Влияние технологий литья с использованием среднетемпературного и низкотемпературного воска в кремневом золе на внутреннее качество отливок 

В литье по выплавляемым моделям технология изготовления восковых моделей (среднетемпературный воск против низкотемпературного воска) в основном зависит от чистотой формового материала, способом изготовления формы, остатками после выжигания воска, а также состоянием нагрузки на оболочку, что косвенно, но значительно влияет на внутреннее качествоотливок (например, нагорания, поры, усадка, трещины, неметаллические включения и т. д.). Ниже приводится анализ конкретных механизмов влияния:

1. Чистота сырья и включения (шлак, черные точки)

1.Среднетемпературные воски (в основном на основе канифоли/полимерных смол):

①Само сырье имеет крайне низкое содержание золы, и, как правило, для его обработки используетсядепарафинизация под высоким давлением, благодаря чему в сырье практически не остается остатков парафина, а в оболочке формы не образуются углеродистые или зольные включения.

②Восстанавливаемый восковой материал проходит обезвоживание, фильтрацию и вакуумную дегазацию, что позволяет контролировать содержание примесей.

Результат: Внутри отливок относительно мало неметаллических включений и дефектов в виде шлаковых прожилок, что делает их особенно подходящими для деталей, к которым предъявляются высокие требования к чистоте (например, детали для авиационной и гидравлической промышленности).

2.Низкотемпературный воск (в основном на основе парафина и стеариновой кислоты):

①Само сырье является относительно «грязным», стеариновая кислота легко окисляется, к тому же часто применяется депарафинизация горячей водой, в результате чего на поверхности формы часто остаются остатки омыления.

②Если депарафинизация или обжиг проведены не полностью, в оболочке формы могут остаться соли натрия, мыльные вещества или углеводороды, которые при заливке легко образуютпоключения, поры или поры, образованные в результате химической реакции.

Результат: риск образования внутренних включений, черных точек и локальных пор выше, чем при использовании технологии среднетемпературного воска.

II. Методы изготовления форм и качество внутренней структуры восковых моделей (пористость, склонность к усадке)

1.Среднетемпературный воск:

①При использованииметода впрыска жидкого материала под высоким давлениемматериал для литья обладает хорошей текучестью и заполняемостью, а внутренняя структура восковой формы получается плотной.

②При высоком давлении формовочная смесь обладает высокой способностью к компенсации усадки, что позволяет избежать образования усадочных пустот и впадин на восковой модели, а также облегчает вытеснение газа из смеси.

Результат: сама по себе «хорошее качество» восковой модели позволяет легче предсказать последующее усадку металла, а склонность отливки к образованию усадочных пустот и усадочных пор относительно контролируема.

2.Низкотемпературный воск:

①Чаще всего используется прессование пастообразного материала под низким давлением, при этом в форму часто попадает воздух или мелкие капли воды (при приготовлении пастообразного материала), в результате чего внутри восковой формы могут образовываться микропоры и микроусадочные углубления.

②В сложных тонкостенных участках при низком давлении может произойти недостаточное заполнение или образование холодных зон (на уровне восковой модели), что впоследствии повлияет на каналы усадки металла.

Результат: Неравномерности восковой модели могут «передаваться» металлической детали, что повышает риск возникновения локальной усадки и микропористости, особенно в случае тонкостенных сложных деталей.

3. Влияние процесса депарафинирования на целостность формы (песчаные поры, заусенцы, трещины)

1.Депарафинизация при средней температуре + удаление пара под высоким давлением:

①Пар мгновенно проникает внутрь, обеспечивая быстрое удаление воска; форма нагревается равномерно и подвергается умеренной нагрузке, благодаря чему она не трескается и не теряет песок.

Результат: Хорошая целостность формы, низкая вероятность образования песчаных пор и металлических заусенцев (оболочек) на отливке, мало включений внутри, вызванных выпадением песка из формы.

2.Низкотемпературный воск + удаление воска горячей водой/паром:

①При удалении воска горячей водой восковая модель впитывает воду, а форма длительно находится в воде, что может привести к локальному размягчению формы и снижению ее прочности;

②Если температура и давление при паровом обезжиривании нерегулируются должным образом, материал формы при низкой температуре размягчается медленно, что может привести к растрескиванию оболочки формы или появлению микротрещин.

Результат: чаще возникают дефекты формы (микротрещины, выпадение песка), что повышает риск образования внутренних песчаных пустот, включений и локальных трещин в отливке.

4. Термические свойства сырья и нагрев формы (тепловые трещины, склонность к холодным трещинам)

1.Среднетемпературный воск:

①Сырье имеет высокую температуру плавления и быстро выделяется, благодаря чему температурные перепады в оболочке во время депарафинирования и обжига относительно невелики;

②Благодаря небольшому количеству остатков воска прочность формы при высоких температурах остается более стабильной.

Результат: Форма обладает хорошей жесткостью при высоких температурах, что обеспечивает минимальное сопротивление при затвердевании отливки и снижает склонность к образованию термических трещин; подходит для деталей из сплавов, чувствительных к усадке (нержавеющая сталь, высокотемпературные сплавы и т. п.).

2.Низкотемпературный воск:

①Материал для изготовления форм имеет низкую температуру плавления, поэтому при удалении парафина оболочка формы может подвергаться более значительным перепадам температуры;

②Если на оболочке остались остатки формовочной смеси или омыления, их разложение под воздействием высокой температуры может повлиять на локальную прочность оболочки или привести к изменению атмосферы.

Результат: при значительной усадке крупных деталей или сплавов может повышаться склонность к термическим, холодным или межкристаллическим трещинам.

5. Влияние системы усадки и структуры затвердевания (усадка, пористость)

1.Технология среднетемпературного воскового литьячасто применяется для изготовления высокоточных, тонкостенных и сложных деталей; система усадочных каналов (литниковые каналы, литники, охлаждающие элементы) в конструкции пресс-формы более точна, размеры восковой формы стабильны, а усадочные каналы более надежны.

2.Технология низкотемпературного воскового литьячаще всего применяется для изготовления средних и крупных деталей; стабильность размеров восковой формы несколько ниже, и если система усадки рассчитана на «среднюю» усадку, то из-за отклонений восковой формы может возникнуть локальная недостаточная усадка.

Резюме: Технология среднетемпературного воскового силиконового золя более благоприятна для получения отливок с высоким внутренним качеством, хорошей чистотой и небольшим количеством дефектов, особенно в случаях с сплавами, чувствительными к включениям, пористости и трещинам, а также в условиях высоких требований к качеству.