Wat is Lost Foam Casting, en wat zijn de basisprincipes en belangrijkste stappen?

Lost Foam Casting (LFC), ook bekend als verdampingspatroongieten, is een precisiegietproces dat wordt gebruikt om complexe metalen onderdelen te creëren met een hoge maatnauwkeurigheid en uitstekende oppervlakteafwerking. Deze geavanceerde gieterijtechniek wordt op grote schaal gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart en zware machines, voor het produceren van bijna netvormige componenten met minimale nabewerkingseisen.

Het basisprincipe van verloren schuimgieten

Het kernprincipe van Lost Foam Casting draait om het gebruik van een vervangbaar patroon gemaakt van schuim, dat tijdens het gietproces wordt vervangen door gesmolten metaal. Een patroon, doorgaans gemaakt van geëxpandeerd polystyreen (EPS) of een soortgelijk polymeer, wordt gecreëerd in de exacte vorm van het gewenste laatste deel. Dit patroon wordt bekleed met een vuurvaste keramische coating en vervolgens in een kolf geplaatst, die vervolgens wordt gevuld met ongebonden droog zand. Het zand wordt rond het patroon verdicht en biedt stevige ondersteuning.

Gesmolten metaal wordt vervolgens rechtstreeks in het schuimpatroon gegoten. De hitte van het metaal zorgt ervoor dat het schuim onmiddellijk verdampt en ontbindt, waardoor het metaal de hele achtergebleven holte kan vullen, waardoor de vorm en details van het oorspronkelijke patroon nauwkeurig worden gerepliceerd. De gasvormige bijproducten uit het schuim worden geëvacueerd via de permeabele keramische coating en het zand.

Belangrijkste processtappen bij het gieten van verloren schuim

1. Patroonproductie: Het proces begint met het creëren van een schuimpatroon en het bijbehorende poortsysteem. Dit wordt meestal gedaan door expandeerbare polystyreenkralen in een aluminium mal te injecteren en stoom te gebruiken om ze samen te smelten tot de uiteindelijke patroonvorm. Voor complexe onderdelen kunnen meerdere patroonsecties worden geproduceerd en samengevoegd tot een compleet cluster met behulp van gespecialiseerde lijmen.

2. Patroonmontage: Individuele schuimpatronen worden bevestigd aan een centraal schuimpoortsysteem (sprue, lopers en stijgbuizen) om een cluster of boom te vormen. Dit samenstel maakt de productie van meerdere onderdelen in één gietcyclus mogelijk, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd.

3. Toepassing van Vuurvaste Coating: Het samengestelde schuimcluster wordt in een slurry van vuurvast keramisch materiaal gedompeld. Deze coating is kritisch als het

   • Biedt een gladde oppervlakteafwerking voor het uiteindelijke gieten.

   • Voorkomt zanderosie en metaalpenetratie tijdens het gieten.

   • Laat de gasvormige producten uit het ontbindende schuim ontsnappen door zijn permeabiliteit.
     Het beklede cluster wordt vervolgens volledig in een gecontroleerde omgeving gedroogd om de juiste sterkte en permeabiliteit te bereiken.

4. Vormen (zandverdichting): Het gedroogde, gecoate cluster wordt ondersteboven in een stalen kolf geplaatst. Ongebonden, droog silicazand wordt vervolgens rond het patroon in de kolf gegoten. De kolf wordt op een triltafel getrild om ervoor te zorgen dat het zand in alle holtes stroomt en dicht opeengepakt rond het patroon raakt, wat cruciale structurele ondersteuning biedt tijdens het gieten van het metaal.

5. Gieten: Zodra het zand is verdicht, wordt gesmolten metaal uit een gietpan rechtstreeks in de aanspuitbeker van het schuimpoortsysteem gegoten. Het metaal gaat verder met het vullen van de hele holte, waarbij tegelijkertijd het schuimpatroon wordt verdampt en vervangen. De gietsnelheid en temperatuur moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat het schuim met een optimale snelheid ontleedt zonder defecten te veroorzaken.

6. Koeling en shake-out: Nadat het gieten voltooid is, laat men het gesmolten metaal stollen en afkoelen in de zandvorm. De kolf wordt vervolgens omgekeerd en het zand wordt weggetrild van het nu vaste metalen gietcluster. Vanwege de ongebonden aard van het zand stroomt het gemakkelijk weg van het gietstuk en kan het worden gekoeld en hergebruikt voor volgende mallen.

7. Afwerking: De laatste stap bestaat uit het verwijderen van de gegoten onderdelen uit het poortsysteem met behulp van snijgereedschappen zoals lintzagen of slijpstenen. Kleine afwerkingsbewerkingen, zoals licht slijpen of kogelstralen, kunnen worden uitgevoerd om de uiteindelijk gespecificeerde afmetingen en oppervlaktekwaliteit te bereiken.

Lost Foam Casting biedt aanzienlijke voordelen voor het vervaardigen van complexe componenten met interne doorgangen, ingewikkelde geometrieën en verminderde bewerkingsbehoeften. Het succes ervan hangt af van een nauwgezette controle bij elke stap, van patroonkwaliteit tot zandverdichting en gietparameters. Als gevolg hiervan blijft Lost Foam Casting een essentieel en efficiënt proces in de moderne metaalbewerking.