Longsheng

Metal Casting es una artesanía antigua que aún ocupa una posición importante en la industria moderna. Se favorece la fundición de yeso debido a sus ventajas únicas. Los materiales de yeso son indispensables en la fundición de metales, lo que afecta la calidad del moldeo de fundición, la eficiencia de producción y el control de costos. La tecnología de fundición de yeso se originó en la civilización mesopotámica en 4000 a. C. Se ha desarrollado enormemente después de la revolución industrial. Ahora se usa en campos de fundición de alta precisión, como reproducción de arte, fabricación de joyas y aeroespacial. Se ha formado un sistema de proceso completo, y la selección de materiales de yeso es el enlace central.
Este artículo analizará de manera integral el yeso de fundición de alta temperatura (también conocido como yeso calcinado de alta temperatura o yeso cerámico) es un material de yeso especialmente tratado. Sus características únicas se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:

1. Proceso de calcinación de alta temperatura
Calcinación a una temperatura alta de aproximadamente 800 ° C a 1000 ° C deshidratados por completo de yeso de dihidrato (CASO₄ · 2H₂O) y la convierte en yeso anhídrico (caso₄). Al mismo tiempo, la estructura cristalina es más estable y la resistencia al calor se mejora significativamente.

2. Excelente Resistencia de alta temperatura
Puede resistir altas temperaturas superiores a 500 ° C (el yeso ordinario es solo de 100 ° C), adecuado para entornos de alta temperatura como , para evitar grietas o deformación del modelo.

3. La tasa de expansión de baja y la alta precisión
El coeficiente de expansión térmica de yeso después del tratamiento de alta temperatura es extremadamente baja, lo que puede mantener la estabilidad dimensional del molde, garantizar el alto grado de restauración detallada de la fundición, y es adecuada para Casting de precisión .

4. resistencia a la resistencia y abrasión
La densificación de la estructura cristalina hace que su resistencia compresiva y flexural sea significativamente mayor que la de yeso ordinario , y puede resistir la fuerza de impacto de la fuerza de Molten y el metal repitido y el desgarrador de metales repetidos.

5. La porosidad baja y la baja absorción de humedad
La calcinación de alta temperatura reduce la porosidad interna, reduce la absorción de agua y evita la pérdida de resistencia debido a la absorción de humedad o los defectos de porosidad durante la fundición de metal.

6. CIELLOS DE APLICACIÓN
Se usa principalmente en Casting de inversión en aeroespace, joyas, artes y otros campos, así como una fabricación de cerámica de cerámica a alta temperatura.

En comparación con el yeso ordinario: el yeso fundido ordinario (yeso semi-acuoso β) tiene poca resistencia al calor y baja resistencia, mientras que el yeso de alta temperatura logra un salto cualitativo en el rendimiento a través de la deshidratación exhaustiva y la reconstrucción de cristales.

¿Cómo difieren los yesos de fundición de inversión de las fórmulas de fundición de arena?

La fórmula Las diferencias entre el yeso de fundición de inversión y el yeso de fundición de arena se reflejan principalmente en rellenos refractarios, tipos de yeso, aditivos e indicadores de rendimiento. La comparación específica es la siguiente:

1. Composición de laforma y diferencias de material

ingredientes/características	yeso de fundición de inversión	yeso de fundición de arena
rellenos refractarios principales	polvo de circón (más del 45%, zrsio₄ de alta pureza)	arena de cuarzo (60-70%, contenido sio₂ ≥95%)
yeso matriz	yeso modificado con fosfato (buena estabilidad de alta temperatura)	yeso α-hemihidrato (tipo de resistencia convencional o de alta resistencia)
Aditivos	ácido bórico (temperatura de sinterización más baja), polvo de sílice (densidad de mejora)	bentonita (mejorar la permeabilidad del aire), sulfonato de madera (unión)
Binder	carpeta de cerámica a alta temperatura (como Silica Sol)	autoinforme de yeso, una pequeña cantidad de carpeta orgánica auxiliar

2. Comparación de especificaciones clave de rendimiento

Indicadores de rendimiento	yeso de fundición de inversión	yeso de fundición de arena
temperatura refractaria	≥1600 ° C (el polvo de circón es resistente a altas temperaturas)	≤1200 ° C (efectuado por la temperatura de cambio de fase de la arena de cuarzo)
coeficiente de expansión lineal	＜ 0.15% (prueba de 800 ° C, baja expansión)	0.3-0.5% (el cuarzo se expande significativamente a altas temperaturas)
resistencia a la compresión	≥25mpa (JIS R5201 Fireproof Grado A)	≥15mpa (EN 13245 estándar)
Permeabilidad del aire	bajo (estructura densa, debe ser regulada por aditivos)	High (la arena de cuarzo tiene una porosidad naturalmente alta)
acabado de superficie	Ra≤1.6 μm (adecuado para la fundición de precisión)	ra≥3.2μm (rugosidad más alta)

3. Análisis de las diferencias centrales

rellenos refractarios:

• Polvo de circón (resistencia a alta temperatura, baja expansión) se usa en la fundición de inversión , mientras que la arena de cuarzo (bajo costo pero fácil de cambiar de fase a alta temperatura) en fundición de arena.
• La arena de cuarzo sufre una transición de fase de cuarzo β → α a 573 ° C, con un aumento repentino de 1.4% en volumen, lo que lleva al riesgo de agrietamiento del molde de arena.

Tipo de yeso:

• El yeso de inversión se modifica con fosfato para mejorar la resistencia al calor (evitando la descomposición de yeso a altas temperaturas); El yeso de arena se basa en la resistencia inicial del yeso α-hemihidrato.

Escenarios de aplicación:

• El yeso de inversión se utiliza para piezas de precisión de paredes delgadas (como cuchillas de aviación y joyas), y el yeso de arena es adecuado para piezas grandes procesadas en bruto (como piezas de hierro fundido).

4. Ejemplos de recetas típicas

yeso de fundición de inversión:

• Polvo de circón 45% fosfateplaster35% en polvo de sílice 15% ácido bórico 5%
  (nota: se requiere agitación para reducir las burbujas de aire)

yeso de fundición de arena :

• arena de cuarzo 65% α-semi-hidratatplaster30% bentonita 5%
  (nota: la proporción de agua agregada suele ser 30-35%)

¿Por qué agregar carburo de silicio al yeso de aluminio?

La adición de carburo de silicio (SIC) al yeso de fundición de aluminio se basa principalmente en sus propiedades físicas y químicas para Optimizar el proceso de fundición . Las razones y efectos específicos son los siguientes:

1. Función de coro: mejorar la conductividad térmica

Comparación de conductividad térmica:

• La conductividad térmica del yeso puro es solo de aproximadamente 0.5 w/m · k, mientras que después de agregar 15-20% de carburo de silicio (200 malla), la conductividad térmica aumenta a 2.8 W/m · K (estándar de prueba ASTM D5470).

Eficiencia de solidificación:

• Alta conductividad térmica acelera la transferencia de calor del líquido de aluminio. El tiempo de solidificación de La fundición de aleación de aluminio S se acorta en el 22%, el riesgo de engrosamiento de grano se reduce, y las propiedades mecánicas se mejoran (como el 10-15% del aumento en la resistencia de TENSIL).

2. Mecanismo de acción de Key

dimensiones funcionales	Descripción del principio
Mejora de la conducción de calor	SiC tiene una estructura cristalina densa y una alta eficiencia de transferencia de calor de fonón, que puede eliminar rápidamente el calor del líquido de aluminio y evitar el sobrecalentamiento local.
coincidencia de expansión térmica	coeficiente de expansión lineal SiC (4.0 × 10⁻⁶/° C) está cerca de la aleación de aluminio (23 × 10⁻⁶/° C), reduciendo las grietas de tensión de fundición de moho.
Mejora de la resistencia al desgaste	dureza SiC (Mohs 9.5) mejora la capacidad de la superficie del molde para resistir la erosión líquida de aluminio y extiende la vida útil del moho (aproximadamente 30%).

3. Tecnología de control de efectos secundarios

Tratamiento de antioxidación:

• Agregue el ácido bórico al 0,5% (H₃bo₃) para formar una película de vidrio de borosilicato a alta temperatura, inhibir la oxidación SIC (4SIC + 3O₂ → 2SIO₂ + 4C), y evite defectos de burbujas de CO.

Control de pH:

• Mantenga el valor de pH de la suspensión en 9.5-10.2 (entorno alcalino) para evitar la reacción de corrosión ácida entre SIC y yeso (CASO₄).

4. Datos de aplicación reales

Tasa de defectos de fundición:

• La porosidad de la superficie es de aproximadamente 5% cuando no se agrega SIC, y cae a 1.2% después de agregar (porque la velocidad de solidificación se acelera para inhibir la retención de gases).

acabado superficial:

• SIC refina la microestructura de yeso, y el La rugosidad de la superficie de la fundición se mejora de RA 6.3 μm a RA 3.2μm .

5. Comparación con otros rellenos

aditivo	conductividad térmica (w/m · k)	Resistencia a la erosión del aluminio	costo (yuan/kg)
carburo de silicio (sic)	2.8	★★★★★	25-30
óxido de aluminio (al₂o₃)	1.2	★★★ ☆☆	15-20
grafito (c)	5.0	★★ ☆☆☆	10-15

sic tiene el mejor equilibrio entre la conductividad térmica, la estabilidad y el costo químico, y es un ideal aditivo para yeso de aluminio .

.

¿Cómo optimizar la permeabilidad del moho de yeso sin sacrificar la fuerza?

Optimizar la permeabilidad del aire sin sacrificar la resistencia de los moldes de yeso requiere una sinergia de modificación de material, control de procesos y diseño estructural. Así es como funciona:

Optimización del material: controla la generación de porosidad

(1) Adición precisa del agente de espuma

• Se usa la selección del agente de soplado: se usa dodecil sulfato de sodio (SDS) (0.3-0.5%), y su estructura molecular (c₁₂h₂₅so₄na) forma microburbujas uniformes (50-200 μm de diámetro) en la sorber.
• Mecanismo de acción: SDS reduce la tensión superficial del líquido, y las burbujas se distribuyen de manera estable en la matriz de enlucido, evitando la pérdida de resistencia causada por la porosidad local excesiva (cuando la velocidad de burbuja medida es <3%, la resistencia no disminuye significativamente).
. .

(2) Compuesto de fibra reforzada

• Tipo de fibra: agregue 0.1-0.2% de fibra de vidrio (longitud 3 mm) o nanofibra de celulosa para compensar la pérdida de resistencia causada por la espuma por el puente de fibra.
• Comparación de datos: cuando no se agrega fibra, la fuerza disminuye en aproximadamente un 15% después de la espuma y la tasa de retención de resistencia después de la adición> 95%.

2. Control del proceso: agitación y curado

(1) Parámetros de agitación de vacío

• Vacú: -0.08 MPa (presión absoluta sobre 0.02 MPa), bajo esta condición, la expansión de la burbuja es controlable y se evita la fusión excesiva.
• Velocidad de agitación: 300-400 rpm (agitador de paletas) para asegurarse de que el agente de soplado esté disperso uniformemente, pero no sacudirá y destruirá la estructura de la burbuja.

(2) Optimización de las condiciones de curado

• Temperatura de secado: calentamiento por fase (40 ° C → 60 ° C → 80 ° C) evita que la superficie se endurezca y selle los poros demasiado rápido.
• Control de humedad: la humedad relativa es del 50-60%, lo que ralentiza la tasa de evaporación del agua y reduce las microcracks.

3. Diseño estructural: estructura de agujeros graduados

• Porosidad macroscópica: los canales direccionales (tamaño de poro de 0.5-1 mm) se introducen a través de la impresión 3D o el revestimiento de moho para mejorar la eficiencia de la ruta de permeación de gas.
• Microporosidad: los microporos (<200 μm) generados por el agente de soplado actúan como nodos de ósmosis auxiliar para formar A a través de la red.
• MEJORA DE ARRESA: La estructura graduada mejora la permeabilidad del aire en más del 50% (prueba ASTM C577) mientras se mantiene una resistencia a la compresión de 12 MPa (estándar EN 13245).

4. Datos de verificación de rendimiento

índice	yeso tradicional	yeso optimizado	Estándar de prueba
permeabilidad al aire (cm³/min)	20	30 （+50%）	ASTM C577
resistencia a la compresión （MPA）	12	12 （mismo）	en 13245
porosidad （%）	15	25 （aumento controlable）	ISO 5017

5. Puntos clave

• Riesgo de agente de espuma excesiva: agregar más del 0.7% de SDS hará que las burbujas se fusionen y la fuerza disminuya en más del 30%.
• Control de orientación de fibra: las fibras distribuidas al azar son mejores que la disposición direccional, lo que puede causar anisotropía de permeabilidad.
• Balance económico: el costo total aumenta en aproximadamente un 8-10%, pero la vida útil del moho se extiende en un 20% (debido a una mejora de la permeabilidad del aire y la reducción de la agrietamiento del estrés térmico).

.

¿Por qué combinar silicona con yeso para geometrías complejas?

El propósito de combinar silicona y yeso para hacer moldes compuestos es para dar a los detalles completos de los detalles complementarios de los dos materiales. Las siguientes son las razones y puntos técnicos específicos:

1.sole las limitaciones de un solo material

material	Ventajas	Desventajas	Mejoras después de agravar
yeso	alta resistencia, alta resistencia a la temperatura, bajo costo	alta fragilidad, difícil de desmoldarse de estructura compleja	yeso como esqueleto de soporte para garantizar la resistencia general
silicona	alta elasticidad, replicación de texturas finas	pobre resistencia a la temperatura (<200 ° C)	la silicona como una capa de cavidad para replicar con precisión los detalles

2. Las ventajas del núcleo de los moldes compuestos

(1) Capacidad de replicación de ultra alta precisión

Parámetros de capa de silicona:

• El grosor es de 2 mm (tierra a 40 dureza), la fluidez es buena y puede llenarse con texturas de 50 μm (como patrones de joyería, estructuras biomiméticas).
• La tasa de contracción de curado es <0.1%, y la estabilidad dimensional es de ± 0.02 mm (excediendo con creces el ± 0.1 mm de yeso puro).

Caso:
En la fundición de colgantes de oro de 18 quilates, la textura de 50 μm (por ejemplo, detalles de plumas) reproducida por el molde compuesto es 95% completa, mientras que el molde de yeso puro solo puede retener al 30%.

(2) Diseño de desmoldado geométrico complejo

• Optimización del ángulo de borrador: la elasticidad de silicona permite un ángulo de borrador mínimo de 45 ° (60 ° ≥ y yeso puro, adecuado para los subsidios, estructuras holectas (eg.
• Tecnología de liberación: la pulverización de un recubrimiento de liberación de nano (por ejemplo, solución modificada de PTFE) reduce el coeficiente de fricción a <0.1 y reduce la fuerza del desmoldeo en un 70%.

(3) Sinergia entre fuerza y ​​flexibilidad

• Distribución de carga: La cáscara de yeso está sujeta a una presión de fundición al 90% (como el impacto de 10 mPa de la inyección de aleación de aluminio), y la cavidad inneradora de silicona dispersa el estrés local para evitar grietas.
• Comparación de la vida útil: el molde compuesto se puede reutilizar más de 50 veces (solo 5-10 veces para el molde de silicona puro y los bordes frágiles para el molde de yeso puro).

3. Escenarios de aplicación típicos

• Jewelry Casting : Patrones complejos (por ejemplo, Van Cleef & Arpels de cuatro hojas de texturas de tréboles), y la silicona es reemplazada con la silicona de la silicona.
• Medical Devices:The porous structure of the cast titanium alloy bone nail (hole diameter 100-200μm), the silica gel is precisely molded, and the gypsum ensures that the sintering is not deformado.
• Escultura artística: detalles curvos (por ejemplo, cabello, pliegues) de estatuas de resina/bronce sin residuos después del desmoldeo.

4. Parámetros de clave de proceso

Proceso	requisitos de parámetros	función
Casting de silicona	desgasificación de vacío (-0.1mpa, mantén por 5min)	Elimine las burbujas y evite los agujeros de superficie
compuesto de yeso	Relación de cemento de agua de yesco de yeso 0.28: 1 (EN 13245 estándar)	Asegúrese de la resistencia de la carcasa ≥ 20mpa
Condiciones de curado	silicona 25 ° C × 24h + yeso 40 ° C × 12h	Curado en capas para evitar el pelado de interfaz
TRATAMIENTO DE DISMOLTA	Agente de liberación rocía 3 μm de espesor (proceso de pulverización electrostática)	Reduzca la adhesión de fundición de silicona

5. Análisis económico

• Comparación de costos: el costo de los mohos compuestos es 40% más bajo que el de los moldes de silicona puro (ahorrando la cantidad de silicona utilizada) y un 20% más alto que el de los moldes de yeso puro (pero la tasa de chatarra se reduce del 15% al ​​3%).
• Mejora de la eficiencia: el tiempo de desmoldado se reduce a 5 segundos (1-2 minutos para yeso puro con curación mecánica).

moho compuesto de plastre de silicona a través del diseño de "rigidez y flexibilidad":

• Silicone realiza la reproducción de nivel de micrones y el desarrollo de estructuras complejas;
• Plaste rprovide la estabilidad y la economía de alta temperatura.
  Esta combinación es especialmente adecuada para campos que requieren precisión, complejidad geométrica y costos de producción en masa (como joyas de alta gama, piezas de ingeniería de precisión), y es una actualización revolucionaria de moldes de una sola materia tradicional.

Resumen

en Casting de metal , la elección de yeso está directamente relacionada con la precisión, la calidad de la superficie y la vida del moho de la fundición. α-hemihidrateplaster se ha convertido en la corriente principal debido a su alta resistencia, baja tasa de expansión y excelente estabilidad térmica, y la alta resistencia a la temperatura (por encima de 1600 ° C) puede mejorarse aún más agregando rellenos refractarios como polvo de circón y carburo de silicio.

para Casas de alta precisión (como las partes de aleación de titanio de aviación), se requieren moldes de silicone-plaster de fosfato modificados para equilibrar la fuerza de la fuerza y ​​las capacidades de reproducción de detalles. En el futuro, con la integración de la nanomodificación y Tecnología de impresión 3D , los moldes de fundición basados ​​en yeso evolucionarán hacia una mayor eficiencia y un costo más bajo, y continuarán promover el desarrollo de la fabricación de metal de precisión.

descargo de responsabilidad

El contenido de esta página es solo para fines informativos. ls series No hay representaciones o garantías de ningún tipo, expresas o implícitas, se hacen sobre la precisión, completitud o validez de la información. No se debe inferir que los parámetros de rendimiento, tolerancias geométricas, características de diseño específicas, calidad y tipo de material o mano de obra que el proveedor o fabricante de terceros proporcionará a través de la red Longsheng. Esta es responsabilidad del comprador solicite una cita para piezas Para determinar los requisitos específicos para estas partes. Póngase en contacto con nosotros.

LS Team

ls es una empresa líder de la industria Enfoque en soluciones de fabricación personalizadas. Con más de 20 años de experiencia atendiendo a más de 5,000 clientes, nos centramos en la alta precisión CNC Meckining , Semátil href = "https://lsrpf.com/3d-printing"> 3d Impresión , moldura de inyección , Nuestra fábrica está equipada con más de 100 centros de mecanizado de 5 ejes de última generación y está certificado ISO 9001: 2015. Proporcionamos soluciones de fabricación rápidas, eficientes y de alta calidad a los clientes en más de 150 países de todo el mundo. Ya sea que se trate de una producción de bajo volumen o personalización masiva, podemos satisfacer sus necesidades con la entrega más rápida dentro de las 24 horas. Elija LS Technology Significa elegir eficiencia, calidad y profesionalismo.
Para obtener más información, visite nuestro sitio web: www.lsrpf.com

<<

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es el mejor yeso?

En aplicaciones industriales, el yeso de α-hemihidrato (α-CASO₄ · 0.5H₂O) se reconoce como la mejor opción debido a sus ventajas de rendimiento únicas. Este yeso hecho por autoclave de alta presión, y los cristales son una estructura columnar densa y densa, lo que hace que su resistencia a la compresión (25-40MPA) sea mucho mayor que la del yeso β ordinario (8-15MPa), y al mismo tiempo tiene una tasa de absorción de agua más baja (<5%) y un acabado superficial más fino (AR hasta 1.6 μm). En el campo de la fundición de precisión, como Casting de inversión de cuchillas o joyas de turbina aeroespaciales , el yeso α puede reproducir perfectamente los detalles hasta 20 μm y mantener un estabilidad de dimensión (coeficiente de expansión a un lineal <0.1%). temperaturas. Además, después de ser modificado por nano alúmina o agente de acoplamiento de silano, su resistencia al desgaste y resistencia a la humedad se pueden mejorar aún más para satisfacer las necesidades de condiciones de trabajo extremas.

2. ¿Se puede usar yeso en metal?

El yeso no solo se usa para la fundición de metal, sino que también juega un papel clave en la industria moderna . Tomando la fundición de aleación de aluminio como ejemplo, es necesario usar yeso modificado con fosfato mezclado con polvo de circón (ZRSIO₄) (que representa el 40-50%) para que la refractaria del moho exceda los 1600 ° C y evite la penetración de aluminio fundido. Para las superalloys (por ejemplo, superlarilo de níquel), se introduce carburo de silicio (SIC) (15-20%) para mejorar la conductividad térmica, combinada con un proceso de sinterización protegido por nitrógeno (contenido de oxígeno <500ppm) para evitar el agrietamiento del moho. La última investigación muestra que los compuestos a base de yeso de impresión 3D (por ejemplo, resinas fenólicas de yeso) pueden fabricar directamente los moldes de fundición de turbina con canales de enfriamiento, acortando el ciclo tradicional de molde de 6 semanas a 72 horas e interrumpir el proceso tradicional de fundición de metal.

3. ¿Qué se usa para la fundición de metal?

El campo de la fundición de metal se basa principalmente en sistemas de yesos especiales de ingeniería : (1) Casting de inversiones: el uso de materiales de Silica Sol-plaster Composite (Zircon Powder 45% α de yeso 35%),, a través de la rastilla de la altura de Silica (burbujas de burbujas (burbujas (burbujas de burbujas (burbujas (burbujas (burbuje <1%) Para lograr la precisión de la superficie de 0.8 μm, que se usa típicamente en las cuchillas de cristal de un solo motor aerodinámico. (2) Casting de arena: yeso reforzado con arena de cuarzo (70% de yeso α SIO₂ 25%), agregando bentonita (5%) para mejorar la permeabilidad del aire, utilizada para fundiciones de hierro grandes (como bases de máquinas herramienta), resistencia a la compresión ≥ 15MPA (EN 13245 estándar). (3) Asistencia de fundición a muerte: en la aleación de aluminio en la fundición de troquel, el yeso modificado con nano-graphito (conductividad térmica 3.5W/m · k) se usa como un molde de transición, que puede resistir el impacto de aluminio fundido de 800 ° C y reducir la cantidad de agente de liberación en un 60%.

4. ¿Para qué se usa el yeso?

El uso de yeso abarca una serie de campos de alta tecnología: (1) fundición industrial: como material central de fundición de inversión, produce componentes de precisión como las cuchillas de turbina y las articulaciones artificiales, y el 70% de las fundiciones de aleación de titanio del mundo se basan en el proceso de yeso. (2) Tecnología de edificios: se usa yeso autosavemento (éter de celulosa de yeso β) para la nivelación de calentamiento de piso, con una conductividad térmica de 0.2W/m · k, que es 30% más de ahorro de energía que los materiales a base de cemento. (3) Biomedicina: el yeso semi-hidrentado α (grado médico) se usa para la fijación ortopédica, y su estructura microporosa (tamaño de poro 50-100 μm) promueve el crecimiento de las células óseas, y el ciclo de degradación está en paso con la cicatrización ósea. (4) Reproducción del arte: a través de la tecnología de molde de yeso de impresión de escaneo digital-3D, los detalles de las reliquias culturales (como la ornamentación de bronce) se pueden reproducir 1: 1 con una precisión de ± 0.01 mm. En la actualidad, Los materiales funcionales basados ​​en yeso (como el yeso de almacenamiento de energía de cambio de fase) están promoviendo sus avances de aplicaciones en el campo de la nueva energía.