Изготовление восковых моделей (также известных как «инвестиционные модели») — это первый и наиболее важный процесс в производстве, а также основное условие получения отливок высокого-качества. Дефекты восковых моделей приводят к потере трудозатрат, времени производства и ценных ресурсов; неквалифицированные восковые модели, попадающие в процесс изготовления корпуса-или даже в процесс заливки, приводят к получению дефектной продукции. Это увеличивает производственные затраты и сроки поставки, что влияет на репутацию компании и экономические выгоды. Поэтому следует обратить внимание на дефекты восковых моделей и найти решения.
В настоящее время для прессования восковых моделей широко используются низкотемпературные формовочные материалы на основе воска- или восковые материалы средней-температуры. Как правило, восковые модели имеют такие дефекты, как поры, усадочные полости и трещины.
I. Поры
1. Характеристики дефекта
На локальной поверхности воскового рисунка присутствуют полости с гладкой-поверхностью.
2. Причины
(1) Во время подготовки воскового материала захватывается избыточное количество газа, и проводится недостаточная обработка дегазации.
В производстве подготовка низкотемпературных восковых материалов обычно включает в себя четыре процесса: плавление воска, отслаивание воска, смешивание восковой пасты и дегазацию. Для смешивания воскового материала (или «восковой пасты») часто используется миксер со спиральными лопастями. В процессе смешивания неизбежно захватывается большое количество газа; и чем больше вращается смеситель, тем больше газа захватывается. В частности, если восковой материал после смешивания недостаточно дегазирован, в восковом материале остается большое количество увлеченного газа.
(2) Неправильное расположение порта для инъекции парафина, что приводит к увлечению газа во время процесса инъекции парафина.
Неправильное расположение порта для впрыска воска вызывает турбулентность во время впрыска воска в полость формы, что приводит к чрезмерному уносу газа.
(3) Неправильная конструкция пресс-формы, препятствующая вентиляции полости.
Расстояние, которое проходит восковой материал для заполнения полости формы, слишком велико, а вентиляция полости плохая.
3. Превентивные меры
(1) Строго соблюдайте процесс подготовки воскового материала и рабочие процедуры.
При приготовлении парафинового -воскового материала на основе стеариновой кислоты обратите внимание на порядок добавления материалов, т. е. сначала добавьте стеариновую кислоту, а после ее полного расплавления добавьте парафин или переработанный воск, нагревая до полностью расплавленного состояния, с температурой ниже или равной 90 градусам. При запуске процесса смешивания скорость миксера может быть выше (например, 400 об/мин). После повышения температуры воска скорость миксера можно уменьшить (200-300 об/мин). После того, как воск правильно перемешан, следует провести дегазацию в течение как минимум 0,5 часа, чтобы газ, попавший в воск, полностью вышел.
(2) Улучшите положение порта для впрыска воска, чтобы избежать турбулентности в полости формы.
Порт для впрыска воска предпочтительно должен быть расположен на внутреннем затворе или на поверхности с припуском на механическую обработку, а его размер должен соответствовать соплу для впрыска воска машины для впрыска воска; порт для впрыска должен обеспечивать плавное заполнение полости формы воском по кратчайшему расстоянию, не создавая турбулентности.
(3) Улучшить конструкцию формы, чтобы облегчить удаление газа из полости формы.
Улучшение конструкции формы облегчает удаление газа из полости формы; при необходимости добавьте вентиляционные отверстия.
II. Усадка
1. Характеристики дефекта
Впадины, вызванные локальной усадкой, появляются в самых толстых частях восковой модели.
2. Причины
(1) Недостаточная подача в самых толстых частях (впадинах) восковой модели.
Давление впрыска восковой модели является одним из основных параметров процесса формования. Низкое давление впрыска приводит к большей скорости усадки в самых толстых частях (впадинах) восковой модели. Когда недостаточное питание не достигается, в этих областях происходит усыхание.
Время выдержки давления является еще одним технологическим параметром процесса формования. После заполнения воском полости формы недостаточное время выдержки давления приводит к увеличению скорости усадки в наиболее толстых частях (впадинах) восковой модели. Когда недостаточное питание не достигается, в этих областях происходит усыхание.
(2) Недостаточный объем впрыска воска и недостаточная подача.
Если порт для впрыска воска мал или расположен неправильно, или давление впрыска низкое, количество воска, впрыскиваемого в полость формы, будет недостаточным. Когда самые толстые части (впадины) восковой модели не получают достаточного питания, на этих участках происходит усадка.
(3) Чрезмерная разница в толщине стенок воскового рисунка, что неблагоприятно для подачи.
Структурное оформление восковой модели нерационально, с чрезмерными перепадами толщины стенок, что неблагоприятно для подачи.
(4) Температура воска слишком высока во время впрыска, или температура формы слишком высока, или и то, и другое слишком высоко. Высокая температура воска, высокая температура формования или и то, и другое увеличивают скорость усадки воскового материала; когда достаточная компенсация усадки не достигается, возникают усадочные полости.
(5) Скорость усадки воскового материала относительно велика.
В производстве используется парафин-стеариновая кислота, обычно белый парафин 58-62 степени (т. е. No. 58-62) и стеариновая кислота тройного-первого-прессования, каждая из которых составляет 50 % при новом приготовлении. Скорость усадки белого парафина №. 58 выше, чем у белого парафина №. 62. Парафин-стеариновая кислота имеет более высокую скорость усадки, чем парафиновый полиэтиленовый воск с низкой молекулярной массой.
3. Превентивные меры
(1) Увеличьте способность воскового материала компенсировать усадку.
При прессовании восковых форм давление впрыска обычно выбирают равным 0,2-0,5 МПа. Соответствующее увеличение давления впрыска не только увеличивает плотность воскового материала в форме, но также снижает скорость усадки воскового материала. Соответствующее увеличение времени выдержки, обычно (3-10) с или более, также может снизить скорость усадки воскового материала и повысить способность воскового материала компенсировать усадку.
(2) Увеличьте количество впрыскиваемого воска, чтобы повысить способность компенсации усадки.
Соответствующим образом увеличьте поперечное-сечение отверстия для ввода парафина, чтобы увеличить количество воска, впрыскиваемого в единицу времени; или измените положение отверстия для впрыска воска, чтобы обеспечить достаточную компенсацию усадки в более толстых частях восковой формы.
(3) Улучшите структуру восковой формы, чтобы сделать толщину стенок как можно более однородной.
По возможности сделайте толщину стенок восковой формы одинаковой; при необходимости поместите предварительно-блоки из холодного воска (также называемые «восковыми сердечниками») в более толстые части восковой формы, прежде чем вводить восковой материал для формирования восковой формы. Блоки холодного воска можно размещать локально или полностью в зависимости от размера и формы восковой формы. Блоки холодного воска следует располагать в форме с помощью конических выступов. Высоту выступов следует определять по размеру детали, обычно контролируют в пределах 2-3 мм. Восковый материал, используемый для блоков холодного воска, должен быть таким же, как и восковой материал восковой формы.
(4) Контролируйте температуру воскового материала и формы во время инъекции воска. При впрыскивании воска для низкотемпературных восков обычно подходят температура воска T=48–52 градуса и температура формы T=18–25 градусов; для восков средней-температуры обычно подходят температура воска T=52–60 градусов и температура формы T=20–24 градусов.
(5) Выбирайте воски с меньшей степенью усадки.
Например, использование белого парафина с температурой 62 градуса вместо белого парафина с температурой 58 градусов снижает скорость усадки. Увеличение содержания парафина в воске на 5–10 %, т. е. до 55–60 %, также позволяет снизить степень усадки. Альтернативно, использование восковой смеси из белого парафина 60 градусов (содержание 95 %) и полиэтилена с низкой-молекулярной- массой (содержание 5 %) приводит к степени усадки примерно 1 %, что является относительно низким показателем.
III. Трещины
1. Характеристики дефекта
Локализованные трещины в восковой форме часто появляются на линии разъема восковой формы.
2. Причины
(1) Высокая скорость усадки и плохая пластичность воскового материала.
При использовании белого воска 58-градусной очистки или белого парафина, смешанного со стеариновой кислотой первого-тройного-прессования первого сорта в соотношении 50 % каждая, степень свободной усадки восковой формы составляет примерно 2 %. Когда содержание стеариновой кислоты в воске превышает 80%, его прочность и пластичность становятся плохими, что легко приводит к появлению трещин в восковой форме.
(2) Температура формы, помещения для формования или охлаждающей воды слишком низкая.
Слишком низкая температура формы, или слишком низкая температура формовочной камеры, или слишком низкая температура охлаждающей воды приводит к чрезмерно быстрому охлаждению восковой формы. Когда усадка восковой формы затруднена, легко образуются трещины; или если время охлаждения восковой формы в форме слишком велико (т.е. время извлечения из формы слишком велико), что препятствует усадке восковой формы, легко образуются трещины.
(3) Необоснованная конструкция/конструкция восковой формы.
Необоснованная конструкция/конструкция восковой формы, неравномерная толщина стенок восковой формы, а также слишком маленькие или острые углы в переходных зонах между толстыми и тонкими секциями могут привести к трещинам в слабых местах, когда усадка восковой формы затруднена.
(4) Неправильная работа.
Неправильные методы извлечения из формы или слишком позднее извлечение стержня могут привести к появлению трещин в восковой форме.
3. Превентивные меры
(1) Выбирайте воски с более низкой степенью усадки.
Для низкотемпературных восков-использование парафина с температурой 62 градуса вместо парафина с температурой 58 градусов может уменьшить усадку. Альтернативно, увеличение содержания парафина в воске на 5-10%, т.е. до 55-60%, также может уменьшить усадку. Или использование восковой смеси парафина 60 градусов (содержание 95%) и низкомолекулярного полиэтилена (содержание 5%) приводит к более низкой степени усадки примерно на 1%.
(2) Контролируйте температуру формы, помещения-для изготовления формы и охлаждающей воды.
Для низкотемпературных восков температура формования должна поддерживаться на уровне 18-25 градусов, а для восков средней-температуры температура формования должна поддерживаться на уровне 20-24 градусов. Температура в помещении для изготовления форм должна быть такой же, как температура формования, а температура охлаждающей воды также должна быть такой же, как температура в помещении; при необходимости в помещении для изготовления форм следует установить кондиционер, а температуру следует поддерживать на уровне 20 градусов.
(3) Улучшите конструкцию восковой формы.
Улучшите конструкцию восковой формы, чтобы обеспечить равномерную толщину стенок; если толщина стены неравномерна, используйте закругленные углы (радиус закругленного угла должен составлять «от 1/5 до 1/3» суммы двух соседних толщин стен); при необходимости добавьте ребра жесткости, чтобы снизить напряжение при усадке восковой формы до уровня, предотвращающего растрескивание.
(4) Строго соблюдайте рабочие процедуры.
Улучшите метод извлечения из формы и, при необходимости, добавьте устройство для извлечения из формы, чтобы предотвратить появление трещин в восковой форме во время процесса извлечения из формы.
Строго контролируйте время охлаждения восковой формы, обычно 10-60 минут. После того, как восковая форма остынет, следует немедленно удалить стержень, который охлаждается вместе с восковой формой, чтобы он не препятствовал усадке восковой формы.
