В последние годы аддитивное производство (AM) песчаных стержней и форм привлекает внимание многих литейных предприятий благодаря уникальной способности процесса формировать стержни таких форм, которые не могут быть изготовлены с использованием традиционных технологий изготовления стержней. Это осуществляется с помощью процесса, называемого «струйное связывание»: реакционноспособная смола, чаще всего связующее на основе фурфурилового спирта (FА), разработанное для применения, наносится на подложку. Субтракт, как правило, представляет собой кварцевый песок, который был предварительно обработан кислотным катализатором, но это может быть ряд других материалов, используемых в металлообработке, таких как циркон и синтетическая керамика.
Связующее на основе FА аналогично более общеизвестному фурановому связующему используемому в процессе no-bake (литье в ХТС), которое отверждается с использованием сульфоновой кислоты, обычно толуолсульфоновой кислоты в воде. Как только связующее вступает в контакт с катализатором, оно отверждается во многом таким же образом, как это происходит в литейном цехе при no-bake process.
Cлой, предварительно обработанной подложки, равномерно распределяется по фиксированному пространству, обычно называемому «сборочной коробкой». Размеры сборных коробок могут варьироваться от 300 x 200 x 150 мм до 4000 x 2000 x 1000 мм. Толщина слоя предварительно обработанной подложки варьируется, но обычно она составляет около 0,3 мм.
Затем печатающая головка, использующая технологию, аналогичную обычным струйным принтерам, «набрасывает» реактивное связующее на песок. Но обратите внимание, что именно способ, которым связующее наносится на слой песка, делает процесс уникальным. Фактическая геометрия детали создается печатающей головкой, распыляющей связующее только на слой песка требуемой формы. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет создана окончательная геометрия 3D детали.
Преимущества этого процесса общеизвестны: сложность детали при литье может быть намного больше, чем при обычном литье в песчаные формы, потому что потребность в черновой и разделительной линиях значительно снижается; могут быть созданы более сложные формы; несколько стержней могут быть объединены в один; и несколько различных геометрий стержня могут быть объединены в объем сборки. Это лишь некоторые из преимуществ.
Есть и некоторые недостатки: сборочная коробка для пескоструйных стержней и форм для струйной связки состоит из подложки, как связанной, так и несвязанной. Как только процесс печати завершен, удаление основных форм из пространства сборки может занять много времени и быть детальным. С отвержденными формами нужно обращаться осторожно, а несвязанный песок тщательно чистить щеткой или пылесосить от детали.
Несмотря на то, что формы и геометрия сердцевины отверждаются, некоторые из реакционноспособного фуранового связующего могут мигрировать от желаемой геометрии и также отверждаться, создавая «липкий» песок, который труднее удалить из детали и, безусловно, труднее удалить, чем полностью неотвержденный песок.
Описанный выше способ с использованием фурана является наиболее часто используемым связующим / катализатором, используемым в США. По сравнению с другими известными в Европе процессами, такими как прямое коронирование и прямой силикатный фуран с сопряженным сопряжением, отверждается после завершения процесса печати. Хотя прочность будет увеличиваться с течением времени, формы могут быть обработаны. Процесс прямого коронирования требует разработки пригодной для использования «сырой» или неотвержденной прочности, достаточной для извлечения деталей, с последующим отверждением для достижения полезных прочностей для литья.
Несколько независимых поставщиков литейных связующих разработали специально разработанные фурановые связующие для работы в процессе струйной обработки. Совершенно разные физические и химические свойства необходимы для успешной работы в процессе струи. Такие характеристики, как динамическая вязкость и поверхностное натяжение, являются критическими характеристиками, которые необходимо тщательно контролировать.
Эти коммерчески доступные связующие вещества и катализаторы находятся на уровне эквивалентности тем, которые поставляются производителями оборудования. Однако следует соблюдать осторожность в отношении гарантийных требований OEM, когда они заменяют любые расходные материалы, используемые для 3D-печати.
Экономическая жизнеспособность песчаной 3D-печати отчасти зависит от производительности, которая в основном определяется скоростью печати самого принтера. Но способность быстро извлекать отвержденные стержни и формы очевидным образом влияет на опустошение сборочной коробки и начало следующей печати.
Постоянные усилия по разработке направлены на снижение миграции смолы при одновременном улучшении прозрачности деталей и ускорении извлечения деталей. HA International стремится к обширным исследованиям новых материалов для процесса струйной переплетки.
Справка
HA International (HAI) является дочерней компанией, полностью принадлежащей Hüttenes-Albertus, и обслуживает литейное производство в Северной Америке как крупнейший поставщик продукции для производства стержней / форм. HAI считает, что ее миссия состоит в том, чтобы разрабатывать, производить и продавать высококачественные и технически превосходные литейные продукты и услуги для североамериканской отрасли производства металлоконструкций, в то же время работая экологически ответственным образом, обеспечивая безопасное и выгодное рабочее место для своих сотрудников и прибыльный рост для акционеров.
Автор
Дуг Триновски (Doug Trinowski) — директор отдела специальных проектов HA International, e-mail: Doug.Trinowski@ha-international.com, https://www.ha-international.com
Источник: www.ha-international.com
