Срок изготовления изделий методом литья под давлением может значительно варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая сложность детали, используемый материал, количество заказанных деталей и загруженность литейного цеха.
1. Проектирование литья по выплавляемым моделям и создание моделей
Начальная фаза проектирования: если деталь является новой и требует проектирования с нуля, этот процесс может занять от нескольких дней до нескольких недель. В некоторых случаях, особенно при проектировании сложных аэрокосмических или медицинских компонентов, процесс проектирования может включать в себя несколько итераций с участием заказчика и обширную работу с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР). Например, проектирование нового лопаточного колеса турбины авиационного двигателя может занять от двух до четырех недель, поскольку инженеры оптимизируют его форму с точки зрения аэродинамической эффективности и термостойкости.
Создание восковых моделей: После окончательной доработки конструкции создаются восковые модели. Для простых деталей процесс впрыскивания воска относительно быстр. Если деталь имеет простую форму и на литейном заводе уже имеется форма аналогичной конструкции, восковые модели для небольших партий (например, 10–50 штук) могут быть созданы за один-два дня. Однако для сложных деталей с мелкими деталями или внутренними полостями каждый восковой макет может потребовать тщательной проработки. Это может увеличить время изготовления восковых макетов для небольших партий до недели или более. Кроме того, если для создания внутренних элементов требуются сердечники, их вставка и закрепление в восковом макете также увеличит время изготовления.
2. Подготовка керамической оболочки для литья по выплавляемым моделям
Пропитка и ламинирование: Производство керамической оболочки включает в себя несколько этапов пропитки. После каждого этапа пропитки следует период сушки. Для деталей стандартного размера процесс пропитки может занимать 2-3 дня, с дополнительным временем сушки 1-2 дня между каждым этапом пропитки. В целом, подготовка керамической оболочки для деталей простой и средней сложности занимает примерно 3-5 дней. Однако для больших или очень сложных деталей, которые требуют нанесения нескольких слоев керамической суспензии для обеспечения прочности и точности размеров, этот процесс может занять до недели или более. Например, для полной подготовки керамической оболочки большого сложного морского компонента с толстыми стенками и сложными внешними характеристиками может потребоваться 7-10 дней.
3. Депарафинизация и предварительный нагрев литейных изделий
Депарафинизация: Сам процесс депарафинизации обычно занимает несколько часов. После того, как восковая модель, покрытая керамической оболочкой, помещается в печь для депарафинизации, воск может расплавиться в течение 2-4 часов, в зависимости от размера восковой модели и мощности печи. Однако время подготовки к процессу депарафинизации, включая загрузку восковой модели и обеспечение надлежащего контроля температуры, может добавить еще 1-2 часа.
Предварительный нагрев оболочки: после депарафинизации керамическую оболочку необходимо предварительно нагреть. Обычно это занимает 1–2 дня, так как оболочку необходимо постепенно довести до нужной температуры, чтобы обеспечить правильное течение металла во время заливки. Время предварительного нагрева может быть более длительным для больших или толстых оболочек, так как им требуется больше времени для достижения равномерной температуры.
4. Литье металла методом литья по выплавляемым моделям и затвердевание
Разлив: Фактический разлив расплавленного металла — это относительно быстрый процесс. В зависимости от размера детали и разливочного оборудования время разлива может варьироваться от нескольких минут до получаса. Для небольших деталей разливка может быть завершена за 5-10 минут, а для больших, сложных компонентов — за 20-30 минут. Однако подготовка к разливке, включая плавку металла до нужной температуры и подготовку ковша для разливки, может занять несколько часов.
Отвердевание: Время отвердевания металла зависит от толщины детали и используемого металла. Тонкостенные алюминиевые детали могут отвердевать за 10–15 минут, а толстостенные стальные детали или детали из высокотемпературных сплавов — за несколько часов. Например, для полного отвердевания крупного стального отливного изделия толщиной несколько дюймов может потребоваться от 2 до 4 часов.
5. Последующая обработка и контроль литья по выплавляемым моделям
Удаление формы и обрезка: для деталей небольшого объема удаление керамической оболочки и обрезка литника и входа после затвердевания может занять 1–2 дня. Этот процесс может включать как ручной труд, так и использование механического оборудования и может занять больше времени, если деталь содержит много сложных, труднодоступных участков.
Отделка: Операции по отделке, такие как пескоструйная обработка, термообработка и механическая обработка, могут значительно увеличить время выполнения заказа. Для деталей с небольшим объемом пескоструйная обработка для удаления остатков керамического материала может занять несколько часов, а термообработка — 1–2 дня, в зависимости от типа металла и требуемых свойств. Незначительная механическая обработка для достижения окончательных размеров также может занять 1–3 дня, особенно если требуются жесткие допуски.
Инспекция: Процесс инспекции может включать визуальный осмотр, проверку размеров и неразрушающий контроль и может занимать 1–2 дня. Для высококачественных критически важных компонентов, таких как компоненты, используемые в аэрокосмической отрасли, могут потребоваться более строгие процедуры инспекции, в результате чего время инспекции может увеличиться до 3–5 дней.
6. Общее время выполнения заказа на литье по выплавляемым моделям
Небольшие простые детали: для небольших простых деталей, изготовленных методом литья по выплавляемым моделям, в небольших партиях (от 10 до 50 штук), если литейный завод имеет готовые формы и рабочая нагрузка относительно невелика, общее время от утверждения проекта до поставки готовой продукции может составить всего 2–3 недели.
Детали среднего размера и средней сложности: для деталей среднего размера и средней сложности (таких как типичные компоненты автомобильных двигателей) срок изготовления обычно составляет от 4 до 6 недель. Это включает время на модификацию конструкции, создание восковой модели, изготовление керамической оболочки, заливку металла, последующую обработку и контроль качества.
Крупные, высокосложные детали: для крупных, высокосложных деталей, таких как детали, используемые в аэрокосмической промышленности или энергетике, срок изготовления может составлять от 8 до 12 недель или даже больше. Эти детали, как правило, требуют более детальной проектной проработки, более длительного времени на подготовку керамической оболочки, а также более обширных процедур постобработки и контроля.
В последние годы некоторые литейные заводы внедряют новые технологии для сокращения сроков изготовления. Например, использование технологии 3D-печати для производства восковых моделей или керамических оболочек может значительно сократить время, необходимое для создания восковых моделей и подготовки форм. Использование восковых моделей, напечатанных на 3D-принтере, может сократить сроки изготовления небольших сложных деталей на 1-2 недели по сравнению с традиционными методами литья воска.
