La impresión 3D de arena industrial no es cuestión de agregar aglutinante a la arena disponible. Las partículas deben funcionar mediante suministro, repintado, inyección, curado, manipulación y vertido. Incluso la arena de una sola fuente puede cambiar con la distribución de partículas, los finos, la humedad y el historial de reutilización.
Comience con la aleación objetivo y la fundición, luego haga coincidir la máquina y el aglutinante. El precio de compra por tonelada no es el criterio de selección.
Seis indicadores materiales básicos
Distribución del tamaño de partículas
Las arenas de impresión suelen concentrarse entre 50 y 200 mallas, aproximadamente entre 0,30 y 0,075 mm. Los granos más finos pueden mejorar los detalles pero aumentar la superficie, la demanda de aglutinante y el riesgo de permeabilidad. Los granos más gruesos pueden volver a recubrirse y ventilarse mejor, pero afectan la superficie. Las arenas marinas y desérticas a menudo necesitan clasificación para eliminar partículas inferiores a 0,075 mm o superiores a 0,3 mm. Una distribución estable y validada importa más que un promedio.
Forma y flujo
Los granos redondeados normalmente fluyen y se esparcen de manera más uniforme; Los granos angulares se entrelazan de manera diferente y tienen más superficie. Los datos fuente citan un coeficiente de angularidad típico superior a 1,4 para la arena del desierto y inferior a 1,2 para la arena cerámica esférica. La forma afecta el empaque, la demanda del aglutinante y la resistencia y debe probarse con el recubridor.
Refractariedad y expansión térmica.
Una temperatura de vertido más alta normalmente requiere mayor refractariedad y estabilidad. La arena de sílice se utiliza ampliamente y está respaldada por una práctica madura, pero su cambio de fase y su expansión térmica necesitan gestión. Las arenas cerámicas pueden funcionar de manera diferente a altas temperaturas o en trabajos superficiales sensibles, con diferentes costos y recuperación.
Compatibilidad química y aglutinante
El pH, el estado de la superficie, la humedad y las impurezas afectan la reacción del aglutinante. La arena de mar puede contener entre un 0,1% y un 0,5% de cloruro de sodio y requiere lavado y cocción. La arena del desierto puede contener más del 90% de sílice y aún así tener una película superficial con menor afinidad por la resina. La sílice de fundición profesional a menudo supera el 98% de sílice y la arcilla menos del 0,5%. Vuelva a calificar el chorro, el curado, la resistencia, el almacenamiento, el gas y el vaciado cada vez que cambie la arena o el aglutinante.
Permeabilidad, gas y colapsabilidad.
El molde necesita manipulación y resistencia al vertido, un recorrido de gas y capacidad de remoción posterior al colado. La máxima resistencia puede significar más aglutinante, más gas o una eliminación de arena más dura de la pieza solidificada. Apunte a una ventana de proceso que cumpla con los requisitos de la pieza.
Recuperación y control de lotes.
La arena reutilizada acumula finos, residuos de aglutinantes e historial térmico. Los datos fuente citan un 50% más de rugosidad superficial y un 18% más de adsorción de resina después de cinco ciclos de reutilización para arena refractaria esférica. Tamice, desempolve, enfríe o recupere, luego mezcle con arena nueva según el resultado de la prueba. La recuperación superior al 90% es posible para material calificado, pero los moldes y piezas fundidas aceptados (no solo el peso) definen la recuperación utilizable. Consulte el proceso de inyección de aglutinante.
Datos de repintado, superficies y altas temperaturas.
La arena aglomerada con arcilla con 15 a 25 % de arcilla puede producir una variación en la densidad de la capa de hasta ±12 % debido a la aglomeración; La sílice clasificada puede contener una variación de ±5%. Según se informa, el nuevo recubrimiento asistido por vibración ha aumentado la densidad de empaquetamiento de la arena del desierto que fluye mal de aproximadamente 1,2 a 1,6 g/cm³.
La arena refractaria esférica puede tener una rugosidad superficial inferior a Ra 1 μm, lo que reduce la penetración de la resina en un 40 %. La mezcla con arena más rugosa por encima de Ra 3 μm puede reequilibrar la penetración, la resistencia y la superficie. La arena del desierto con óxidos combinados de potasio y sodio por encima del 2 % puede formar una fase de bajo punto de fusión con el aglutinante cerca de 1400 °C y aumentar el riesgo de deformación.
Una mezcla de desarrollo citada en la fuente es 60 % de sílice de malla 70, 30 % de arena cerámica de malla 100 y 10 % de arena refractaria esférica recuperada de malla 50, que reporta una resistencia superior a 2,5 MPa y una permeabilidad superior a 120. Trate esto como una referencia de prueba, no como una fórmula de producción universal.
Comparación de materiales
| arena | Ventaja potencial | Validar cuidadosamente | Consideración típica |
|---|---|---|---|
| sílice de fundición | Conocimiento maduro y ampliamente disponible sobre costos y procesos. | Combinación de expansión, finos, aglutinante y aleación. | Muchos moldes y machos generales. |
| Arena ceramica | Forma ajustable y comportamiento a altas temperaturas. | Costo, repintado, recuperación y suministro. | Trabajos térmicos, de superficies o de aleaciones específicas. |
| Arena refractaria esférica | Flujo, refractariedad y bajo potencial de expansión. | Demanda de carpetas, combinación y economía de recuperación | Aleaciones de alta temperatura y machos complejos. |
| Cromita y arenas especiales | Alta refractariedad, resistencia al enfriamiento y a la penetración. | Densidad, transporte, coste y segregación. | Puntos calientes locales o piezas fundidas de acero seleccionadas |
| Arena natural procesada | Beneficio potencial de los recursos locales | Sal, arcilla, finos, clasificación, lotes y cumplimiento | Sólo después de una calificación sistemática |
Los nombres comerciales como arena refractaria cerámica o esférica pueden referirse a diferentes químicas y grados. Utilice la designación TDS exacta del proveedor.
¿Se puede imprimir arena de mar o de desierto?
La arena natural sin tratar normalmente no debe entrar en la impresión industrial. La arena de mar puede contener sal, conchas, sustancias orgánicas y finos inestables; La arena del desierto puede tener una clasificación, forma o superficie inadecuadas. El lavado, la clasificación, el secado o el tratamiento de superficies aún requieren una revisión de costos, cumplimiento de residuos, estabilidad del lote y revisión de la fundición.
Las estimaciones de las fuentes sitúan la arena marina desalinizada y clasificada cerca de 80 dólares por tonelada, frente a unos 50 dólares por tonelada de sílice profesional. La utilización directa de material de arena del desierto puede permanecer por debajo del 30%, mientras que la arena de fundición profesional recuperada puede superar el 90%. En la actualidad, las arenas de fundición cualificadas suelen ser más económicas una vez que se incluyen tratamiento, estabilidad y recuperación.
Secuencia de calificación recomendada
- Defina la aleación, la temperatura de colada y los requisitos de superficie y desmoldeo.
- Obtenga TDS/SDS de arena y aglutinante y muestras de lotes.
- Mida la clasificación, los finos, la humedad, la forma y la química crítica.
- Verifique la alimentación, la nueva capa, el chorro y la extracción en la máquina.
- Pruebe la resistencia, las dimensiones, el almacenamiento, la permeabilidad o el gas, según corresponda.
- Vierta un macho representativo e inspeccione la pieza fundida.
- Congelar el suministro, la mezcla, la reutilización, la inspección y cambiar las reglas.
Ver moldes y machos de arena. Los materiales calificados para el SJ-1200 siguen la documentación técnica y las pruebas actuales. Contacte con el equipo técnico para realizar una prueba del material y revisar la calificación dentro de la hoja de ruta de implementación.
Preguntas frecuentes
¿Qué arenas se pueden imprimir en 3D inyectando selectivamente aglutinante sobre polvo?
Se pueden utilizar arenas de sílice clasificadas, cerámicas, refractarias esféricas, cromita y otras arenas de fundición calificadas cuando la máquina, el aglutinante y la aleación coincidan.
¿En qué se diferencian las arenas de sílice, cerámicas y esféricas?
La química, la forma, la densidad, la refractariedad, la expansión, el precio y la recuperación difieren. Ningún material es mejor para cada fundición.
¿Se puede utilizar arena procesada de mar o de desierto?
El desarrollo del material es posible después de que se eliminan la sal, la arcilla, los finos y las impurezas inestables y se validan la clasificación, la unión, el gas y la fundición. El tratamiento y el cumplimiento deben ser económicos.
¿Cómo afecta el tamaño del grano a la superficie y la permeabilidad?
Los granos finos generalmente mejoran la replicación pero aumentan la demanda de aglutinante y pueden reducir la permeabilidad; Los cereales secundarios suelen hacer lo contrario. Una distribución útil equilibra la impresión y la fundición.
¿Se puede recuperar la arena de impresión usada?
Algunos pueden filtrarse, quitarse el polvo, enfriarse o recuperarse y reutilizarse en una proporción aprobada. Supervise los finos, los residuos de aglutinantes y los lotes y confirme con los resultados del molde y la fundición.