356, A380) используются в легких прецизионных изделиях — корпусах приборов, кронштейнах для аэрокосмической отрасли, компонентах автомобильных датчиков — где сочетание сложной геометрии, жестких допусков и малого веса оправдывает процесс литья по выплавляемым моделям по сравнению с литьем под давлением.

Отрасли и приложения

Способность литья по выплавляемым моделям создавать изделия сложной геометрии с превосходным качеством поверхности и минимальной последующей обработкой делает его предпочтительным процессом в широком спектре отраслей промышленности:

Клапаны и насосыпредставляют собой крупнейший мировой рынок промышленного литья по выплавляемым моделям. Корпуса клапанов, крышки, шаровые и шиберные компоненты, корпуса насосов и рабочие колеса обычно изготавливаются из отливок из нержавеющей и углеродистой стали: для нержавеющей стали используется кремниевый золь, для заготовок из углеродистой стали – жидкое стекло.

Нефть, газ и нефтехимияприложения требуют литья по выплавляемым моделям из легированной стали, нержавеющей стали и дуплексной нержавеющей стали для работы под высоким давлением и высокой температурой. Компоненты трима клапана, блоки манифольдов, устьевое оборудование и фитинги для контрольно-измерительных приборов являются распространенной продукцией китайских экспортных литейных заводов в этом сегменте.

Автомобили и транспортОтливки по выплавляемым моделям включают корпуса турбокомпрессоров, выпускные коллекторы, кронштейны датчиков и приводов, компоненты трансмиссии и прецизионные конструктивные детали. Сочетание сложной геометрии и жестких допусков делает литье по выплавляемым моделям предпочтительным процессом там, где литье в песчаные формы не может обеспечить требуемую точность.

Морской и оффшорныйдля обеспечения устойчивости к морской воде для оборудования требуется отливка из нержавеющей стали и дуплексной нержавеющей стали — палубное оборудование, швартовые фитинги, корпуса клапанов, компоненты насосов и конструкционные кронштейны. Китайские предприятия по литью по выплавляемым моделям из силиказоля имеют обширный опыт поставок судового оборудования покупателям из Европы и Северной Америки.

Сельскохозяйственная техникаиспользует отливки как из жидкого стекла, так и из кремнезоля для гидравлических фитингов, компонентов рычагов, оборудования для крепления навесного оборудования и прецизионных соединений, которые требуют большей точности размеров, чем литье в песчаные формы при сопоставимой стоимости.

Продукты питания, напитки и фармацевтикаоборудование требует гигиенических поверхностей из нержавеющей стали с минимальной шероховатостью после литья — именно то, что обеспечивает литье по выплавляемым моделям из силиказоля. Компоненты насосов и клапанов, фитинги и детали технологического оборудования из стали 316L являются важной экспортной категорией китайских литейных предприятий.

Литье по выплавляемым моделям по сравнению с другими процессами литья

Литье по выплавляемым моделям занимает оптимальную позицию для покупателей, которым нужна сложная геометрия, хорошее качество поверхности и широкий ассортимент материалов при затратах на оснастку, намного ниже литья под давлением. Для очень больших деталей (более 100 кг) литье в песчаные формы обычно более практично. Для крупносерийных деталей из алюминия или цинка литье под высоким давлением обеспечивает лучшую экономию при масштабировании.

Стандарты качества и контроль литья по выплавляемым моделям

Отливки по выплавляемым моделям для промышленного применения требуют документальной проверки качества на нескольких этапах производства:

Проверка размеровПо чертежу следует использовать калиброванные инструменты — КИМ для критических размеров, оптический компаратор для особенностей профиля. Для прецизионных отливок из силиказоля допуски CT4–CT6 согласно ISO 8062 должны быть подтверждены в отчетах о первом контроле изделия (FAI) с полноразмерной компоновкой.

Сертификация материалов— Сертификат заводских испытаний (MTC) для конкретной партии, подтверждающий химический состав по данным спектрометрического анализа, — обязателен для каждой партии. Убедитесь, что MTC ссылается на номер плавки производственной партии, а не на общий «типичный анализ».

Испытание механических свойств(предел прочности, предел текучести, удлинение) следует проводить на испытательных брусках, отлитых из того же расплава, что и серийные детали, с документированием результатов в МТС или в отдельном протоколе механических испытаний.

Неразрушающий контроль (NDT)требования зависят от приложения. Флуоресцентный проникающий контроль (FPI или LPI) обнаруживает поверхностные и приповерхностные дефекты на отливках из нержавеющей стали. Радиографическое тестирование (RT) выявляет внутреннюю пористость и усадку. Гидростатическое испытание давлением проверяет целостность давления клапанов и корпусов насосов.

Сертификация ISO 9001is the baseline quality management requirement. For automotive supply, IATF 16949 is required. Для приложений в нефтегазовой отрасли могут дополнительно применяться API Q1 или планы качества, разработанные по индивидуальному заказу.

Сторонняя предотгрузочная инспекция(SGS, Bureau Veritas или эквивалент) обеспечивает независимую проверку перед загрузкой контейнера — рекомендуется для новых отношений с поставщиками или заказов на большую сумму.

Не уверены, подойдет ли вам процесс жидкого стекла или кремнезоля? Отправьте свой рисунок Тегу— мы рассмотрим спецификацию и подберем для вашего проекта подходящее литейное производство и процесс.

Почему стоит покупать отливки по выплавляемым моделям из Китая?

На долю Китая приходится около 40% мирового рынка литья по выплавляемым моделям, и он является доминирующим поставщиком промышленных отливок по выплавляемым моделям для покупателей в Северной Америке, Европе, на Ближнем Востоке и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Сочетание развитой инфраструктуры по производству кремнезоля и жидкого стекла, комплексных услуг после литья и многолетнего опыта экспорта делает Китай основным поставщиком прецизионного литья по выплавляемым моделям в большинстве промышленных сегментов.

Преимущество в стоимости: Китайское литье по выплавляемым моделям обычно стоит на 15–35% меньше, чем эквивалентное западное производство при сопоставимых характеристиках, что обусловлено более низкими затратами на рабочую силу, энергию и накладные расходы без ущерба для качества на сертифицированных экспортных литейных предприятиях.

Широта процесса и материала: Китайские литейные заводы охватывают процессы производства жидкого стекла и кремнезоля при производстве углеродистой стали, нержавеющей стали, легированной стали, дуплексной нержавеющей стали и алюминия, что позволяет покупателям объединять несколько типов литья с одним партнером-поставщиком.

Комплексные услуги: Термическая обработка, обработка на станках с ЧПУ, неразрушающий контроль, обработка поверхности (пассивация, электрополировка, покраска) и испытания под давлением доступны в одной и той же цепочке поставок в Китае, что сокращает количество операций между поставщиками между необработанным литьем и готовым компонентом.

Экспортный послужной список: Известные китайские литейные заводы по литью по выплавляемым моделям уже более двух десятилетий поставляют западным покупателям отливки, соответствующие стандартам ASTM, EN и DIN, с системами документации — MTC, отчетами FAI, сертификатами неразрушающего контроля — которые требуются международным покупателям.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между литьем по выплавляемым моделям и литьем по выплавляемым моделям?Литье по выплавляемым моделям и литье по выплавляемым моделям относятся к одному и тому же процессу. «Литье по выплавляемым моделям» описывает механизм: восковая модель выплавляется («теряется»), чтобы создать полость формы. «Литье по выплавляемым моделям» относится к промышленному термину, происходящему от «облицовки» (окружения) восковой модели огнеупорным керамическим материалом. «Прецизионное литье» — это третий термин для одного и того же процесса, подчеркивающий его преимущество в точности размеров по сравнению с литьем в песчаные формы. Все три термина используются взаимозаменяемо в промышленных закупках.

В чем разница между жидким стеклом и литьем по выплавляемым моделям из кремнезоля?Жидкое стекло (силикат натрия) и золь кремнезема (коллоидный кремнезем) — это две системы построения оболочки, используемые при промышленном литье по выплавляемым моделям. Жидкое стекло обеспечивает более грубую поверхность (Ra 12,5–25 мкм, CT7–CT9) при меньших затратах и ​​подходит для деталей из углеродистой стали, которые будут подвергаться механической обработке. Золь кремнезема обеспечивает значительно более тонкую поверхность (Ra 1,6–6,3 мкм, CT4–CT6) при более высоких затратах, что необходимо для прецизионных деталей из нержавеющей стали и легированной стали, где качество поверхности после литья имеет значение. Всегда уточняйте, какой процесс вам нужен, когда запрашиваете расценки у китайских литейных предприятий.

Какие материалы можно использовать при литье по выплавляемым моделям?Литье по выплавляемым моделям совместимо практически с любыми литыми металлическими сплавами. В поставках промышленного экспорта из Китая наиболее распространенными материалами являются углеродистая сталь (ASTM A216 WCB/WCC), аустенитная нержавеющая сталь (CF8/304, CF8M/316), дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь (17-4 PH), дуплексная нержавеющая сталь (CD4MCu, 2205), хромомолибденовая легированная сталь (WC6, WC9) и алюминиевые сплавы (A356). В отличие от литья в песчаные формы или литья под давлением, литье по выплавляемым моделям не ограничивает выбор материала ограничениями процесса — ограничением является поиск литейного завода с инфраструктурой плавки и качества для вашего конкретного сплава.

Каких допусков на размеры можно достичь при литье по выплавляемым моделям?Литье по выплавляемым моделям из силиказоля обеспечивает точность размеров CT4–CT6 согласно ISO 8062, чистоту поверхности Ra 1,6–6,3 мкм в литом состоянии. Литье жидкого стекла по выплавляемым моделям достигает CT7–CT9 с Ra 12,5–25 мкм. Для справки, литье в песчаные формы обычно достигает CT10–CT13. Эти допуски применяются к состоянию отливки; Обработка на станках с ЧПУ после литья обеспечивает допуски IT6–IT8 на обработанных поверхностях, что позволяет включать прецизионные отверстия, резьбу и сопрягаемые поверхности в детали, отлитые по выплавляемым моделям.

Сколько стоит инструмент для литья по выплавляемым моделям?Инструменты для литья по выплавляемым моделям (металлическая матрица, используемая для изготовления восковых моделей) значительно дешевле, чем инструменты для литья под давлением. Для типичных промышленных компонентов стоимость алюминиевых штампов для одной полости варьируется примерно от 500 до 3000 долларов США в зависимости от сложности и размера детали. Многоместные штампы и изделия сложной геометрии с сердечниками стоят дороже. Эта низкая стоимость оснастки по сравнению с литьем под давлением является одним из ключевых преимуществ литья по выплавляемым моделям при производстве средних объемов — от 100 до нескольких тысяч деталей в год — где стоимость оснастки для литья под давлением не может быть экономически амортизирована.

Какой минимальный объем заказа отливок по выплавляемым моделям из Китая?Не существует фиксированного минимального объема заказа для литья по выплавляемым моделям из Китая. Стоимость оснастки рассчитывается отдельно от цены за единицу продукции, поэтому заказы на небольшие партии (50–200 штук) становятся экономически выгодными после оплаты оснастки. На практике большинство китайских экспортных литейных предприятий предпочитают первоначальные заказы в размере 100–500 штук и более, чтобы оправдать организацию производства. Для заказов на прототипы и разработку до принятия на вооружение инструментов некоторые литейные заводы предлагают альтернативные варианты восковых моделей, напечатанных на 3D-принтере, которые позволяют обойтись без штамповки для очень небольших партий.

Сколько времени требуется, чтобы получить образцы от китайского литейного завода по выплавляемым моделям?Время выполнения образца от подачи чертежа до первых образцов изделия обычно составляет 3–6 недель для стандартных отливок из силиказоля и 2–4 недели для отливок из жидкого стекла. Большую часть этого времени занимает изготовление корпуса (несколько циклов нанесения покрытия и сушки в течение нескольких дней) и проверка. Сложные детали с жесткими допусками или необычные материалы могут потребовать более длительного времени выполнения образцов. Срок производства после утверждения образца обычно составляет 4–8 недель в зависимости от объема и графика литейного производства.

Как проверить качество при покупке отливок по выплавляемым моделям из Китая?Проверка качества должна включать: MTC для конкретной партии, подтверждающий химический состав на основе спектрометрического анализа; протоколы механических испытаний на прочность и удлинение; отчеты о размерах от КИМ или проверки калибра; Результаты неразрушающего контроля (FPI, RT или гидростатические испытания, в зависимости от обстоятельств); и сертификат ISO 9001 или IATF 16949 с текущими сроками действия. Для новых отношений с поставщиками предотгрузочная проверка третьей стороной со стороны SGS или Bureau Veritas обеспечивает независимую проверку перед погрузкой контейнера. Сотрудничество с опытным поставщиком отливок, который координирует документацию по качеству и проверку от вашего имени, снижает риск получения несоответствующих деталей.

Tiegu — китайский поставщик отливок, обслуживающий международных покупателей через проверенную сеть квалифицированных китайских литейных предприятий. Мы поставляем отливки по выплавляемым моделям из нержавеющей стали, углеродистой стали, легированной стали и алюминия по единому контракту на поставку, управляя выбором поставщика, техническим подтверждением, проверкой качества и экспортной поставкой от заказа до отгрузки.

Отправьте свой чертеж для получения бесплатной расценки на литье по выплавляемым моделям

Поделитесь чертежом детали, маркой материала, технологическими требованиями (жидкое стекло или кремнезем) и годовым объемом. Tiegu подтвердит правильный процесс, подберет для вашего проекта квалифицированного литейного завода и предоставит полное коммерческое предложение, включающее инструменты, цену за единицу и время выполнения заказа.

Отправить запрос → Связаться с Тиегу