La fabricación indirecta de celosía Los metales con secciones delgadas Uso de fundición centrífuga

El objetivo general de este video es demostrar el proceso de llenado de una microcavidad celular con metal fundido para la fabricación de metales reticular por fundición centrífuga. Este mensaje puede ayudar a responder preguntas clave, como cómo los parámetros del proceso, las propiedades del material del metal fundido y la geometría de la cavidad del molde de celosía se correlacionan con el flujo y la solidificación en la microfundición rápida. Esta técnica complementa la impresión 3D directa de metales masivos, en la fabricación de metales de celosía, y amplía la selección de materiales en el espacio de diseño de metales de celosía.

Hoy, voy a demostrar el procedimiento con el estudiante de doctorado Jiwon Mun. En la preparación, dibuje un patrón de sacrificio de una estructura de celosía de octeto con un sistema de bebederos utilizando un software de diseño asistido por computadora. Este patrón integrado de una estructura de celosía de octeto con un sistema de bebederos se funde durante la fundición.

Utilizando el software CAD, registre el volumen del patrón de sacrificio para calcular la masa metálica requerida. Después de imprimir el modelo acrílico, proceda con el proceso de fundición, que se detalla en el protocolo de texto. El siguiente paso es la fusión del material de soporte.

Después de esto, se eliminan aún más los residuos de material de soporte. A continuación, se ensambla el patrón. Tras su montaje, se realiza un proceso de mezcla de inversión.

Asegúrese de eliminar todos los grumos de la mezcla de agua de inversión. A continuación, está el proceso de agotamiento. Para comenzar, configure el tiempo en el horno de acuerdo con el programa de calentamiento y enfriamiento.

Para un matraz de este tamaño, el quemado tomará seis horas. Ahora, encienda el horno y comience el programa de quemado. Durante el agotamiento, el patrón de sacrificio se funde y se disocia en un gas.

Ahora, continúe con el proceso de fundición descrito en las siguientes dos secciones. Antes de comenzar, asegúrese de que el brazo de la máquina de fundición centrífuga gire con una velocidad angular de 425 RPM. Encuentre la configuración necesaria para esta velocidad usando un tacómetro.

Seleccione un crisol cerámico para fundir cada aleación. Con un cortador de metal, corte las aleaciones en trozos de 10 milímetros a 20 milímetros. Pica alrededor de 150 gramos de cada aleación, que en este caso son aluminio y cobre.

Ahora, pese la masa precisa de cada aleación necesaria para el diseño de la celosía. La cavidad del patrón debe llenarse con precisión hasta su capacidad con aleación fundida. Ahora, prepara un cubo de agua a temperatura ambiente.

30 litros es suficiente. A continuación, póngase ropa ignífuga y guantes y gafas. Ahora, saque el molde de yeso temporalmente del horno.

Colóquelo en la cuna del matraz de la máquina de fundición centrífuga y equilibre el brazo de la centrífuga. Luego, regrese el molde de yeso al horno y comience a calentar la máquina a 482 grados centígrados. Mientras tanto, coloque el crisol en el soporte del crisol y cargue la aleación picada en el crisol.

A continuación, configure el soplete de acetileno. Abra la válvula del tanque de oxígeno conectado y mantenga la presión del gas cerca de 96,5 kilopascales o 14 PSI. Luego, encienda con cuidado la antorcha y controle la intensidad de la llama con la presión del gas.

Ten mucho cuidado. La llama alcanza los 1.200 grados centígrados. Ahora, derrita con cuidado la aleación picada en el crisol hasta que esté completamente licuada.

Use una varilla de carbono para agitar la aleación y derretirla con la parte neutra de la llama del soplete. La fusión adecuada del metal es fundamental, porque si el metal está demasiado frío, no llenará toda la forma. Pero, si hace demasiado calor, el aumento de la porosidad causará problemas estructurales.

Ahora, tome el molde de yeso precalentado del horno y cárguelo en el brazo de sujeción de la cuna del matraz junto al crisol con la aleación fundida. Cierre la tapa de la máquina y deje que el brazo gire durante al menos tres minutos. La máquina comienza a girar automáticamente cuando se cierra la tapa.

Alrededor de 420 RPM crean una velocidad de entrada en la cavidad del molde de 8,03 metros por segundo, según lo calculado por la dinámica macroscópica de partículas y la velocidad angular. Después de tres minutos, corte la energía de la máquina de fundición centrífuga. Luego, abra la tapa y, con unas pinzas, retire el molde de yeso de la cuna del matraz.

Deje que el molde se enfríe a temperatura ambiente durante 15 a 20 minutos, hasta que el color de la aleación vuelva a ser el de su fase sólida. Luego, con unas pinzas, enfríe el molde de yeso en el balde de agua durante unos cinco minutos. Cuando el molde está cerca de la temperatura ambiente, se apaga por completo.

Ahora, para obtener el metal de celosía dentro del molde, simplemente disuelva el molde en agua. El molde Jibsen se disolverá fácilmente en dos minutos. Ahora es posible el posprocesamiento, como la limpieza con chorro de arena, que se describe en el protocolo de texto.

Asegúrese de usar la presión de chorro de arena descrita, ya que los moldes son algo frágiles, especialmente la armadura de octeto de aluminio que tiene paredes delgadas. Utilizando la fabricación aditiva indirecta descrita en la sección de protocolo, se utilizaron aleaciones de aluminio y cobre para fabricar metales de celosía de octeto. El proceso de quemado se llevó a cabo durante seis horas para derretir el patrón de sacrificio.

Después del proceso de fundición centrífuga, los productos finales fueron metales de celosía de octeto hechos con aleaciones de aluminio y cobre. La aleación de aluminio fundido llenó completamente toda la cavidad del molde de celosía sin un mal funcionamiento. Por otro lado, la aleación de cobre fundido parecía tener un defecto de fundición causado por la solidificación prematura en la etapa temprana de la inyección de metal fundido en la entrada.

Después de ver este video, debe tener una buena comprensión del efecto de los parámetros del proceso en el llenado del metal fundido en la microcavidad celular, realizando la fabricación indirecta de metales reticular mediante fundición centrífuga. Tras su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de los metales reticular exploraran la fabricación indirecta, combinando la impresión 3D de polímeros con la fundición centrífuga.