Fabrication indireta de Malha Metals com cortes finos Usando Fundição

O objetivo geral deste vídeo é demonstrar o processo de preenchimento de uma microcavidade celular com metal fundido para a fabricação de metais treliçados por fundição centrífuga. Esta mensagem pode ajudar a responder a perguntas-chave, como como os parâmetros do processo, as propriedades do material do metal fundido e a geometria da cavidade do molde da treliça estão correlacionados com o fluxo e a solidificação na microfundição rápida. Esta técnica complementa a impressão 3D direta maciça de metais, na fabricação de metais treliçados, e expande a seleção de materiais no espaço de design de metais treliçados.

Hoje, estarei demonstrando o procedimento com o estudante de doutorado Jiwon Mun. Na preparação, desenhe um padrão de sacrifício de uma estrutura de treliça de octeto com um sistema de jito usando um software de design auxiliado por computador. Este padrão integrado de uma estrutura de treliça de octeto com um sistema de sprue é derretido durante a fundição.

Usando o software CAD, registre o volume do padrão de sacrifício para calcular a massa metálica necessária. Após imprimir o modelo de acrílico, prossiga com o processo de fundição, que é detalhado no protocolo de texto. O próximo passo é o derretimento do material de suporte.

Em seguida, o resíduo de material de suporte é removido. Em seguida, o padrão é montado. Após a sua montagem, é realizado um processo de mistura de investimentos.

Certifique-se de remover todos os grumos na mistura de água de investimento. Em seguida, é o processo de esgotamento. Para começar, defina a hora no forno de acordo com o cronograma de aquecimento e resfriamento.

Para um frasco desse tamanho, a queima levará seis horas. Agora, ligue o forno e inicie o cronograma de queima. Durante o burnout, o padrão de sacrifício derrete e se dissocia em um gás.

Agora, continue com o processo de fundição descrito nas próximas duas seções. Antes de começar, certifique-se de que o braço da máquina de fundição centrífuga gire com uma velocidade angular de 425 RPM. Encontre a configuração necessária para essa velocidade usando um tacômetro.

Selecione um cadinho de cerâmica para derreter cada liga. Usando um cortador de metal, corte as ligas em pedaços de 10 a 20 milímetros. Pique cerca de 150 gramas de cada liga, que neste caso são alumínio e cobre.

Agora, pese a massa precisa de cada liga necessária para o projeto da treliça. A cavidade do padrão deve ser preenchida precisamente até a capacidade máxima com liga fundida. Agora, prepare um balde de água em temperatura ambiente.

30 litros são suficientes. Em seguida, coloque roupas retardadoras de chamas e coloque luvas e óculos de proteção. Agora, retire temporariamente o molde de gesso do forno.

Coloque-o no berço do frasco da máquina de fundição centrífuga e equilibre o braço da centrífuga. Em seguida, retorne o molde de gesso de volta ao forno e comece a aquecer a máquina a 482 graus Celsius. Enquanto isso, coloque o cadinho no suporte do cadinho e carregue a liga picada no cadinho.

Em seguida, configure a tocha de acetileno. Abra a válvula do tanque de oxigênio conectado e mantenha a pressão do gás perto de 96.5 quilopascais ou 14 PSI. Em seguida, acenda cuidadosamente a tocha e controle a intensidade da chama com a pressão do gás.

Tenha muito cuidado. A chama chega a 1.200 graus Celsius. Agora, derreta cuidadosamente a liga picada no cadinho até que esteja completamente liquefeita.

Use uma haste de carbono para agitar a liga e derretê-la com a parte neutra da chama da tocha. A fusão adequada do metal é crítica, porque se o metal estiver muito frio, ele não preencherá toda a forma. Mas, se estiver muito quente, o aumento da porosidade causará problemas estruturais.

Agora, pegue o molde de gesso pré-aquecido do forno e coloque-o no braço de suporte do berço do frasco ao lado do cadinho com a liga derretida. Feche a tampa da máquina e deixe o braço girar por pelo menos três minutos. A máquina começa a girar automaticamente quando a tampa é fechada.

Cerca de 420 RPMs criam uma velocidade de entrada na cavidade do molde de 8,03 metros por segundo, conforme calculado pela dinâmica macroscópica das partículas e pela velocidade angular. Após três minutos, corte a energia da máquina de fundição centrífuga. Em seguida, abra a tampa e, usando uma pinça, remova o molde de gesso do berço do frasco.

Deixe o molde esfriar em temperatura ambiente por 15 a 20 minutos, até que a cor da liga retorne à de sua fase sólida. Em seguida, usando uma pinça, tempere o molde de gesso no balde de água por cerca de cinco minutos. Quando o molde está próximo da temperatura ambiente, ele é completamente extinto.

Agora, para obter o metal treliçado dentro do molde, basta dissolver o molde em água. O molde Jibsen se dissolverá facilmente em dois minutos. O pós-processamento agora é possível, como a limpeza por jateamento, que é descrito no protocolo de texto.

Certifique-se de usar a pressão de jato de areia descrita, pois os moldes são um pouco frágeis, especialmente a treliça de octeto de alumínio, que possui paredes finas. Usando a manufatura aditiva indireta descrita na seção do protocolo, alumínio e ligas de cobre foram usados para fabricar metais de treliça de octeto. O processo de queima foi realizado por seis horas para derreter o padrão de sacrifício.

Após o processo de fundição centrífuga, os produtos finais foram metais de treliça de octeto feitos com ligas de alumínio e cobre. A liga de alumínio fundido preencheu totalmente toda a cavidade do molde da treliça sem um erro. Por outro lado, a liga de cobre fundido parecia ter um defeito de fundição causado pela solidificação prematura no estágio inicial de injeção de metal fundido na entrada.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão do efeito dos parâmetros do processo no enchimento de metal fundido na microcavidade celular, fazendo fabricação indireta de metais treliçados usando fundição centrífuga. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área de metais treliçados explorarem a fabricação indireta, combinando impressão 3D de polímeros com fundição centrífuga.