1. Уводзіны
Восковае ліццё (таксама наз Інвестыцыйнае ліццё або дакладнага ліцця) гэта развіты метад ліцця металу, пры якім ахвярны ўзор — традыцыйна зроблены з воску — пакрываецца паслядоўнымі вогнетрывалымі пластамі, утвараючы абалонку.
Пасля воск здымаюць (падаекванне) абалонка абпальваецца і расплаўлены метал заліваецца ў паражніну, пакінутую воскам. Пасля зацвярдзення металу абалонка адрываецца, каб паказаць гатовую частку.
Хоць асноўны прынцып стары, сучаснае ліццё па выплавляемым мадэлям спалучае ў сабе перадавыя сістэмы абалонак (кремнезем-золь, цырконавыя змыўкі), палепшаныя звязальныя рэчывы, і вытворчасць лічбавых шаблонаў (стэрэалітаграфія, ачыстка матэрыялу) паставіць магчымасці, якія складаныя або немагчымыя з іншымі працэсамі.
2. Варыянты працэсу, якія павялічваюць перавагі
Асноўны працоўны працэс ліцця па выплаўленым воску — шаблон → шматслаёвая керамічная абалонка → дэпарафінізацыя → выгаранне/абпал → заліванне → вытрасанне – аднолькавы ва ўсіх крамах.
Што адрознівае сучаснае ліццё па выплавляемым мадэлям і пашырае яго перавагі варыянты працэсу і камбінацыі матэрыялаў/тэхнік, выбраных у адпаведнасці са сплавам, памер, талерантнасць і эканам.
Ніжэй сканцэнтраваны, інжынернае абследаванне асноўных варыянтаў, чаму яны важныя, як яны змяняюць магчымасці, і практычныя рэкамендацыі, калі выкарыстоўваць кожны з іх.
Варыянты сістэмы Shell: кремнезем-золь, вадкае шкло, і гібрыды
Крэмній-сол (коллоідавы крэмнія) ракавіны
- Што: Калоіднае звязальнае SiO₂ падвешвае вогнетрывалую ляпніну.
- Чаму гэта ўзмацняе перавагі: забяспечвае цудоўную дакладнасць паверхні, добрая ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару, высокая праходнасць для вентыляцыі, і выдатную сумяшчальнасць з вакуумам або інэртнай атмасферай і высокатэмпературнымі сплавамі (Ni суперсплавы, Аб).
- Калі выкарыстоўваць: важныя аэракасмічныя часткі, Суперліі, тытан (з першапачатковым пакрыццём з цыркону/аксіду алюмінія), медыцынскія імпланты.
- Тыповы снарадавы абстрэл: 600–1000 °C (залежыць ад сумесі тынкоўкі і сплаву).
- Кампрамісы: больш высокі кошт матэрыялу і апрацоўкі; адчувальны да іённага забруджвання (калоіднай стабільнасць).

Вадзянік (сілікат натрыю) ракавіны
- Што: Шчолачнае сілікатнае звязальнае (танней, старая тэхналогія).
- Чаму гэта дапамагае: меншы кошт матэрыялу, надзейны для многіх адлівак з нержавеючай і вугляродзістай сталі; больш простая апрацоўка расліны.
- Калі выкарыстоўваць: менш крытычныя дэталі з нержавеючай або сталі, больш буйныя адліўкі, дзе галоўным фактарам з'яўляецца кошт і звыштонкая аздабленне паверхні не патрабуецца.
- Абмежаванні: горшая сумяшчальнасць з вакуумам і меншы допуск для рэактыўных/высокатэмпературных сплаваў; больш грубая аздабленне паверхні.

Гібрыдныя ракавіны (унутранае пакрыццё з кремнезема + вонкавае пакрыццё з вадзянога шкла)
- Што: камбінуйце дробную крэмнезолевую намыўку для аздаблення паверхні з больш таннымі вонкавымі пакрыццямі з вадкага шкла для насыпной трываласці.
- Чаму гэта ўзмацняе перавагі: дасягаецца баланс кошту і прадукцыйнасці — высокая дакладнасць паверхні там, дзе гэта важна, зніжэнне кошту абалонкі і паляпшэнне кіравальнасці.
- Калі выкарыстоўваць: дэталі сярэдняй кошту, якія патрабуюць добрай аздаблення, але з адчувальнасцю да кошту.
Варыянты вырабу выкрайкі: воск, друкаваны воск, і ліцейныя смалы
Звычайныя ўзоры з воску (ліццёвы воск)
- Чаму: нізкая кошт адзінкі ў аб'ёме і выдатная аздабленне паверхні.
- Лепш за ўсё калі: аб'ёмы апраўдваюць аснастку для васковых штампаў, а дэталі можна паўтараць.
3D-друкаваны воск для ліцця / фотапалімерныя ўзоры (SLA / DLP / матэрыяластруменевы)
- Чаму гэта ўзмацняе перавагі: выключае цвёрдыя інструменты для прататыпаў і кароткія серыі, забяспечвае звышскладаную ўнутраную геаметрыю, хуткая ітэрацыя, і спецыфічныя для пацыента медыцынскія часткі.
- Практычны: сучасныя смалы распрацаваны для чыстай дэпарафінізацыі і даюць супастаўную дакладнасць паверхні з ін'екцыйным воскам; Кошт узору за штуку вышэй, але час выканання інструментаў блізкі да нуля.
- Калі выкарыстоўваць: прататыпы, Вытворчасць з нізкім аб'ёмам, конформные ўнутраныя праходы, аптымізаваныя для тапалогіі кампаненты.
Узорнае сплавленне / шматматэрыяльныя ўзоры
- Што: сканструяваныя васковыя сумесі або шматкампанентныя ўзоры (апорныя растваральныя ядра) для паляпшэння стабільнасці памераў або спрашчэння выдалення стрыжня.
- Выпадак выкарыстання: дакладныя тонкія сценкі, доўгія тонкія ўчасткі або ўзоры, якія патрабуюць нізкага цеплавога скажэння падчас захоўвання/апрацоўкі.
Варыянты асноўных тэхналогій: растваральныя ядра, керамічныя стрыжні, друкаваныя стрыжні
Растваральныя палімерныя стрыжні (водарастваральныя або васковыя стрыжні)
- Перавага: ствараць складаныя ўнутраныя каналы, якія пазней раствараюцца - ідэальна падыходзіць для каналаў астуджэння або ўнутранай гідраўлікі без зборкі.
- Абмежаванне: дадае этапы працэсу і складанасць апрацоўкі.
Керамічныя стрыжні (жорсткі, злучна-абпаленая)
- Перавага: найвышэйшая стабільнасць памераў пры высокіх тэмпературах залівання; выкарыстоўваецца для праходаў турбін з суперсплаву і кампанентаў для жорсткага абслугоўвання.
- Ключавы момант: матэрыял стрыжня і абалонка павінны быць тэрмахімічна сумяшчальнымі, каб пазбегнуць рэакцый.
3Ядра з D-друкам (стрыжні binder-jet або SLA)
- Чаму гэта ўзмацняе перавагі: ствараць унутраныя геаметрыі, якія немагчымыя або неэканамічныя са звычайнымі стрыжнямі; скараціць тэрмін выканання складаных канструкцый.
Варыянты дэпарафінізацыі/выгарання і атмасферы
Паравая дэпарафінізацыя + кантраляванае выгаранне (акісляльны)
- Тыповы: стандарт для сталей і многіх сплаваў; эканамічна эфектыўны.
- рызыка: акісленне і ўтрыманне вугляроду для рэактыўных металаў.
Выгаранне ў вакууме/інэртнай атмасферы & вакуумная плаўка/заліванне
- Чаму гэта ўзмацняе перавагі: важны для рэактыўных сплаваў (тытан) і для мінімізацыі акіслення/ўключэнняў у суперсплавах; зніжае хімічныя рэакцыі металу і абалонкі і паляпшае чысціню.
- Калі ўдакладніць: тытан, дэталі з высокалегаванага нікелю, і вакуум-герметычныя кампаненты.
Дэпарафінізацыя пад ціскам / аўтаклаўнага дэпарафінавання
- Выгада: больш поўнае выдаленне воску для складаных стрыжняў і больш тонкіх элементаў; памяншае вылучэнне воску і газаў падчас выгарання.
Стральба снарадам & варыянты цеплапрафілявання
Нізкатэмпературны абпал супраць высокатэмпературнага спякання
- Чаму гэта важна: больш высокая тэмпература абпалу ўшчыльняе абалонку, павышае тэмпературу размякчэння і паляпшае ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару пры высокай тэмпературы, але павялічвае энергію і час.
- Тыповы выбар: 600–1000 °C для крэмнезолевых абалонак; падганяць у залежнасці ад тэмпературы залівання сплаву і патрабаванай пранікальнасці.
Кантраляваны пандус / стратэгіі пражывання
- Выгада: паменшыць парэпанне абалонкі, цалкам выдаліць арганіку, і кіраваць пранікальнасцю абалонкі. Крытычны для тонкіх абалонак і вялікіх складаных дэталяў.
3. Геаметрычны & Канструктыўныя перавагі ліцця па выплаўленым воску
Ключавы момант: ліццё па выплавляемым мадэлям дазваляе атрымаць формы і асаблівасці, якія складаныя або немагчымыя з коўкай, апрацоўванне, ліццё пад ціскам або ліццё ў пясок.
- Складаная знешняя геаметрыя: глыбокія падрэзы, тонкія плаўнікі, ўнутраныя паражніны, і неад'емныя выступы/рэбры могуць быць адлітыя суцэльным кавалкам.
- Унутраныя праходы & конформные ўнутраныя асаблівасці: з растваральнымі ядрамі, тэхналогія абалонка-ядро або друкаваныя непасрэдныя стрыжні, складаныя ўнутраныя каналы (астуджэнне, змазка, зніжэнне вагі) з'яўляюцца магчымымі.
- Свабода ад ліній падзелу і скразняковых абмежаванняў: у той час як нахільныя куты па-ранейшаму дапамагаюць выдаленню малюнка, выдатныя элементы могуць быць атрыманы з мінімальнай цягай у параўнанні з многімі іншымі метадамі.
- Тонкія зрэзы: у залежнасці ад сплаву і сістэмы абалонкі, таўшчыня сценкі да ~0,5–1,0 мм дасягальная для невялікіх дакладных дэталяў; звычайная інжынерная практыка выкарыстоўвае 1–3 мм для надзейнай працы.
Дызайнерскі падтэкст: дэталі, якія ў адваротным выпадку патрабавалі б зборкі з некалькіх кампанентаў, часта могуць быць аб'яднаны ў адно адліўка па выплавляемым мадэлям, зніжэнне кошту зборкі і магчымых шляхоў уцечкі.
4. Дакладная дакладнасць & Перавагі аздаблення паверхні
Столькі ж выбіраецца восковае ліццё што ён забяспечвае без дадатковай працы што тычыцца сплаваў, якія гэта дазваляе.
Дзве найбольш відавочныя перавагі, якія можна вымераць Шчыльны мерны кантроль і выдатнае аздабленне паверхні як адліваная.

Тыповыя лічбы прадукцыйнасці
Гэта практычныя, дыяпазоны цэхавага ўзроўню. Дакладная здольнасць залежыць ад памеру дэталі, сплаў, сістэма абалонкі (дыяксід-золь супраць вадкага шкла), якасць малюнка і ліцейная практыка.
Памерны допуск (тыповы, як):
- ±0,1–0,3% ад намінальнага памеру для дакладнага ліцця па выплавляемым мадэлям (тыпавая інжынерная мэта).
- Прыклад: для а 100 мм намінальная характарыстыка, чакаць ± 0,1–0,3 мм як.
- Меншыя функцыі / ювелірныя вырабы / дакладныя дэталі: допускі да ±0,02–0,05 мм магчымыя з тонкімі ўзорамі і крэмнезолем.
- Вялікія функцыі (>300 мм): абсалютныя допускі расслабляюцца з-за цеплавой масы - чакаць верхняга канца % дыяпазон або большыя дапаможнікі.
Паўтаральнасць / разнастайныя варыяцыі:
- Добра кантраляваныя ліцейныя заводы могуць трымаць ±0,05–0,15% паўтаральнасць працэсу на крытычных арыенцірах праз шмат калі шаблон, строгі кантроль абалонкі і печы.
Лінейная ўсаджванне (тыпавое дапаможнік):
- Прыбл. 1.2–1,8% лінейная ўсаджванне звычайна выкарыстоўваецца для сталей і сплаваў на аснове нікелю; значэнні залежаць ад сплаву і матэрыялу ўзору — ліцейны завод пакажа дакладную ўсаджванне для інструмента.
Шурпатасць паверхні (як-ліць Ра):
- Крамянёва-золевыя абалонкі (тонкая мыццё):≈ 0,6–1,6 мкм Ra (лепшая практычная аздабленне ў выглядзе адлівак).
- Сілак-золь тыповы інжынерны:≈ 1,6–3,2 мкм Ra для агульнаінжынерных снарадаў.
- Шкляныя ракавіны / больш грубая ляпніна:≈ 2,5–8 мкм Ra.
- Паліраваныя васковыя плашкі + тонкая ляпніна + асцярожная стральба: субмікронная аздабленне можа быць атрымана на ювелірных/аптычных дэталях.
Форма & пазіцыйныя допускі (як):
- Тыповыя пазіцыйныя допускі для важных функцый (адтуліны, начальнікі) быць ±0,2–0,5 мм калі не пазначана для механічнай апрацоўкі.
Чаму восковае ліццё дасягае такіх паказчыкаў
- Дакладнасць шаблону: воск, адліты пад ціскам, або сучасныя ліццёвыя смалы прайграваюць дэталі інструмента з вельмі нізкай няроўнасцю паверхні.
- Паліто тонкай мыцця: грунтоўка вогнетрывалая (вельмі дробныя часціцы, часта цыркон або плаўлены дыяксід крэмнія таўшчынёй менш за 10 мкм у кремнеземе) запісвае тэкстуру паверхні і запаўняе мікрафункцыі.
- Тонкія, раўнамерны кантакт абалонкі: цесны кантакт паміж абалонкай і малюнкам (і кантраляваная калянасць абалонкі) памяншае скажэнні падчас дэпарафінізацыі/выгарання і залівання.
- Кантраляваная цеплавая маса: абалонкі тонкія ў параўнанні з пясчанымі формамі, таму цеплавыя градыенты на паверхні меншыя, ствараючы тонкі "халодны" пласт і меншае скажэнне дробных функцый.
- Нізкае скажэнне апрацоўкі малюнка: сучасныя васковыя склады і смалы AM мінімізуюць паўзучасць малюнка і ўсаджванне перад абстрэлам.
5. Матэрыял & Металургічныя перавагі ліцця па выплаце воску
Ліццё з воску падтрымлівае шырокі спектр сплаваў з кантраляванымі металургічнымі вынікамі:

- Сумяшчальнасць сплаваў: з нержавеючай сталі, інструментальныя сталі, суперсплавы на аснове нікелю (Умова, Рэнэ), кобальтавыя сплавы, тытан (з адпаведнымі пакрыццямі і вакуумным/інэртным плаўленнем), медзь сплавы, і спецыяльныя нержавеючыя/дуплексныя сплавы.
- Кантраляванае застыванне & вытанчаная мікраструктура: тонкія сценкі абалонкі і цесны кантакт з вогнеўпорам памяншаюць цеплавыя градыенты на паверхні і дапамагаюць ствараць дробныя дендрытныя структуры на паверхні (больш тонкая скура) і прадказальная ўнутраная мікраструктура.
- Чыстая металургія: ліццё па выплавляемым мадэлям з сучаснымі метадамі абалонкі і расплаву памяншае захоп уключэнняў у параўнанні з. пясчанае ліццё; у прыватнасці, кремнеземные абалонкі зводзяць да мінімуму керамічныя ўключэнні.
- Сумяшчальнасць з вакуумам/інэртнай заліўкай: важны для рэактыўных сплаваў, такіх як тытан і некаторыя суперсплавы, зніжэнне акіслення і ўключэнняў.
- Лакалізаваная сумяшчальнасць тэрмічнай апрацоўкі: дэталі з амаль чыстай формай могуць падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы або HIP для ліквідацыі рэшткавай сітаватасці і гамагенізацыі структуры пры неабходнасці.
Вынік: дэталі з высокімі механічнымі характарыстыкамі, прадказальны тэрмін службы стомленасці (калі сітаватасць кантралюецца), і добрая ўстойлівасць да карозіі.
6. Амаль чыстая форма і эканомія пры механічнай апрацоўцы (эканамічная перавага)
Таму што восковае ліццё дакладна прайгравае канчатковую геаметрыю, гэта часта зніжае другасную апрацоўку:
- Блізкая сеткавая форма: мінімальны запас для апрацоўкі - часта скарачаецца час апрацоўкі, знос інструмента і лом матэрыялу.
- Скарачэнне апрацоўкі: у залежнасці ад складанасці, аперацыі апрацоўкі могуць быць скарочаны на буйную долю; для многіх кампанентаў ліццё па выплавляемым мадэлям можа скараціць колькасць гадзін апрацоўкі 50% або больш у параўнанні з цалкам апрацаванай часткай (залежны ад падзелу).
- Эканомія матэрыялу: апрацоўваецца менш матэрыялу нарыхтоўкі, зніжэнне кошту матэрыялаў і адходаў (асабліва важна для дарагіх сплаваў, такіх як инконель або тытан).
- Агульны кошт валодання: для сярэдніх і малых аб'ёмаў складанай формы, ліццё па выплавляемых мадэлях часта забяспечвае самы нізкі агульны кошт (інструмента + за-частку + пасля апрацоўкі).
Эканамічная запіска: бясстратнасці супраць. ліццё пад ціскам або коўка залежыць ад аб'ёму, сплаў, складанасць і памяркоўнасць.
Ліццё па выплавляемым мадэлям звычайна з'яўляецца найбольш прывабным для: Складаная геаметрыя, сярэднія і нізкія аб'ёмы вытворчасці, высокакаштоўных сплаваў, або калі амаль чыстая форма эканоміць дарагую апрацоўку.
7. Невялікая партыя, хуткая ітэрацыя & гнуткасць інструментаў (перавагі часу выканання)
- Перавага малога аб'ёму: інструмента (васковыя плашкі, 3Друкаваныя выкрайкі) танней і хутчэй, чым цяжкі інструмент для ліцця пад ціскам - прывабны для прататыпаў і невялікіх серый.
- Інтэграцыя шаблонаў AM: 3Надрукаваныя D-друкам шаблоны з воску/смалы пазбаўляюць ад неабходнасці выкарыстання дарагіх жорсткіх інструментаў, забяспечваючы хуткую ітэрацыю і аднаразовую вытворчасць.
- Маштабуецца вытворчасць: адзін і той жа працоўны працэс абслугоўвае адзінкавыя прататыпы праз тысячы частак, проста змяняючы прапускную здольнасць вытворчасці шаблонаў.
- Скарачэнне часу NPI: дызайнеры могуць хутка паўтарыць геаметрыю і выпрабаваць літыя прататыпы, якія металургічна рэпрэзентуюць серыйныя дэталі (у адрозненне ад многіх пластмас хуткага прататыпавання).
Падтэкст: больш кароткі час выхаду на рынак складаных дэталяў і магчымая вытворчасць невялікіх аб'ёмаў без дарагіх штампаў.
8. Перавагі прымянення — Там, дзе страчаны воск ззяе
Перавагі восковага ліцця асабліва выкарыстоўваюцца ў гэтых галінах:

- Аэракасмічная & газавыя турбіны: ляза, лопасці, складаныя карпусы — дзе патрабуюцца суперсплавы і дакладная аздабленне паверхні.
- Медыцынскія імпланты & інструменты: дэталі з тытана і хірургічнай нержавеючай з выдатнай аздабленнем паверхні і біясумяшчальнасцю.
- Змазваць & бензін / нафтахімічны: устойлівы да карозіі клапан органаў, працоўныя, складаная арматура.
- Дакладныя помпы, турбамашыны & гідраўліка: жорсткія допускі і складаныя шляхі патоку.
- Ювелірныя вырабы & Дэкаратыўнае абсталяванне: найтанчэйшая паверхня і дакладнасць дэталяў.
- арт & скульптура: індывідуальныя аднаразовыя вырабы з высокай дакладнасцю паверхні.
9. Навакольны экалагічны & Перавагі ўстойлівага развіцця
Ліццё па выплавляемых мадэлях можа быць экалагічна спрыяльным у параўнанні з некаторымі альтэрнатывамі:
- Матэрыялааддача: амаль чыстая форма памяншае колькасць лому і адходаў машыннай апрацоўкі - што важна для каштоўных металаў.
- Перапрацоўка: воск і вогнетрывалыя адходы можна перапрацоўваць/перапрацоўваць; металічныя літнікі і стаякі падлягаюць другаснай перапрацоўцы.
- Энергетычны след для малых/сярэдніх прабегаў: пазбягае буйной энергаёмістай коўкі або вытворчасці штампаў для невялікіх аб'ёмаў.
- Патэнцыял для паніжанай зборкі & звязаныя ўздзеяння жыццёвага цыкла: суцэльныя адліўкі замяняюць зборкі з некалькіх частак, паніжэнне крапяжу, ўшчыльнення і адпаведнае абслугоўванне.
10. Абмежаванні & Калі ліццё па выплавляемых мадэлях можа быць не лепшым
Быць ураўнаважаным: ліццё па выплавляемым мадэлям - не панацэя.
- Вялікія аб'ёмы простых дэталяў: ліццё пад ціскам або штампоўка можа быць танней за дэталь пры вялікіх аб'ёмах.
- Вельмі вялікія часткі: ліццё ў пясок або ліццё ў абалонку можа быць больш эканамічным.
- Надзвычай тонкія дэталі, падобныя на ліст: штампоўка або фармоўка ліста лепш.
- Калі абсалютны мінімальны кошт адзінкі з'яўляецца драйверам і жорсткія допускі/аздабленне паверхні не патрабуюцца, больш простыя працэсы могуць выйграць.
11. Conclusion
Страчаны воск (інвестыцыя) кастынг дае унікальнае спалучэнне свабода дызайну, дакладнасць, ўніверсальнасць матэрыялу і амаль чыстая форма эканамічнасці.
Гэта метад выбару пры складанай геаметрыі, высокакаштоўных сплаваў, тонкая аздабленне паверхні і жорсткія допускі маюць значэнне.
Сучасныя ўдасканаленні — абалонкі з калоіднага дыяксіду крэмнія, вакуумная заліванне, адытыўнае стварэнне шаблонаў - пашырылі ахоп працэсу ў больш патрабавальных прыкладаннях.
Пры нанясенні з адпаведным кантролем працэсу і дызайнам для ліцця, ліццё па выплавляемым мадэлям забяспечвае надзейнасць, дэталі высокай цэласнасці, якія часта пераўзыходзяць альтэрнатывы ў агульным кошце і прадукцыйнасці сістэмы.
FAQ
Якімі выдатнымі могуць быць асаблівасці ліцця па выплавляемым мадэлям?
Магчымыя дробныя рысы да субміліметровых дэталяў; практычныя мінімумы залежаць ад сплаву, сістэма абалонкі і матэрыял выкрайкі.
Для невялікіх ювелірных вырабаў/дакладных дэталяў <0.5 выкарыстоўваюцца мм; для інжынерных дэталяў, дызайнеры звычайна імкнуцца ≥1 мм для забеспячэння трываласці.
На якую аздабленне паверхні я магу разлічваць?
Тыповы ас-літы Ра з'яўляецца ~0,6–3,2 мкм у залежнасці ад мыцця і аздаблення абалонкі; кремнезем дае лепшую аздабленне. Канчатковая паліроўка або механічная апрацоўка могуць яшчэ больш палепшыць гэта.
Ці падыходзіць ліццё па выплавляемым мадэлям для суперсплавов тытана і нікеля?
Так. Выкарыстоўвайце золь кремнезема і адпаведныя бар'ерныя мыйкі (цыркону) і вакуумныя/інэртныя расплавы для тытана і звышсплаваў, каб пазбегнуць рэакцый металу і абалонкі і акіслення.
Калі я павінен разглядаць HIP?
Для прымянення, крытычнага з-за стомленасці, або калі неабходна ліквідаваць сітаватасць, Бядро (гарача-ізастатычнае прэсаванне) пасля ліцця з'яўляецца стандартным рашэннем для закрыцця ўнутраных паражнін і паляпшэння механічных уласцівасцяў.
Ліццё па выплавляемым мадэлям дорага?
Кошт абалонкі і праца на частку могуць быць вышэй, чым пры ліцці ў пясок, але агульны кошт (уключаючы механічную апрацоўку, зборка і лом) часта ніжэй для комплексу, часткі сярэдняга аб'ёму або высокага кошту.



