1. Indledning
Mistet wax (investering) casting er værdsat for sin evne til at gengive fine detaljer, tynde sektioner og kompleks geometri med fremragende overfladefinish og relativt snævre tolerancer.
At opnå ensartede resultater handler ikke kun om geometri eller maskinindstillinger - det er grundlæggende et materialeproblem.
Voksblandingen, investeringskemi, ildfaste tilslag, kernesammensætning, digel- og legeringskemi interagerer alle termisk, kemisk og mekanisk under afvoksning, udbrændthed og metalindsprøjtning.
At vælge de rigtige materialer til hvert trin er forskellen mellem en højtydende produktionskørsel og gentagen efterbearbejdning.
2. Oversigt over arbejdsgangen til støbning af tabt voks
Nøglestadier og de primære materielle elementer involveret:
- Mønster (voks) — mønstervoks eller sprøjtestøbt termoplast; port-/voksindløbssystemer.
- Forsamling & gating — voksstave (indløb), bundplader.
- Skal bygge (investering) — gylle (bindemiddel + fint ildfast), stuk/aggregat frakker.
- Tørring / afvoksning — fjernelse af organisk mønster med damp/autoklave eller ovn.
- Udbrændthed / skal sinter — kontrolleret rampe for at oxidere/brænde resterende organiske stoffer og sintre skallen til den ønskede styrke.
- Smeltning & hælder — digelmateriale plus atmosfære (luft/inert/vakuum) og hældesystem (alvor / centrifugal / vakuum).
- Afkøling & fjernelse af skal — mekanisk eller kemisk fjernelse af skal; Efterbehandling.
Hvert trin bruger forskellige familier af materialer, der er optimeret til temperaturerne, kemi, og mekaniske belastninger på det tidspunkt.
3. Voks & mønstermaterialer
Funktioner: bære geometri, definere overfladefinish, og giver forudsigelig udvidelse under skalbygning.
Almindelig voks / mønstermaterialefamilier
| Materiale / Familie | Typisk sammensætning | Typisk smeltning / blødgøringsområde (° C.) | Typisk lineær svind (som produceret) | Typisk restaske efter udbrændthed | Bedste brug / noter |
| Paraffinrig injektionsvoks | Paraffin + lille modifikator | 45–70 °C | ~0,2-0,5 % | 0.05–0,2 vægt% | Lave omkostninger, god afslutning; skørt, hvis det er rent - normalt blandet. |
| Mikrokrystallinske voksblandinger | Mikrokrystallinsk voks + paraffin + klæbriggørende midler | 60–95 °C | ~0,1-0,3 % | ≤0,1 vægt% (hvis formuleret lav-aske) | Forbedret sejhed og sammenhæng; foretrækkes til komplekse samlinger. |
| Mønster voks (konstruerede blandinger) | Paraffin + mikrokrystallinsk + polymerer (Pe, EVA) + stabilisatorer | 55–95 °C | ~0,10-0,35 % | ≤0,05-0,1 vægt% | Standard støbemønstervoks: afstemt flow, krympe og aske. |
Bivoks / naturlige voksblandinger |
Bivoks + modifikatorer | 60–65 °C (bivoks) | ~0,2-0,6 % | ≤0,1-0,3 % | God overfladeglans; bruges i små/håndlavede dele; variabel aske. |
| Hot-melt termoplastiske mønstre | Termoplastiske elastomerer / polyolefiner | 120–200 °C (afhængig af polymer) | variabel | meget lav aske, hvis polymer brænder rent | Anvendes til specielle mønstre; lavere håndteringskryb, men kræver højere afvoksenergi. |
| 3D-trykt støbeharpiks (SLA/DLP) | Fotopolymerharpikser formuleret til udbrænding | glasovergang ~50–120 °C; nedbrydning 200–600 °C | afhænger af harpiks; ofte ~0,2-0,5 % | 0.1–0,5 % (harpiksafhængig) | Fremragende geometrifrihed; kræver strenge afvoks-/forbrændingsprotokoller for at undgå rester. |
Nøgleegenskaber og hvorfor de betyder noget
- Flowevne til injektion: påvirker fyld- og portkvaliteten.
- Krympning & Termisk ekspansion: skal matche investeringsudvidelseskarakteristika for at undgå revnedannelse eller dimensionsfejl.
- Askeindhold: lavt tilbageholdt kulstof/aske ved udbrændthed reducerer skal-metal-reaktioner.
- Styrke & træthed: mønstre skal overleve håndtering og skalrotation uden forvrængning.
Praktiske tal & noter
- Typisk voksindsprøjtning svind: ~0,1-0,4 % lineær afhængig af voks og temperaturkontrol.
- Bruge lavt askeindhold formuleringer til højpræcisionssmykker og reaktive legeringer.
4. Investering (ildfast) systemer — typer og udvælgelseskriterier
Investering = bindemiddel + ildfast pulver. Valget er drevet af maksimal metalstøbningstemperatur, påkrævet overfladefinish, termisk ekspansionskontrol, og modstand mod reaktion med smeltet metal.
Store investeringsfamilier
- Gipsbundne investeringer (gipsbaseret)
-
- Bruge: smykker og lavtsmeltende legeringer (guld, sølv, tin) hvor hælde vikarer < ~1.000 °C.
- Fordele: Fremragende overfladefinish, lav permeabilitet (god til fine detaljer).
- Grænser: dårlig styrke over ≈1.000 °C; nedbrydes og blødgøres - ikke egnet til stål eller højtemperaturlegeringer.
- Fosfatbundne investeringer (F.eks., natrium- eller magnesiumphosphat)
-
- Bruge: højtemperaturlegeringer (Rustfrit stål, Nikkellegeringer) og applikationer, der kræver større ildfast styrke op til ~1.500 °C.
- Fordele: højere varmestyrke, bedre modstand mod metalreaktion og revnedannelse.
- Grænser: dårligere overfladepolering i forhold til gips i nogle formuleringer; mere kompleks blanding.
- Silica sol / kolloid silica bundet (aluminiumoxid/silica blandinger)
-
- Bruge: præcisionsdele over et bredt temperaturområde; kan tilpasses med zirkon eller aluminiumoxidtilsætninger.
- Fordele: god stabilitet ved høje temperaturer, fin overfladefinish.
- Grænser: kontrol af termisk ekspansion og hærdningstid er kritisk.
- Zirkon / aluminiumoxid (oxid) styrkede investeringer
-
- Bruge: reaktive legeringer (Titanium, højtemperatur nikkellegeringer) — reducerer metalinvesteringsreaktionen.
- Fordele: meget høj ildfasthed, lav reaktivitet med aktive metaller.
- Grænser: væsentligt højere omkostninger; reduceret polering i nogle tilfælde.
Tjekliste for valg af investeringer
- Max hældetemperatur (vælg investering vurderet over smeltetemp + sikkerhedsmargin).
- Ønsket overfladefinish (Ra mål).
- Termisk ekspansion matchning — offset for at kompensere for voksudvidelse og metalsvind.
- Permeabilitet & styrke — at modstå støbetryk og centrifugal-/vakuumbelastninger.
- Kemisk reaktivitet — især for reaktive metaller (Af, Mg, Al).
5. Stucco, belægninger og skal-byggematerialer
Skaller er bygget ved at veksle gylledip og stuk (grovere ildfaste korn). Materialer og partikelstørrelser styrer skaltykkelsen, permeabilitet og mekanisk styrke.
- Gylle: investeringsbind + fint ildfast (typisk 1-10 µm) til udgnidning og fin overfladegengivelse.
- Stucco: grovere silica/zicron/aluminiumoxidpartikler (20–200 um) der opbygger kropstykkelse.
- Overtræk / vasker: specialiserede top coats (F.eks., rig på aluminiumoxid eller zirkon) at agere som barrierelag til reaktive legeringer og for at forbedre mønsterfinheden eller reducere metalinvesteringsreaktion.
Udvælgelsestips
- Brug en zirkon/aluminiumoxid barriere vask til titanium og reaktive legeringer for at minimere alpha-case og kemisk reaktion.
- Begræns stukpartikelstørrelsen i de sidste lag for at opnå den nødvendige overfladepolering.
6. Kerner og kernematerialer (permanent & opløselig)
Kerner skaber indre tomrum. støbning af tabt voks:
- Keramisk (ildfast) kerner - silica, zirkon, aluminiumoxid baseret; kemisk bundet (harpiks eller natriumsilicat) eller sintret.
- Opløselig (salt, voks) kerner — saltkerner udvasket efter støbning til komplekse interne kanaler, hvor keramiske kerner er upraktiske.
- Hybride kerner — Keramisk kerne indkapslet i investeringsskal for at overleve afvoksning og udbrændthed.
Nøgleegenskaber
- Styrke ved skaltemperaturer at overleve håndtering og udbrændthed.
- Kompatibilitet med investeringsudvidelse (matchende grøn styrke og sintringsadfærd).
- Permeabilitet for at tillade gasser at undslippe under hældning.
7. Digler, hældesystemer & værktøjsmaterialer
Valg af digel og hældematerialer afhænger af Legeringskemi, smeltetemperatur, og reaktivitet.
Almindelige digelmaterialer
- Grafit / kulstofdigler: meget brugt til kobber, bronze, messing, og mange ikke-jernholdige legeringer. Fordele: Fremragende termisk ledningsevne, billig.
Begrænsninger: reagere med nogle smeltninger (F.eks., Titanium) og kan ikke bruges i oxiderende atmosfærer for nogle legeringer. - Aluminiumoxid (Al₂o₃) digler: kemisk inert for mange legeringer og anvendelig til højere temperaturer.
- Zirconia-digler: meget ildfast og kemisk modstandsdygtig - bruges til reaktive legeringer (men dyrere).
- Siliciumcarbid (SiC)-forede digler: høj modstand mod termisk stød; god til nogle aluminiumssmeltninger.
- Keramisk-grafit kompositter og smeltedigelbelægninger (oxidationsbarrierer) bruges til at forlænge levetiden og minimere forurening.
Hældesystemer
- Tyngdekraft hæld - enklest, bruges til smykker og lavvolumen.
- Centrifugalstøbning — almindeligt for smykker at tvinge metal til fine detaljer; bemærk øgede skimmel- og metalspændinger.
- Vakuum-assisteret / vakuum hæld — reducerer gasindfangning og muliggør reaktiv metalstøbning under reduceret tryk.
- Vakuum induktion smeltning (VIM) og vakuum forbrugselektrodesmeltning (VORES) — til superlegeringer med høj renhed og reaktive metaller som titanium.
Vigtig: til reaktive eller højtemperaturlegeringer (Titanium, nikkel superlegeringer), brug vakuum eller inert gassmeltning og digler/belægninger, der forhindrer forurening, og sørg for, at hældesystemet er kompatibelt med metallet (F.eks., centrifugal under vakuum).
8. Metaller og legeringer støbes normalt ved investeringsproces
Lost-wax Casting kan håndtere et bredt legeringsspektrum. Typiske kategorier, repræsentative smeltepunkter (° C.) og tekniske noter:
Note: De anførte smeltepunkter er for rene grundstoffer eller vejledende legeringsintervaller. Brug altid producentens smelte-/størkningsdata til præcis processtyring.
| Legering kategori | Repræsentative legeringer | Ca.. smelte / til opbevaring (° C.) | Praktiske noter |
| Ædelmetaller | Guld (Au), Sølv (Ag), Platinum (Pt) | Au: 1,064° C., Ag: 962° C., Pt: 1,768° C. | Smykker & dele af høj værdi; ædelmetaller kræver voks- og gipsinvesteringer med lavt askeindhold for en fin finish; Pt har brug for meget høj temp investering eller digel. |
| Bronze / Kobber legeringer | Med-Sn (bronze), Cu-Zn (messing), Cu-legeringer | 900–1.080°C (afhænger af legering) | God flydeevne; kan støbes i standard fosfat- eller silicainvesteringer; hold øje med oxiddannelse og slagg. |
| Aluminium legeringer | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610-720°C | Hurtig størkning; særlige investeringer påkrævet; reaktiv over for kulstof/grafit ved høje temperaturer — brug passende digler/belægninger. |
Stål & rustfrit |
400/300 serie rustfri, Værktøjsstål | ~1.420–1.500°C (faststof/væske varierer) | Kræver investeringer i fosfat eller højt aluminiumoxidindhold; højere hældetemperaturer → kræver stærk skal og inert/kontrolleret atmosfære for at undgå oxidation og reaktioner. |
| Nikkellegeringer / Superalloys | Inkonel, Hastelloy familier | ~1.350–1.500°C+ | Høje hældetemperaturer og streng kontrol - ofte vakuum eller kontrolleret atmosfæresmeltning; investere med zirconia/aluminiumoxidblandinger. |
| Titanium & Ti-legeringer | Ti-6al-4v | ~1.650–1.700°C (smeltepunkt ≈1.668°C) | Ekstremt reaktiv; investering skal være zirconiumoxid/aluminiumoxid og støbning i vakuum eller inert atmosfære (argon). Særlige digler/udstyr påkrævet; alfa-case dannelse er en risiko. |
| Zamac / Zink trykstøbte legeringer (sjældent i investeringer) | Belastninger | ~380-420°C | Lav temp; normalt trykstøbt i stedet, men muligt for specialinvesteringer. |
Praktisk støbetemperaturregel: Hældetemperatur er ofte 20–250°C over likvidus afhængig af legering og proces for at sikre påfyldning og kompensere varmetab (tjek legeringsdatabladet).
9. Støbeatmosfærer, reaktioner & beskyttelsesforanstaltninger
Reaktive legeringer (Al, Af, Mg) og højtemperatursmeltninger kræver omhyggelig atmosfære- og skalkemikontrol:
- Oxidation: sker i luft → oxidfilm dannes på smelteoverfladen og fanges som indeslutninger. Bruge inert atmosfære (argon) eller vakuum smelter for kritiske legeringer.
- Metal-investering kemisk reaktion: silica og andre oxider i investeringer kan reagere med smeltet metal for at danne sprøde reaktionslag (eksempel: alpha-case på titanium).
Spærrevaske og zirkon/aluminiumoxid-rige topcoatinger reducere interaktion. - Kulstofopsamling/afgasning: kulstof fra voks/investeringsnedbrydning kan overføres til smelter; tilstrækkelig udbrændthed og skimming/filtrering reducerer forurening.
- Brint pickup (ikke-jernholdige smelter): forårsager gasporøsitet. Afbød ved at afgasse smelter (argon udrensning, roterende afgassere) og holder investeringen tør.
Beskyttende trin
- Bruge barrierebelægninger for reaktive metaller.
- Bruge vakuum eller inert gas smelte- og hældesystemer, når det er specificeret.
- Filtrering (keramiske filtre) for at fjerne indeslutninger og oxider under hældning.
- Kontroller fugt og undgå våde investeringer - vanddamp udvider sig hurtigt under hældning og forårsager skalfejl.
10. Dewaxing, udbrændthed og skalforvarmning — materialer & temperaturer
Disse tre procestrin fjerner organisk mønstermateriale, fuldfør bindemiddeludbrænding og sintr skallen, så den har den mekaniske styrke og termiske tilstand, der kræves for at overleve hældning.
Materiale kompatibilitet (investeringstype, barrierefrakker, kernekemi) og stram temperaturkontrol er kritisk - fejl her forårsager skal revner, gas porøsitet, metal-skal reaktioner og forkerte dimensioner.
Afvoksning — metoder, typiske parametre og valgvejledning
| Metode | Typisk temp (° C.) | Typisk tid | Typisk voksfjernelseseffektivitet | Bedst til / Kompatibilitet | Fordele / Ulemper |
| Damp / Autoklav | 100–130 | 20–90 min (afhænger af massen & gating) | 95–99 % | Vand-glas / silica-sol skaller; store forsamlinger | Hurtig, skånsom til afskalning; skal kontrollere kondensat & udluftning for at undgå damptrykskader |
| Opløsningsmiddel (kemisk) afvoks | opløsningsmiddelbad 40–80 (opløsningsmiddelafhængig) | 1–4 timer (plus tørring) | 97–99 % | Lille, indviklede smykkeskaller eller SLA-støbegods | Meget ren fjernelse; kræver håndtering af opløsningsmiddel, tørretrin og miljøkontrol |
| Termisk (ovn) afvoks / blitz | 180–350 (forbrænding) | 0.5–3 timer | 90–98 % | Højtemperaturinvesteringer (fosfat, aluminiumoxid) og dele, hvor damp ikke anbefales | Simpelt udstyr; skal styre rampe og udluftning for at undgå revner |
| Flash/kombination (damp + kort termisk finish) | damp derefter 200–300 | damp 20–60 + termisk 0,5-2 timer | 98–99 % | De fleste produktionsskaller | Godt kompromis - fjerner bulk voks og brænder derefter rester rent |
Udbrændthed (bindemiddel udbrændthed, organisk fjernelse og sintring)
Formål: oxider og fjern resterende organiske stoffer/aske, fuldstændige bindemiddelreaktioner, fortætte/sintre skallen til den nødvendige varmestyrke, og stabilisere skaldimensioner.
Generel udbrændthedsstrategi (støberi praksis):
- Styret rampe fra omgivelsestemperatur → 200–300 °C på 0.5–3 °C/min at fjerne flygtige stoffer langsomt - ved at holde her undgås voldsom fordampning, der beskadiger skaller.
- Fortsæt rampen til mellemliggende ophold (300–600 °C) på 1–5 °C/min, holde 0,5-3 timer afhængig af skaltykkelse for at brænde bindemidler og kulholdige rester.
- Endelig rampe til sintrings-/holdetemperatur passende til investeringen og legeringen (se tabel nedenfor) og suge til 1–4 timer for at opnå skalstyrke og lavt restkulstof.
Anbefalet udbrændthed / sintringstemperaturbånd (typisk):
| Investeringsfamilie | Typisk udbrændthed / sinter temp (° C.) | Noter / mål |
| Gipsbundet (gips) | ~450–750 °C | Anvendes til lavtsmeltende legeringer (ædle metaller). Undgå >~800 °C — gips dehydrerer/svækker. |
| Silica-sol / kolloid silica (ikke-reaktive soler) | 800–1000 °C | God til almindeligt ikke-jernholdigt og nogle stål; juster hold for skaltykkelse. |
| Fosfatbundet | 900–1200 °C | Til stål, rustfri og Ni-baserede superlegeringer — giver høj varmestyrke og permeabilitet. |
| Zirkon / aluminiumoxidforstærkede investeringer | 1000–1250+ °C | Til reaktive legeringer (Af) og høje hældetemperaturer — minimer metalinvesteringsreaktioner. |
Skalforvarmning - måltemperaturer, iblødsætningstider og overvågning
Mål: bringe skallen til en stabil temperaturfordeling tæt på hældetemperaturen, således at (-en) termisk stød ved kontakt med smelte er minimeret, (b) skallen er fuldsintret og stærk, og (c) gasudvikling ved hældning er ubetydelig.
Generel vejledning
- Forvarm til en temperatur under, men tæt på hældetemperatur - typisk mellem (for temp - 50 ° C.) og (for temp - 200 ° C.) Afhængig af legering, skalmasse og investering.
- Opblødningstid: 30 min → 3 h afhængig af skalmasse og den nødvendige termiske ensartethed. Tykkere skaller kræver længere tid i blød.
- Ensartethed: mål ±10–25 °C hen over skaloverfladen; verificere med indlejrede termoelementer eller IR termografi.
Anbefalet skalforvarmningsbord (praktisk):
| Legering / familie | Typisk smeltet metal temp (° C.) | Anbefalet skalforvarmning (° C.) | Blødgør / hold tid | Atmosfære & noter |
| Aluminium (A356, AlSi legeringer) | 610–720 °C | 300–400 °C | 30–90 min | Luft eller tør N₂; sørg for, at skallen er helt tør - aluminium reagerer med frit kulstof ved høje temperaturer; hold skallen under smelten med behagelig margin. |
| Kobber / Bronze / Messing | 900–1.090 °C | 500–700 ° C. | 30–120 min | Luft eller N₂ afhængig af investering; barrierebelægninger reducerer reaktionen og forbedrer finishen. |
| Rustfrit stål (F.eks., 316L) | 1450–1550 °C | 600–800 °C | 1–3 timer | Brug fosfat/aluminiumoxidinvesteringer; overveje N₂/N₂-H₂ eller kontrolleret atmosfære for at begrænse overdreven oxidation. |
Nikkel superlegeringer (Inkonel 718, osv.) |
1350–1500 °C | 750–1000 °C | 1–4 timer | Brug højtemperatur zirkon/aluminiumoxidinvesteringer og vakuum/inert smeltning; skalforvarmning kan nærme sig hældetemperatur for den bedste fodring. |
| Titanium (Ti-6al-4v) | 1650–1750 °C | 800–1000 °C (nogle øvelser forvarmer tættere) | 1–4 timer | Vakuum eller inert atmosfære påkrævet; brug zirconia barrierevaske; skal forvarm og hæld under vakuum/inert for at forhindre alpha-case. |
Nedenfor er en kompakt, brugbar fejlfindingstabellinkning almindelige investeringsstøbningsfejl til materialerelaterede årsager, diagnostiske tjek, og praktiske midler / forebyggelse.
Brug det som reference på værkstedet, når du undersøger kørsler - hver række er skrevet, så støberiteknikeren eller ingeniøren kan følge diagnostiske trin og anvende rettelser hurtigt.
Hurtig legende:INV = investering (Shell) materiale/bindemiddel; voks = mønstermateriale (eller 3D-printet harpiks); smeltedigel = smeltebeholder/foring.
| Defekt | Typiske symptomer | Materiale-relaterede grundårsager | Diagnostiske tjek | Retsmidler / forebyggelse (Materialer & behandle) |
| Skal revner / skal udblæsning | Synlige radiale/lineære revner i skal, skalbrud under hældning eller afvoksning | Høj voksekspansion vs INV ekspansion; våd investering; indespærret kondensat; inkompatibelt bindemiddel; for høje rampehastigheder | Undersøg skallens tørhed (massetab), tjek afvoksningslog, visuel revnekortlægning; CT/UT efter hældning, hvis der er mistanke om det | Langsom afvoksnings- og udbrændingsrampe gennem 100–400 °C; sikre udluftninger/grædehuller; skift til kompatibel lavekspansionsvoks; tørre skaller fuldt ud; juster forholdet mellem gylle og stuk; øge skaltykkelsen eller skift bindemiddel for mekanisk styrke |
| Gas porøsitet (blæsehuller, nålehuller) | Sfæriske/irregulære hulrum ofte nær overfladen eller under overfladen | Brint fra våd investering; olie/opløsningsmiddelrester i voks; dårlig afgasning af smelte; fugt i stuk | Tværsnit, radiografi/røntgen for at lokalisere porer; måle fugt (ovntørret); askeprøve; smeltegasanalyse eller ilt/brint-monitor | Tørre skaller grundigt; forbedre afvoks & længere tørring; brænde for at smelte (argon roterende); vakuum-assisterende hældning; brug lav-aske voks; eliminer våd stuk og kontroller fugtigheden |
Overfladenåle huller / pitting |
Små overfladegruber, ofte over hele overfladen | Fint restkulstof / bindemiddelreaktion; dårlig slutgylle/stukkvalitet; investeringsforurening | Visuel/SEM af pitmorfologi; askeindholdstest (mål ≤0,1 vægt% for følsomme legeringer); tjek den endelige stukpartikelstørrelse | Brug en finere sidste stukbelægning; forbedre gylleblandingskontrol; forlænge udbrændingshold for at reducere resterende kulstof; brug barriere vask (zirkon/aluminiumoxid) til reaktive legeringer |
| Oxid indeslutninger / indfangning af slagg | Spredte mørke indeslutninger, slaggelinjer, overfladeskorper | Oxidhud ved smeltning på grund af langsom hældning/oxiderende atmosfære; forurenet digel eller fluxing mangler | Metallografi; eftersyn af filter/slev; smelte overflade visuel; filter tilstopning | Brug keramisk filtrering og skimming; hæld under inert eller kontrolleret atmosfære, hvis det er nødvendigt; skift digelforing eller belægning; strengere ladningskontrol og fluxing |
Kemisk reaktionslag (alfa-case, grænsefladereaktion) |
Skørt oxideret / reaktionslag på metaloverfladen, dårlig mekanisk overflade | INV kemi reagerer med smelte (Ti/Al vs silica); kulstofoptagelse fra bindemiddel; iltindtrængen | Tværsnit metallografi; dybdemåling af reaktionslag; XRF for oxygen/kulstof | Brug zirkon/aluminiumoxid barrierevaskelag; vakuum/inert smeltning & hælde; ændre investeringen til zirkonium-rigt system; reducere resterende kulstof (længere udbrændthed) |
| Ufuldstændig udfyldning / Koldt lukker / Misruns | Manglende geometri, sømme, sammensmeltede linjer, ufuldstændige tynde sektioner | Dårlig legeringsfluiditet for valgt investering/termisk masse; lav hældetemperatur eller for stort varmetab til kold skal; uoverensstemmelse med vokskrympning | Visuel inspektion, gating analyse, termisk billeddannelse af skalforvarmningsensartethed | Øg hældetemperaturen inden for legeringsspecifikationen; forvarm skal tættere på hældetemp; optimere gating/udluftning; vælg højflydende legering eller køleplade/køledesign; reducere tyndvægsfunktioner eller brug en anden proces (centrifugal) |
Varm rivning / varm krakning |
Uregelmæssige revner i højspændingssektioner opstår ved størkning | Investering begrænser sammentrækningen (for stiv); legering har bredt fryseområde; inkompatibelt chill/riser design | Undersøg revneplacering i forhold til størkningsvej; gennemgå termisk simulering | Redesign geometri (tilsæt fileter, ændre snittykkelse); juster porten og stigrøret for at fremme retningsbestemt størkning; overvej alternativ legering med snævrere fryseområde |
| Dårlig overfladefinish / kornet tekstur | Ru eller kornet støbt overflade, dårlig polerbarhed | Grov endelig stuk eller aggressiv gylle; forurening i investeringer; utilstrækkelige endelige gyllelag | Mål Ra, inspicer den endelige stukpartikelstørrelse, tjek gyllefaststof/sigteanalyse | Brug finere slutbelægning/korn, øge antallet af fine gylle/stuklag, forbedre gyllens renhed og blanding, kontrollere omgivende støv og håndtering |
Dimensionsfejl / skævhed (krympningsforvrængning) |
Funktioner uden for tolerance, vridning efter hældning/afkøling | Voksmønster krympning ikke kompenseret; differentiel skaludvidelse; forkert udbrændthed/sinter tidsplan | Sammenlign mønsterdæmpninger vs shell; termiske ekspansionsoptegnelser; TC'er i skal under udbrændthed | Kalibrer voks-/krympekvoter; justere kompensation for udbrændt termisk ekspansion; ændre skalbygningen (stivere bagsidelag) og forvarmningsstrategi; inkludere fikstur/fastspænding under afkøling |
| Kerneskift / intern fejlstilling | Interne passager uden for aksen, tynde vægge, hvor kerne bevægede sig | Svagt keramisk kernemateriale eller dårlig kernestøtte i vokssamling; kerne/investering adhæsion mismatch | Sektionsdele eller brug CT/røntgen; inspicer kernegrønnes styrke og vedhæftning | Øg kernestivheden (skift harpiksbindemiddel eller tilføj chapletstøtter); forbedre kernesædefunktionerne; juster skal stuklag for at låse kernen; hærde kerner korrekt |
Forurening / carbon pickup i metal |
Mørke striber, nedsat duktilitet; brintporøsitet | Kulstof fra voks eller investeringsnedbrydning, forurenet digelbeklædning | Kulstof/ilt analyse (LECO), visuel mikrostruktur, askeprøve | Brug lav-aske voks; forlænge udbrændthed; brug coated eller alternativ digel; vakuum/inert smelte & hælde; forbedre filtrering og afgasning |
| Resterende fugt induceret afskalning / dampeksplosioner | Lokaliseret skal sprænges / alvorlige udblæsninger ved første metalkontakt | Våd investering eller indespærret afvokskondensat | Mål vægttab efter tørring; ovntør- og fugtsensortjek | Tør skaller for at målrette fugt (angive i arbejdsinstruktionen), langsom kontrolleret afvoksning, tillade tilstrækkelig tørretid, forvarm for at drive vandet fra før hældning |
12. Miljømæssigt, Sundhed & Sikkerhedshensyn; genbrug & affaldshåndtering
Nøglefarer
- Respirabel krystallinsk silica (RCS) fra stuk og investeringsstøv — strengt kontrolleret (åndedrætsværn, lokal udstødning, våde metoder).
- Dampe fra udbrændthed — brændbare organiske stoffer; kontrol med ventilation og termiske oxidationsmidler.
- Farer for smeltet metal - sprøjt, forbrændinger; PPE og slevhåndteringsprotokoller.
- Reaktive metalfarer (Af, Mg) — brandrisiko ved tilstedeværelse af ilt; har brug for iltfrie omgivelser til smeltning/hældning.
- Bortskaffelse af varme skal — termiske og kemiske farer.
Spild & genbrug
- Metalskrot er typisk genvundet og genbrugt - stor bæredygtighedsfordel.
- Brugt investering kan genvindes (gylleseparering, centrifuge) og genanvendeligt ildfast materiale genvundet (men pas på forurening og bøder).
- Brugt investering og filterstøv kan klassificeres afhængigt af bindemiddelkemien - håndter bortskaffelse i henhold til lokale regler.
13. Praktisk udvælgelsesmatrix & indkøbstjekliste
Hurtig valg matrix (højt niveau)
- Smykker / lavtemp legeringer: paraffin/mikrokrystallinsk voks + investering i gips + damp afvoks.
- Generel bronze / messing / Kobberlegeringer: voksblandinger + silica/fosfat investeringer + vakuum eller inert hældning anbefales.
- Aluminiumslegeringer: voks + silica sol/kolloide investeringer formuleret til Al + tørre skaller + inert eller kontrolleret atmosfære + passende digel (SiC/grafit med belægninger).
- Rustfri, Nikkellegeringer: voks + investeringer i fosfat eller aluminiumoxid/zirkon + høj shell sinter temp + vakuum/inert smeltning & filtrering.
- Titanium: voks eller trykt mønster + zirconia/aluminiumoxid barriere investering + vakuumsmeltning og hæld + zirkon barrierefrakker + specielle digler.
Indkøb & tjekliste for tegning (must-have varer)
- Alloy specifikation og nødvendige mekaniske/korrosionsegenskaber.
- Mål for overfladefinish (Ra) og kosmetiske krav.
- Dimensionstolerancer & kritiske datums (identificere bearbejdede flader).
- Skaltype (investeringsfamilie) og minimal skaltykkelse.
- Begrænsninger i udbrændthedsplanen (hvis det er relevant) og forvarm/hæld temp vindue.
- Ndt & accept (radiografi %, tryk/lækagetest, mekanisk prøveudtagning).
- Støbemetode (alvor / centrifugal / vakuum / tryk) og smeltende atmosfære (luft / Argon / vakuum).
- Digel & krav til filtrering (keramisk filter, digelmaterialebegrænsninger).
- Spild & genbrugsforventninger (genvinde investeringer %).
- Sikkerhed & risikoprofil (klausul om reaktive metaller, behov for tilladelser).
14. Konklusion
Materialeudvælgelsen i støbning med tabt voks er vidtspændende og tværfagligt: hvert materiale - voks, investering, stuk, kerne, digel og legering — spiller en funktionel rolle i termisk, kemiske og mekaniske interaktioner.
Vælg materialer med øje for legeringens smeltekemi og temperatur, påkrævet overfladefinish, acceptabelt porøsitet, og Efterbehandling.
Til reaktive eller højtemperaturlegeringer (Titanium, Ni-superlegeringer), investere i specialiserede investeringer (zirconiumoxid/aluminiumoxid), vakuumsmeltning og barrierebelægninger.
Til smykker og lavtemp-legeringer, Gipsinvesteringer og fin stuk giver enestående finish og nøjagtighed.
Tidligt samarbejde mellem design, mønstre og støberi teams er afgørende for at låse i det rigtige materiale sæt for pålidelige, højudbytte produktion.
FAQS
Hvordan vælger jeg en investering til rustfri støbning?
Vælg en fosfatbundet eller alumina/zirkon forstærket investering vurderet over din legerings likvidus og med tilstrækkelig varmstyrke; kræve en shell sinter tidsplan, der når skal temperaturer på 1.000-1.200 ° C før hældning.
Kan jeg bruge almindelig gipsinvestering til aluminium?
Ingen. Gipsinvesteringer blødgøres og nedbrydes ved relativt lave temperaturer; aluminium har brug for investeringer formuleret til ikke-jernholdige metaller og designet til at håndtere de særlige termiske og kemiske forhold ved Al-smelter.
Hvorfor udvikler titaniumstøbegods en alfa-kasse?
Alpha-case er et oxygenberiget skørt overfladelag forårsaget af reaktion mellem titanium og oxygen ved høj temperatur.
Reducer det ved at bruge zirconia/aluminiumoxid barrierebelægninger, vakuum eller argon atmosfærer og rengøres, tørre investeringer.
Er det økonomisk at genvinde investeringen?
Ja - mange støberier genvinder og genbruger investeringsfinter og groft materiale via gylleseparering, centrifuger og termisk genvinding.
Økonomien afhænger af gennemløb og forurening.
Hvilken digel skal jeg bruge til bronze vs titanium?
Bronze: grafit- eller SiC-digler med belægninger fungerer ofte.
Titanium: brug inert, ikke-kulstofdigler og vakuum- eller kolddigel-induktionssmeltesystemer — almindelige grafitdigler vil reagere og forurene Ti.
Hvad er det mest omkostningseffektive ildfaste system til aluminiumsstøbegods?
Silica sand (samlet) + vandglas (bindemiddel) koster 50-60 % mindre end silica sol-zircon systemer, og aluminiums lave smeltepunkt (615° C.) undgår reaktion med silica - ideel til høj volumen, billige aluminiumsdele.
Sådan genbruges afvokset voks?
Afvokset voks filtreres gennem en 5-10 μm mesh for at fjerne urenheder, opvarmes til 80-100°C for at homogenisere, og genbrugt 5-8 gange.
Genanvendt voks vedligeholder 95% af originalens ydeevne og reducerer materialeomkostningerne med 30%.
