вакуумная камера для литья металла

Вакуумные камеры для литья металла: Обзор

Вакуумная камера при литье металлов представляет собой контролируемую среду, из которой удаляются воздух и газы для облегчения процесса литья.. В основном используется в вариантах литья по выплавляемым моделям и литья в песчаные формы., эта технология решает критическую проблему газовой пористости — распространенного дефекта, при котором захваченные газы образуют пузырьки в затвердевшем металле., ослабление последнего компонента. Выполняя литье под пониженным давлением (вакуум), растворенные газы легче удаляются из расплавленного металла, улучшается подача металла в сложные формы. В результате получаются отливки с превосходными механическими свойствами., улучшенное качество поверхности, и более высокая точность размеров, что делает его необходимым для таких требовательных отраслей, как аэрокосмическая промышленность., медицинские имплантаты, и высокопроизводительное автомобилестроение.

Ключевые области применения и преимущества процесса

Двумя основными приложениями являются Литье под вакуумом и Вакуумная индукционная плавка и литье (ВИМ-ВАР).

1. Вакуумный (или всасывание) Кастинг: Обычно используется с инвестициями (потерянный воск) формы. Форма помещается внутри камеры., который затем эвакуируется. Расплавленный металл либо выливается в тигель снаружи, либо втягивается в форму за счет перепада давления., или вся плавка происходит внутри камеры. Это сводит к минимуму турбулентность и окисление во время наполнения..
2. Вакуумная индукционная плавка и литье (ВИМ/ВИК): Весь процесс плавления, переработка, и заливка — происходит внутри высоковакуумной камеры.. Это критически важно для суперсплавов и химически активных металлов. (как титан) которые легко реагируют с кислородом и азотом воздуха., образующие вредные включения.

Преимущества вакуумного литья по сравнению с традиционным литьем в атмосфере значительны.:

Особенность	Традиционное литье в атмосфере	Литье в вакуумной камере
Газовая пористость	Более высокий риск из-за захваченного воздуха и растворенных газов..	Значительно уменьшено; газы откачиваются из формы и расплава.
Оксидные включения	Скорее всего, из-за реакции с кислородом воздуха..	Значительно сведено к минимуму, особенно в полных процессах VIM.
Текучесть металла	Стандартный расход, на который влияет сила тяжести/давление.	Улучшенный; вакуум помогает протягивать металл в тонкие срезы и сложные детали.
Механические свойства	Подходит для стандартных приложений.	Превосходная прочность на растяжение, усталость жизни, и надежность.
Пригодность материала	Стандартные сплавы, стали, алюминий.	Необходим для химически активных металлов (Из, мг), суперсплавы, & приложения высокой чистоты.
расходы & Сложность	Меньшие первоначальные инвестиции и сложность эксплуатации.	Более высокая стоимость оборудования, но снижает процент брака и необходимость механической обработки после литья..

Практический пример из реальной жизни: Производство турбинных лопаток

Видным применением является производство лопаток турбин из монокристаллического суперсплава на основе никеля для реактивных двигателей и энергетических турбин..

• Проблема: Эти лезвия работают при экстремальных температурах и нагрузках.. Даже микроскопические газовые поры или оксидные включения могут вызвать появление трещин, ведущих к катастрофическому отказу..
• Решение: Производители используют направленная затвердевание с помощью вакуума процесс в большой камере вакуумной печи.
• Процесс: Керамические паковочные формы с несколькими лезвиями загружаются в вакуумную камеру на охлаждающей пластине с водяным охлаждением.. Камера откачивается до очень низкого давления. (< 0.1 мбар). Сплав плавится внутри одной камеры. (ВИМ) и разливаем по разогретым формам. Вакуум предотвращает попадание воздуха во время заливки.. Более того, контролируемый отвод тепла направляет тепло вертикально вниз через охлаждающую пластину, позволяя одному кристаллу металла расти по всей структуре каждого лезвия.
• Исход: Благодаря этому изготавливаются лезвия практически без внутренних дефектов., исключительная высокотемпературная прочность, и значительно увеличенный срок службы — подвиг, невозможный в атмосферных условиях..

Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы)

1. Устраняет ли вакуумное литье все дефекты литья??
Нет, в первую очередь он нацелен на дефекты, связанные с газами (пористость) и окисление (включения). Другие дефекты, такие как усадочные полости., горячие слезы, или отказы паковочной оболочки все равно могут произойти, если параметры процесса, такие как контроль температуры или конструкция пресс-формы, не оптимизированы..

2. Какой уровень вакуума обычно требуется?
Это зависит от процесса:

• Для вакуумного литья по выплавляемым моделям для улучшения наполнения: 10^-1 к 10^-3 мбар (низкий вакуум).
• Для VIM/VAC суперсплавов или титана: 10^-4 к 10^-6 мбар (высокий/средний вакуум) для эффективного удаления растворенного водорода/азота и предотвращения реакций.

3 Это только для "экзотика" металлы?
Хотя это важно для химически активных металлов, его все чаще используют для изготовления высококачественных алюминиевых и стальных отливок, где надежность имеет первостепенное значение. (НАПРИМЕР., компоненты автомобильной безопасности, такие как тормозные суппорты или детали аэрокосмических конструкций.). Сокращение количества лома часто оправдывает более высокую стоимость оборудования..

4 Каковы основные ограничения этой технологии??
Основными ограничениями являются капитальные затраты (вакуумные печи/камеры стоят дорого), а время производственного цикла может быть больше из-за периодов откачки по сравнению с разливкой на открытом воздухе..

5 Можно ли литье в песчаные формы в вакууме??
Да, процесс, известный как Вакуумное формование или V-процесс использует тонкую пластиковую пленку поверх песчаной формы без связующих веществ; вакуум, применяемый через вентиляционные отверстия в шаблонной пластине, затвердевает песок перед заливкой, пока он еще находится под всасыванием. Это позволяет получить хорошую детализацию, но отличается от использования вакуума, главным образом, при дегазации расплавленного металла.