Le materie prime per la fusione a cera persa si suddividono in diverse categorie, tra cui materie prime per la realizzazione di modelli, materie prime in sabbia secca, materie prime per il rivestimento e materie prime per la fusione di leghe. Poiché il processo di fusione a cera persa è un progetto complesso, la selezione delle materie prime riveste un'importanza fondamentale. Pertanto, il controllo della qualità e dei parametri delle diverse materie prime è diventato un fattore determinante per il successo o il fallimento della fusione a cera persa.
1. Materiale del modello
Comunemente chiamate perline, le perline utilizzate nella fusione si dividono generalmente in due tipi: perline di polistirene (PS - polistirene) e perline di polimetilmetacrilato (PMMA - polimetilmetacrilato), entrambe materiali polimerici. Esiste anche un polimero PS+PMMA. Per le fusioni di acciaio a basso tenore di carbonio, il carbonio presente nel materiale del modello tende a carbonizzarsi sulla superficie della fusione, causando vari difetti di carbonio. Tra questi, il PS (contenuto di carbonio del 92%), il copolimero PS+PMMA e il PMMA (contenuto di carbonio del 60%) presentano un grado di influenza decrescente sulla carbonizzazione della fusione. Inoltre, la densità del modello è un parametro di controllo importante per le sue emissioni gassose. Le emissioni gassose dei tre materiali sopra menzionati sono, in ordine crescente, PS, copolimero PS+PMMA e PMMA. Allo stesso tempo, la dimensione delle perline deve essere selezionata in base allo spessore della parete della fusione da produrre. In genere, per le fusioni spesse e di grandi dimensioni si utilizzano grani con granulometria più grossolana, mentre per le fusioni a parete sottile si utilizzano grani con granulometria più fine, in modo che la parte più sottile della fusione debba contenere più di tre grani.
Inoltre, il controllo della pre-produzione e della formatura del materiale del modello è fondamentale per il successo della tecnologia. Generalmente, la densità delle microsfere di pre-produzione è controllata a circa 0.024-0.03 g/cm³, e il loro volume è circa 30 volte superiore a quello delle microsfere originali. La densità del modello formato è controllata a circa 0.02-0.025 g/cm³.
2. Sabbia asciutta
Si tratta del materiale di modellazione utilizzato nella fusione a cera persa. Date le caratteristiche di questo processo, la scelta della sabbia secca deve essere correlata al materiale del getto da realizzare. Per le leghe ad alta temperatura si utilizza sabbia secca con maggiore refrattarietà e granulometria più grossolana. Attualmente, la sabbia secca utilizzata è principalmente sabbia di quarzo naturale. È necessario rimuovere le scorie di ferro, la polvere e l'umidità dalla sabbia, e la temperatura di utilizzo non deve superare i 50°C.
3. Rivestimento
È una materia prima indispensabile nella fusione a cera persa. Oggi molte fonderie utilizzano rivestimenti realizzati artigianalmente. La funzione principale del rivestimento è quella di migliorare la resistenza e la rigidità del modello, prevenire danni o deformazioni; isolare il metallo fuso dal getto; rimuovere i prodotti di gassificazione del modello; garantire la qualità superficiale del getto, ecc. Gli aggregati refrattari nel rivestimento a cera persa includono principalmente polvere di zircone, bauxite, polvere di corindone bruno, polvere di quarzo, talco, polvere di mullite, polvere di mica, ecc. La granulometria deve tenere conto sia della prevenzione dell'adesione della sabbia sia della permeabilità all'aria ad alta temperatura. La forma delle particelle contribuisce a migliorare la permeabilità all'aria. Solitamente si seleziona un certo numero di particelle sferiche, che favoriscono la fuoriuscita dei gas dopo la gassificazione del modello o la rimozione dei prodotti liquefatti derivanti dalla decomposizione incompleta del modello.
Controllo della configurazione del rivestimento
Il veicolo del rivestimento per la fusione a cera persa è perlopiù a base d'acqua, il che contribuisce alla tutela dell'ambiente. I suoi adesivi includono principalmente argilla, silicato di sodio, sciroppo, liquido di scarto della cellulosa, lattice bianco, sol di silice, ecc. Nella scelta degli adesivi, è necessario considerare i seguenti fattori: gassificazione ad alta temperatura; sospensione del rivestimento; resistenza e rigidità del rivestimento; modello di erosione, ecc. L'agente sospendente viene utilizzato per impedire la deposizione, la stratificazione e l'agglomerazione del rivestimento, conferendogli tissotropia. Generalmente, si possono utilizzare bentonite, argilla attapulgite, composti polimerici organici e i loro complessi. Inoltre, è necessario aggiungere tensioattivi al rivestimento per la fusione a cera persa per aumentarne le proprietà di rivestimento e migliorare l'affinità e la forza di adesione tra il rivestimento e la superficie del modello. Spesso vengono aggiunti anche altri additivi, come antischiuma, riduttori d'acqua, conservanti, pigmenti, ecc.
Per questo motivo, il rivestimento deve possedere buone caratteristiche di resistenza, permeabilità all'aria, refrattarietà, isolamento termico, resistenza al raffreddamento e al riscaldamento rapidi, igroscopicità, facilità di pulizia, rivestimento, sospensione, ecc. In sintesi, comprende principalmente le prestazioni di lavoro e le prestazioni di processo.
Le prestazioni di lavoro del rivestimento includono resistenza, permeabilità all'aria, refrattarietà, isolamento termico, resistenza al raffreddamento e al riscaldamento rapidi, ecc., che sono principalmente le proprietà che devono essere possedute durante il processo di colata e raffreddamento, tra cui le più importanti sono la resistenza e la permeabilità all'aria. Le prestazioni di processo del rivestimento includono rivestimento, sospensione, ecc., che sono principalmente le proprietà richieste nell'operazione di rivestimento.
Generalmente, i rivestimenti a base d'acqua sono utilizzati principalmente nella fusione a cera persa e, poiché il rivestimento e il modello non vengono solitamente bagnati, è necessario migliorare l'adesione dei rivestimenti a base d'acqua. La proprietà del rivestimento implica che il modello debba essere appeso e asciugato dopo l'applicazione. L'obiettivo è che il rivestimento non coli o si depositi il prima possibile dopo l'applicazione, in modo da garantire l'uniformità dello strato di rivestimento e ridurre l'inquinamento ambientale. La proprietà di sospensione indica che il rivestimento mantiene una densità uniforme e non si deposita durante l'uso.
Il controllo del processo di preparazione del rivestimento è un anello chiave nella tecnologia di rivestimento. I rivestimenti prodotti in Cina sono per lo più realizzati mediante laminazione, miscelazione a rulli o agitazione. Secondo la pratica produttiva, la qualità dei rivestimenti ottenuti con laminazione e miscelazione a rulli è superiore a quella ottenuta con la miscelazione tramite agitazione. Si raccomanda alle aziende che ne hanno la possibilità di utilizzare la laminazione o la miscelazione a rulli per la preparazione dei rivestimenti.
Poiché le diverse leghe hanno effetti diversi sui rivestimenti, si raccomanda di sviluppare rivestimenti specifici per ogni tipo di lega, come ad esempio rivestimenti in ghisa, in acciaio fuso, in leghe non ferrose, ecc. Durante la fase di preparazione e miscelazione del rivestimento, è opportuno utilizzare, per quanto possibile, una granulometria adeguata degli aggregati per miscelare uniformemente aggregati, adesivi e altri additivi.
Oltre al rispetto dei requisiti prestazionali del rivestimento, anche il processo di rivestimento e asciugatura ha un certo impatto sulla produzione. Il metodo più utilizzato in produzione è l'immersione, che è preferibile eseguire in un'unica applicazione. È possibile anche applicare il rivestimento in due fasi, ma è necessario asciugarlo dopo ogni applicazione. Durante l'asciugatura, è importante prestare attenzione all'uniformità della temperatura e del tempo di asciugatura per garantire che il rivestimento sia completamente asciutto e non si crepi.
