Найти в Дзене
print.3d-fab

Практический опыт настройки технологии литья нержавеющей стали в полимерно-песчаные формы, произведённые на 3D принтере. Сплав 12Х18Н9ТЛ

Принцип 3D печати смолой по песку: Binder Jetting – технология струйной печати смолой по песку • Аналогично печати на струйном принтере, • Вместо чернил фурановая смола. • Из-за бОльшей вязкости более сложная система подачи чернил (смолы) • Вместо бумаги – слой песка, смешанного с катализатором (кислотой); • При начале печати дно бункера поднимается • Укладывается выравнивающая подушка песка • Наносится изображение • Стол опускается на 1 шаг (0,3 или 0,5 мм) • Наносится слой песка • Наносится следующее изображение • Процесс повторяется • Достоинства технологии: • Самая быстрая и дешёвая 3Д технология • Формы готовы к заливке сразу после очистки • Достаточная точность для литья • Возможность объединять стержни и формы • Уменьшение металлоёмкости отливок • Легко встраивается в текущие производственные процессы • 100% повторяемость, стабильные параметры прочности и газопроницаемости • Недостатки технологии: • Повышенная газотворность • Пониженная газопроницаемость • Ограниченный спектр
Оглавление

Принцип 3D печати смолой по песку:

Принцип 3Д печати песком
Принцип 3Д печати песком

Binder Jetting – технология струйной печати смолой по песку

• Аналогично печати на струйном принтере,

• Вместо чернил фурановая смола.

• Из-за бОльшей вязкости более сложная система подачи чернил (смолы)

• Вместо бумаги – слой песка, смешанного с катализатором (кислотой);

• При начале печати дно бункера поднимается

• Укладывается выравнивающая подушка песка

• Наносится изображение

• Стол опускается на 1 шаг (0,3 или 0,5 мм)

• Наносится слой песка

• Наносится следующее изображение

• Процесс повторяется

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ

Принцип печати песком по этапам
Принцип печати песком по этапам

Достоинства технологии:

• Самая быстрая и дешёвая 3Д технология

• Формы готовы к заливке сразу после очистки

• Достаточная точность для литья

• Возможность объединять стержни и формы

• Уменьшение металлоёмкости отливок

• Легко встраивается в текущие производственные процессы

• 100% повторяемость, стабильные параметры прочности и газопроницаемости

Недостатки технологии:

• Повышенная газотворность

• Пониженная газопроницаемость

• Ограниченный спектр материалов

• Большие капитальные затраты

• Недостаточная для серийного производства производительность

-3
-4
Песчаный 3Д принтер
Песчаный 3Д принтер
Бункеры с песком
Бункеры с песком

Площадь рабочей зоны 150 м2:

• 100 м2 цех

• 30 м2 склад

• 20 м2 офис

Технические характеристики:

• Размеры бункера печати 1200х1000х600 мм

• Время печати бункера - 10 часов

• Энергопотребление – 30 кВт, 380В, 3 фазы

• Разрешение по Z – 0,3 или 0,5 мм

• Свой компрессор для пневматики

• Влажность в помещении < 40%

• Приточно-вытяжная вентиляция

• Локальная вытяжка из принтера и миксера

• Полностью автоматический процесс печати

• Механизированная загрузка песка и выгрузка форм

• Ручная заправка рабочих жидкостей

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ ОТЛИВКИ «РАЗМОЛЬНАЯ ЁМКОСТЬ»

Вид отливки, полученной по технологии ЛВМ
Вид отливки, полученной по технологии ЛВМ
Вид готового изделия
Вид готового изделия

ПОЛУЧИТЬ МЕТОДОМ ГРАВИТАЦИОННОГО ЛИТЬЯ В ПОЛИМЕРНО-ПЕСЧАНЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ, ПРОИЗВЕДЁННЫЕ МЕТОДОМ 3D ПЕЧАТИ, ОТЛИВКИ КАЧЕСТВА НЕ ХУЖЕ, ЧЕМ ПРИ ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

• Сплав для отливки - 12Х18Н9ТЛ

• Зубцы отливки не должны требовать механической обработки

ПРОБЛЕМНОЕ ПОЛЕ

Газовые дефекты при литье жаропрочной стали
Газовые дефекты при литье жаропрочной стали

• БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО ГАЗОВЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ЛИТЬЕ НЕРЖАВЕЮЩИХ И ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ:

• Из-за использования более мелкой фракции песка газопроницаемость формы понижена

• Особенность технологии – повышенное содержание смолы в форме, что влечёт повышенное газовыделение

ВАРИАНТЫ РЕШЕНИЙ:

  1. Улучшение газопроницаемости стенок формы и стержня закладкой выпоров \ газоотводных каналов на этапе проектирования
  2. Подбор антипригарного покрытия

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТ 1:

Оценка технологий улучшения газопроницаемости форм с антипригарным покрытием на базе цирконового песка

Изготовлены 3 варианта формы :

  1. Сплошная,
Сплошная
Сплошная

2. С опустошениями стержневой части,

Опустошение стержня
Опустошение стержня

3. С опустошениями и горизонтальными \ вертикальными газоотводными каналами диаметром 1 мм

Опустошение и газоотводные ганалы ф1 мм
Опустошение и газоотводные ганалы ф1 мм

Все формы окрашены противопригарным покрытием Zirkofluid 6672

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТ ЭКСПЕРИМЕНТА 1.

Все три варианта форм показали негодный результат

  1. Обширные газовые дефекты по всей поверхности
  2. Дефекты, связанные с конфигурацией ЛПС – наплывы, непроливы и спайки

Для выявления корневой причины принято решение скорректировать ЛПС

Газовые дефекты, непроливы и спайки
Газовые дефекты, непроливы и спайки

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТ 2

Оценка влияния на газопроницаемость формы каналов сечением 2 мм с покраской антипригарным покрытием на базе цирконового песка

Разрез формы с каналами ф2 мм
Разрез формы с каналами ф2 мм

  1. Изменена ЛПС, добавлено 6 выпоров в шлакоуловитель
  2. Газоотводные каналы увеличенного диаметра – ф2 мм
  3. Антипригарное покрытие сменено на Zirkofluid 1219Б, окраска кистью

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТ ЭКСПЕРИМЕНТА 2

Характер дефектов изменился
Характер дефектов изменился

  1. Из шести выпоров сработало два
  2. Характер газовых дефектов изменился, но отливка негодная

Решено:

• увеличить поверхность газоотвода

• Разместить газоотвод в трёх направлениях

• Убрать неработающие выпоры

• Изменить технологию покраски

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТ 3

Оценка газопроницаемости формы с каналами диаметром 3 мм в трёх направлениях и с окраской пневмокраскопультом.

Разрез формы с каналами в трёх осях
Разрез формы с каналами в трёх осях

  1. Количество выпоров уменьшено до двух
  2. Размер газоотводных каналов увеличен до ф3 мм
  3. Каналы продуты воздухом, но не насквозь
  4. Каналы размещены по осям XYZ
  5. Окраска поверхности пневмокраскопультом
  6. Антипригарное покрытие Zirkofluid 1219Б

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТ ЭКСПЕРИМЕНТА 3

Газовых дефектов нет, структура поверхности повторяет структуру формы
Газовых дефектов нет, структура поверхности повторяет структуру формы

  1. Газовых дефектов нет
  2. Структура поверхности отливки повторяет структуру поверхности формы
  3. Дефекты литья только под литниками – следы размыва зубцов

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТ 4

Оценка достаточности только вертикальных каналов и тестирование трёх вариантов антипригарных покрытий

Разрез формы с вертикальными каналами
Разрез формы с вертикальными каналами

  1. Доработаны литники – ввод заужен в 2 раза
  2. Каналы ф3 мм расположены только вертикально
  3. Антипригарное покрытие Zirkofluid 1219Б
  4. Окраска поверхности пневмокраскопультом

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТ ЭКСПЕРИМЕНТА 4

Газовых дефектов нет, структура поверхности повторяет поверхность формы
Газовых дефектов нет, структура поверхности повторяет поверхность формы

  1. Газовых дефектов нет
  2. Структура поверхности отливки повторяет структуру поверхности формы
  3. Антипригарное покрытие Zirkofluid 1219Б подходит для литья жаропрочных и нержавеющих сталей

ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 5

Формы окрашенные алюмосиликатами и оксидом алюминия
Формы окрашенные алюмосиликатами и оксидом алюминия

  1. Форма с опустошениями окраска составом Metcast-03(Э) на основе комплекса алюмосиликатов (Al2O3 - 58%, SiC - 22%, AlSi2O6 - 8%, C19H24O2 – 12%)
  2. Форма с опустошениями и газоотводными каналами, окраска составом Metcast-03(U) на основе оксида алюминия (Al2O3)

ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ РЕЗУЛЬТАТ ЭКСПЕРИМЕНТА 5

Структура поверхности формы и отливки
Структура поверхности формы и отливки

  1. Газовых дефектов нет
  2. Структура поверхности соотвествует структуре формы
  3. Покрытие Metcast-03(U) подходит для литья нержавеющих и жаропрочных сталей

ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ РЕЗУЛЬТАТ ЭКСПЕРИМЕНТА 5

Структура поверхности формы и отливки
Структура поверхности формы и отливки

  1. Газовых дефектов нет
  2. Структура поверхности соответствует структуре формы
  3. Покрытие Metcast-03(Э) подходит для литья нержавеющих и жаропрочных сталей

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

-23
-24