1. Esittely
Kadonnut vaha (investointi) valu on arvostettu kyvystään toistaa hienoja yksityiskohtia, ohuet profiilit ja monimutkainen geometria sekä erinomainen pintakäsittely ja suhteellisen tiukat toleranssit.
Tasaisten tulosten saavuttaminen ei ole vain geometriasta tai koneen asetuksista kiinni – se on pohjimmiltaan materiaaliongelma.
Vaha sekoitus, sijoituskemia, tulenkestävät kiviainekset, ydinkoostumus, upokas ja seoskemia ovat kaikki vuorovaikutuksessa termisesti, kemiallisesti ja mekaanisesti vahanpoiston aikana, burnout ja metalliruiskutus.
Oikeiden materiaalien valitseminen jokaiseen vaiheeseen on ero korkeatuottoisen tuotantoajon ja toistuvan uudelleenkäsittelyn välillä.
2. Yleiskatsaus kadonneen vahan valun työnkulkuun
Keskeiset vaiheet ja siihen liittyvät ensisijaiset materiaalielementit:
- Kuviointi (vaha) — kuviovaha tai ruiskupuristettu kestomuovi; portti/vahaputkijärjestelmät.
- Kokoonpano & portti — vahatangot (kiistävä), pohjalevyt.
- Shell rakentaa (investointi) - liete (sideaine + hieno tulenkestävä), stukko/kiviainespinnoitteet.
- Kuivuminen / vahanpoisto — orgaanisen kuvion poistaminen höyryllä/autoklaavissa tai uunissa.
- Burnout / kuori sintteri — ohjattu ramppi jäännösorgaanisten aineiden hapettamiseksi/polttamiseksi ja kuoren sintraamiseksi vaadittuun lujuuteen.
- Sulaminen & kaataminen — upokasmateriaali ja ilmakehä (ilma/inertti/tyhjiö) ja kaatojärjestelmä (painovoima / keskipako- / tyhjä).
- Jäähdytys & kuoren poisto — kuoren mekaaninen tai kemiallinen poisto; viimeistely.
Jokaisessa vaiheessa käytetään erilaisia lämpötiloihin optimoituja materiaaliperheitä, kemia, ja mekaaniset kuormat siinä vaiheessa.
3. Vaha & kuviomateriaalit
Funktiot: kantaa geometriaa, määrittää pinnan viimeistelyn, ja tarjoavat ennustettavaa laajenemista kuoren rakentamisen aikana.
Tavallinen vaha / kuviomateriaaliperheet
| Materiaali / Perhe | Tyypillinen koostumus | Tyypillinen sulaminen / pehmennysalue (° C) | Tyypillinen lineaarinen kutistuminen (kuten tuotettu) | Tyypillistä jäännöstuhkaa palamisen jälkeen | Paras käyttö / muistiinpanoja |
| Parafiinirikas injektiovaha | Parafiini + pieni muuntaja | 45-70 °C | ~0,2–0,5 % | 0.05–0,2 painoprosenttia | Alhaiset kustannukset, hyvä viimeistely; hauras jos puhdas - yleensä sekoitettuna. |
| Mikrokiteiset vahaseokset | Mikrokiteinen vaha + parafiini + tartunta-aineet | 60-95 °C | ~0,1–0,3 % | ≤0,1 painoprosenttia (jos se on valmistettu vähätuhkaiseksi) | Parempi sitkeys ja koheesio; suositeltava monimutkaisiin kokoonpanoihin. |
| Kuviovaha (suunniteltuja sekoituksia) | Parafiini + mikrokiteinen + polymeerit (PE -PE, EVA) + stabilisaattorit | 55-95 °C | ~0,10–0,35 % | ≤0,05–0,1 painoprosenttia | Vakiovalimokuviovaha: viritetty virtaus, kutistua ja tuhkahtaa. |
Mehiläisvaha / luonnollisia vahasekoituksia |
Mehiläisvaha + modifikaattorit | 60-65 °C (mehiläisvaha) | ~0,2–0,6 % | ≤0,1–0,3 % | Hyvä pintakiilto; käytetään pienissä/käsintehtyissä osissa; muuttuva tuhka. |
| Kuumasulate termoplastiset kuviot | Termoplastiset elastomeerit / polyolefiinit | 120-200 °C (polymeeristä riippuen) | muuttuja | erittäin vähän tuhkaa, jos polymeeri palaa puhtaaksi | Käytetään erikoiskuvioihin; alhaisempi käsittelyviruminen, mutta vaativat enemmän vahanpoistoenergiaa. |
| 3D-painetut valettavat hartsit (SLA/DLP) | Valopolymeerihartsit, jotka on suunniteltu palamaan | lasisiirtymä ~50-120 °C; hajoaminen 200-600 °C | riippuu hartsista; usein ~0,2-0,5 % | 0.1–0,5 % (hartsista riippuvainen) | Erinomainen geometrian vapaus; vaativat tiukat vahanpoisto-/polttoprotokollat jäämien välttämiseksi. |
Tärkeimmät ominaisuudet ja miksi niillä on merkitystä
- Virtauskyky injektiota varten: vaikuttaa täytön ja portin laatuun.
- Kutistuminen & lämmön laajennus: Niiden on vastattava investoinnin laajennusominaisuuksia kuoren halkeilun tai mittavirheiden välttämiseksi.
- Tuhkapitoisuus: alhainen hiili/tuhka palamisen yhteydessä vähentää kuori-metallireaktioita.
- Vahvuus & väsymys: kuvioiden tulee kestää käsittely ja kuoren pyöriminen ilman vääristymiä.
Käytännön numeroita & muistiinpanoja
- Tyypillinen vahan ruiskutuskutistuminen: ~0,1–0,4 % lineaarinen riippuen vahasta ja lämpötilan säädöstä.
- Käyttää vähätuhkainen formulaatiot korkean tarkkuuden koruille ja reaktiivisille metalliseoksille.
4. Investointi (tulenkestävä) järjestelmät – tyypit ja valintaperusteet
Investointi = sideaine + tulenkestävää jauhetta. Valinta perustuu metallin maksimivalulämpötilaan, vaadittava pintakäsittely, lämpölaajenemisen ohjaus, ja kestävyys reaktiolle sulan metallin kanssa.
Suuret sijoitusperheet
- Kipsipohjaiset sijoitukset (kipsipohjainen)
-
- Käyttää: korut ja matalassa sulavat metalliseokset (kulta, hopea, tina) missä sadelämpötilat < ~1000 °C.
- Edut: Erinomainen pinta, alhainen läpäisevyys (hyvä hienoihin yksityiskohtiin).
- Rajoitukset: huono lujuus yli ≈1000 °C; hajoaa ja pehmenee – ei sovellu teräksille tai korkean lämpötilan metalliseoksille.
- Fosfaattisidonnaiset sijoitukset (ESIM., natrium- tai magnesiumfosfaatti)
-
- Käyttää: korkean lämpötilan seokset (ruostumattomat teräkset, nikkeliseokset) ja sovellukset, jotka vaativat suurempaa tulenkestävyyttä ~1500 °C asti.
- Edut: korkeampi kuumalujuus, parempi metallireaktion ja halkeilun kestävyys.
- Rajoitukset: huonompi pintakiillotus verrattuna kipsiin joissakin formulaatioissa; monimutkaisempi sekoitus.
- Silica sol / kolloidinen piidioksidi sidottu (alumiinioksidi/piidioksidiseokset)
-
- Käyttää: tarkkuusosia laajalla lämpötila-alueella; sovitettavissa zirkonin tai alumiinioksidin lisäyksillä.
- Edut: hyvä korkeiden lämpötilojen vakaus, hieno pintakäsittely.
- Rajoitukset: lämpölaajenemisen ja kovettumisajan hallinta on kriittistä.
- Zirkonia / alumiinioksidi (oksidi) investointeja
-
- Käyttää: reaktiiviset seokset (titaani, korkean lämpötilan nikkeliseokset) — vähentää metalliinvestointireaktiota.
- Edut: erittäin korkea tulenkestävyys, alhainen reaktiivisuus aktiivisten metallien kanssa.
- Rajoitukset: huomattavasti korkeammat kustannukset; joissakin tapauksissa vähennetty kiillotusaine.
Sijoitusvalinnan tarkistuslista
- Max kaatolämpötila (valitse sulamislämpötilaa korkeampi investointi + turvamarginaali).
- Haluttu pintakäsittely (Ra kohde).
- Lämpölaajenemisen sovitus — offset kompensoimaan vahan laajenemista ja metallin kutistumista.
- Läpäisevyys & vahvuus — kestää valupainetta ja keskipako/tyhjiökuormitusta.
- Kemiallinen reaktiivisuus — erityisesti reaktiivisille metalleille (-, Mg, AL -AL).
5. Stukki, pinnoitteet ja kuorenrakennusmateriaalit
Kuoret rakennetaan vuorotellen lietteen dipit ja stukki (karkeammat tulenkestävät jyvät). Materiaalit ja hiukkaskoot säätelevät kuoren paksuutta, läpäisevyys ja mekaaninen lujuus.
- Liete: investointien sideaine + hieno tulenkestävä (tyypillisesti 1-10 µm) hankaamiseen ja hienon pinnan toistoon.
- Stukki: karkeammat piidioksidi/sikroni/alumiinioksidihiukkaset (20–200 µm) jotka rakentavat kehon paksuutta.
- Pinnoitteet / pesee: erikoistuneet pintamaalit (ESIM., runsaasti alumiinioksidia tai zirkonia) toimia kuten estekerrokset reaktiivisille metalliseoksille ja parantaa kuvion hienoutta tai vähentää metalliinvestointireaktiota.
Valintavinkkejä
- Käyttää a zirkoni/alumiinioksidisulkupesu titaanille ja reaktiivisille metalliseoksille alfa-tapauksen ja kemiallisen reaktion minimoimiseksi.
- Rajoita stukkohiukkasten kokoa viimeisissä pinnoitteissa tarvittavan pinnan kiillotuksen saavuttamiseksi.
6. Sydämet ja ydinmateriaalit (pysyvä & liukeneva)
Ytimet luovat sisäisiä tyhjiöitä. kadonneen vahan valukäyttö:
- Keraaminen (tulenkestävä) ytimet - piidioksidi, zirkonia, alumiinioksidipohjainen; kemiallisesti sidottu (hartsi tai natriumsilikaatti) tai sintrattu.
- Liukeneva (suolaa, vaha) ytimet — suolaytimet, jotka liuotetaan valun jälkeen monimutkaisiin sisäkanaviin, joissa keraamiset ytimet ovat epäkäytännöllisiä.
- Hybridiytimet — Keraaminen ydin, joka on koteloitu investointikuorelle, jotta se selviää vahanpoistosta ja palamisesta.
Tärkeimmät ominaisuudet
- Lujuus kuoren lämpötiloissa selviytyä käsittelystä ja palamisesta.
- Yhteensopivuus investointien laajentamisen kanssa (vihreä vahvuus ja sintrauskäyttäytyminen).
- Läpäisevyys jotta kaasut pääsevät poistumaan kaatamisen aikana.
7. Upokkaat, kaatojärjestelmät & työkalumateriaalit
Upokkaan ja kaatomateriaalien valinta riippuu seosten kemia, sulamislämpötila, ja reaktiivisuus.
Yleiset upokkaan materiaalit
- Grafiitti / hiiliupokkaat: käytetään laajalti kuparille, pronssi, messinki, ja monet ei-rautametalliseokset. Edut: Erinomainen lämmönjohtavuus, halpa.
Rajoitukset: reagoida joidenkin sulatteiden kanssa (ESIM., titaani) eikä sitä voida käyttää hapettavassa ilmakehässä joidenkin seosten osalta. - Alumiiniokso (Al2O3) upokkaat: kemiallisesti inertti monille seoksille ja käyttökelpoinen korkeammissa lämpötiloissa.
- Zirkonia upokkaat: erittäin tulenkestävä ja kemiallisesti kestävä – käytetään reaktiivisiin metalliseoksiin (mutta kalliimpaa).
- Piikarbidi (SiC)-vuoratut upokkaat: korkea lämpöiskun kestävyys; sopii joillekin alumiinisulaille.
- Keraami-grafiittikomposiitit ja upokkaan pinnoitteet (hapettumisesteet) käytetään pidentämään käyttöikää ja minimoimaan kontaminaatiota.
Kaatojärjestelmät
- Gravity valu - yksinkertaisin, käytetään koruihin ja vähäisiin volyymiin.
- Keskipakovalu — yleistä koruille, jotka pakottavat metallin hienoihin yksityiskohtiin; Huomaa lisääntyneet muoti- ja metallijännitykset.
- Tyhjiöavusteinen / tyhjiökaataa — vähentää kaasun juuttumista ja mahdollistaa reaktiivisen metallin valun alennetussa paineessa.
- Tyhjiöinduktiosulatus (VIM) ja kuluvien elektrodien tyhjiösulatus (MEIDÄN) - erittäin puhtaille superseoksille ja reaktiivisille metalleille, kuten titaanille.
Tärkeää: reaktiivisille tai korkean lämpötilan seoksille (titaani, nikkelin superseokset), käytä tyhjiö- tai inerttikaasusulatusta ja upokkaita/pinnoitteita, jotka estävät saastumisen, ja varmista, että kaatojärjestelmä on yhteensopiva metallin kanssa (ESIM., keskipako tyhjiössä).
8. Metallit ja seokset valetaan yleisesti investointiprosessilla
Lost-wax Casting pystyy käsittelemään laajaa metalliseoskirjoa. Tyypillisiä luokkia, edustavia sulamispisteitä (° C) ja tekniset huomautukset:
Huomautus: luetellut sulamispisteet koskevat puhtaita alkuaineita tai ohjeellisia seosalueita. Käytä aina valmistajan toimittamia sulamis-/jähmettymistietoja prosessin tarkan ohjauksen varmistamiseksi.
| Seosluokka | Edustavia seoksia | Suunnilleen. sulaa / varastointia varten (° C) | Käytännön muistiinpanoja |
| Jalometallit | Kulta (Au), Hopea (Ag), Platina (Pt) | Au: 1,064° C, Ag: 962° C, Pt: 1,768° C | Korut & arvokkaat osat; jalometallit vaativat vähätuhkaisia vaha- ja kipsiinvestointeja hienoksi viimeistelyyn; Pt tarvitsee erittäin korkean lämpötilan investoinnin tai upokkaan. |
| Pronssi / Kupari seokset | Kanssa-Sn (pronssi), Cu-Zn (messinki), Cu-seokset | 900–1 080 °C (riippuu seoksesta) | Hyvä juoksevuus; voidaan valaa tavallisiin fosfaatti- tai piidioksidiinvestointeihin; tarkkaile oksidin muodostumista ja kuonaa. |
| Alumiini seokset | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610-720°C | Nopea jähmettyminen; tarvitaan erityisiä investointeja; reaktiivinen hiilen/grafiitin kanssa korkeissa lämpötiloissa – käytä sopivia upokkaita/pinnoitteita. |
Teräkset & ruostumaton |
400/300 sarja ruostumatonta, työkalut | ~1420–1500°C (kiinteä/neste vaihtelee) | Vaatii fosfaatti- tai korkea-alumiinioksidiinvestointeja; korkeammat valulämpötilat → vaativat vahvan kuoren ja inertin/hallitun ilmakehän hapettumisen ja reaktioiden välttämiseksi. |
| Nikkeliseokset / superseokset | Kattaa, Hastelloyn perheet | ~1350–1500°C+ | Korkeat valumislämpötilat ja tiukka ohjaus – tavallisesti tyhjiö tai säädellyn ilmakehän sulatus; investoida zirkoniumoksidi/alumiinioksidiseoksiin. |
| Titaani & Ti-seokset | Ti-6Al-4V | ~1650–1700°C (sulamispiste ≈1 668 °C) | Erittäin reaktiivinen; Investoinnin tulee olla zirkoniumoksidia/alumiinioksidia ja valua tyhjiössä tai inertissä ilmakehässä (argon). Tarvitaan erikoisupokkaat/laitteet; alfa-tapausten muodostuminen on riski. |
| Zamac / Sinkin painevaletut seokset (harvinainen sijoitustoiminnassa) | taakkoja | ~380-420°C | Matala lämpötila; yleensä sen sijaan painevalettu, mutta mahdollista erikoissijoituksiin. |
Käytännöllinen valulämpötilasääntö: Kaatolämpötila on usein 20-250°C yli Likvidus seoksesta ja prosessista riippuen täytön ja lämpöhäviön kompensoimiseksi (tarkista metalliseostiedot).
9. Casting tunnelmat, reaktiot & suojatoimenpiteitä
Reaktiiviset seokset (AL -AL, -, Mg) ja korkean lämpötilan sulat vaativat huolellista ilmakehän ja kuoren kemian hallintaa:
- Hapetus: tapahtuu ilmassa → sulan pinnalle muodostuu oksidikalvoja, jotka jäävät loukkuun sulkeutumina. Käyttää inertti ilmakehä (argon) tai tyhjä sulaa kriittisille seoksille.
- Metalliinvestointien kemiallinen reaktio: piidioksidi ja muut oksidit investoinneissa voivat reagoida sulan metallin kanssa muodostaen hauraita reaktiokerroksia (esimerkki: alfa-kotelo titaanilla).
Estepesut ja zirkonia/alumiinioksidirikas pintamaalit vähentää vuorovaikutusta. - Hiilenpoisto/kaasunpoisto: vahan/sijoitushajoamisesta syntyvä hiili voi siirtyä sulatteisiin; riittävä palaminen ja kuoriminen/suodatus vähentävät kontaminaatiota.
- Vedyn otto (ei-rautametallien sulatteet): aiheuttaa kaasuhuokoisuutta. Vähennä sulatteiden kaasua poistamalla (argonin puhdistus, pyörivät kaasunpoistajat) ja investointien pitäminen kuivana.
Suojaportaat
- Käyttää suojapinnoitteet reaktiivisille metalleille.
- Käyttää tyhjiö tai inertti kaasu sulatus- ja kaatojärjestelmät tarvittaessa.
- Suodatus (keraamiset suodattimet) sulkeutumien ja oksidien poistamiseen kaatamisen aikana.
- Hallitse kosteutta ja vältä märkiä investointeja – vesihöyry laajenee nopeasti kaatamisen aikana ja aiheuttaa kuoren rikkoutumisen.
10. Vahanpoisto, burnout ja kuoren esilämmitys — materiaalit & lämpötila
Nämä kolme prosessivaihetta poistavat orgaanisen kuviomateriaalin, viimeistele sideaineen loppuunpalaminen ja sintraa kuori niin, että sillä on mekaaninen lujuus ja lämpötila, joka tarvitaan kaatamisen selviytymiseen.
Materiaalien yhteensopivuus (sijoitustyyppi, suojatakit, ydinkemia) ja tiukka lämpötilan säätö ovat kriittisiä – virheet aiheuttavat kuoren halkeilua, kaasuhuokoisuus, metalli-kuorireaktiot ja väärät mitat.
Vahanpoisto - menetelmät, tyypilliset parametrit ja valintaohjeet
| Menetelmä | Tyypillinen lämpötila (° C) | Tyypillinen aika | Tyypillinen vahanpoistoteho | Paras jhk / Yhteensopivuus | Ammattilaiset / Haitat |
| Höyryä / Autoklaavi | 100–130 | 20-90 min (riippuu massasta & portti) | 95–99 % | Vesi-lasi / piidioksidi-sol kuoret; suuret kokoonpanot | Nopeasti, hellävarainen kuorelle; täytyy hallita kondenssivettä & tuuletus höyrypainevaurioiden välttämiseksi |
| Liuotin (kemikaali-) vahanpoisto | liuotinkylpy 40-80 (liuottimesta riippuvainen) | 1–4 h (plus kuivaus) | 97–99 % | Pieni, monimutkaiset korukuoret tai SLA-valut | Erittäin siisti poisto; vaatii liuotinkäsittelyä, kuivausvaihe ja ympäristönsuojelu |
| Lämpö (uuni) vahanpoisto / salama | 180–350 (esipoltto) | 0.5-3 h | 90–98 % | Korkean lämpötilan investoinnit (fosfaatti, alumiinioksidi) ja osat, joissa höyryä ei suositella | Yksinkertaiset varusteet; on ohjattava ramppia ja tuuletusta halkeamien välttämiseksi |
| Salama/yhdistelmä (höyryä + lyhyt lämpöviimeistely) | höyryä sitten 200-300 | höyry 20-60 + lämpö 0,5-2 h | 98–99 % | Suurin osa tuotantokuorista | Hyvä kompromissi – poistaa bulkkivahan ja polttaa jäännökset siististi |
Burnout (sideaineen palaminen, orgaaninen poisto ja sintraus)
Tarkoitus: hapettaa ja poistaa jäännösorgaaniset aineet/tuhkat, täydelliset sideainereaktiot, tiivistä/sintraa kuori vaadittuun kuumalujuuteen, ja vakauttaa kuoren mitat.
Yleinen burnout-strategia (valimokäytäntö):
- Ohjattu ramppi ympäristöstä → 200–300 °C at 0.5-3 °C/min poistaa haihtuvat aineet hitaasti – tässä pitäminen välttää kuoria vahingoittavan voimakkaan höyrystymisen.
- Jatka ramppia väliasuntoon (300-600 °C) at 1-5 °C/min, kestää 0,5–3 tuntia kuoren paksuudesta riippuen sideaineiden ja hiilipitoisten jäännösten polttamiseksi.
- Viimeinen ramppi sintraus/pitolämpötilaan sopiva sijoitukseen ja seokseen (katso alla oleva taulukko) ja liota 1–4 h saavuttaa kuoren lujuus ja alhainen jäännöshiilipitoisuus.
Suositeltu burnout / sintrauslämpötilakaistat (tyypillinen):
| Sijoitusperhe | Tyypillistä burnoutia / sintrauslämpötila (° C) | Muistiinpanot / tavoite |
| Kipsiliitos (kipsi) | ~450-750 °C | Käytä matalassa lämpötilassa sulaville metalliseoksille (jalometallit). Välttää >~800 °C — kipsi kuivuu/heikentää. |
| Silica-sol / kolloidinen piidioksidi (ei-reaktiiviset soolit) | 800-1000 °C | Sopii yleisille ei-rautametallille ja joillekin teräksille; säädä pitoa kuoren paksuuden mukaan. |
| Fosfaattisidottu | 900-1200 °C | Teräksille, ruostumattomat ja Ni-pohjaiset superseokset - tuottaa korkean kuumalujuuden ja läpäisevyyden. |
| Zirkonia / alumiinioksidin investointeja | 1000-1250+ °C | Reaktiivisille seoksille (-) ja korkeat valulämpötilat – minimoi metalliinvestointireaktiot. |
Kuoren esilämmitys – tavoitelämpötilat, liotusajat ja seuranta
Maali: tuo kuori vakaaseen lämpötilajakaumaan lähelle kaatolämpötilaa niin, että (eräs) lämpöshokki kosketuksessa sulatteeseen on minimoitu, (b) kuori on täysin sintrattu ja vahva, ja (c) kaasun kehittyminen valumishetkellä on merkityksetöntä.
Yleinen ohje
- Esilämmitä alle, mutta lähellä kaatolämpötilaa - yleensä välillä (lämpötilalle − 50 ° C) ja (lämpötilalle − 200 ° C) seoksesta riippuen, kuorimassa ja investoinnit.
- Liotusaika: 30 min → 3 h riippuen kuoren massasta ja vaaditusta lämpötasaisuudesta. Paksummat kuoret vaativat pidemmän liotuksen.
- Yhdenmukaisuus: tavoite ±10–25 °C kuoren pinnan poikki; varmista sulautetuilla termopareilla tai IR-termografialla.
Suositeltu kuoren esilämmityspöytä (käytännön):
| Metalliseos / perhe | Tyypillinen sulan metallin lämpötila (° C) | Suositeltu kuoren esilämmitys (° C) | Liota / pidä aikaa | Tunnelma & muistiinpanoja |
| Alumiini (A356, AlSi-seokset) | 610-720 °C | 300-400 °C | 30-90 min | Ilmaa tai kuivaa N2; varmistaa kuoren täysin kuivan - alumiini reagoi vapaan hiilen kanssa korkeissa lämpötiloissa; pidä kuori sulamisen alapuolella mukavalla marginaalilla. |
| Kupari / Pronssi / Messinki | 900–1 090 °C | 500–700 ° C | 30-120 min | Ilmaa tai N₂ sijoituksesta riippuen; suojapinnoitteet vähentävät reaktiota ja parantavat viimeistelyä. |
| Ruostumattomat teräkset (ESIM., 316Lens) | 1450–1550 ° C | 600-800 °C | 1-3 h | Käytä fosfaatti/alumiinioksidiinvestointeja; harkitse N2/N2-H2 tai kontrolloitua ilmakehää liiallisen hapettumisen rajoittamiseksi. |
Nikkelin superseokset (Kattaa 718, jne.) |
1350-1500 °C | 750-1000 °C | 1–4 h | Käytä korkean lämpötilan zirkoni/alumiinioksidisijoituksia ja tyhjiö/inerttisulatusta; kuoren esilämmitys saattaa lähestyä valumislämpötilaa parhaan ruokinnan saavuttamiseksi. |
| Titaani (Ti-6Al-4V) | 1650-1750 °C | 800-1000 °C (Jotkut käytännöt esilämmittävät lähempänä) | 1–4 h | Tarvitaan tyhjiö tai inertti ilmakehä; käytä zirkoniasulkupesuja; esilämmitä kuori ja kaada tyhjiössä/inertissä alfa-kotelon estämiseksi. |
Alla on kompakti, toimiva vianetsintätaulukon linkitys yleiset investointi-valuvirheet -lla materiaaleihin liittyvät perimmäiset syyt, diagnostiset tarkastukset, ja käytännön parannuskeinoja / ennaltaehkäisy.
Käytä sitä myymälän viitteenä tutkiessasi ajoja – jokainen rivi on kirjoitettu, jotta valimoteknikko tai insinööri voi seurata diagnostiikkavaiheita ja tehdä korjauksia nopeasti.
Nopea legenda:INV = investointi (kuori) materiaali/sideaine; vaha = kuviomateriaali (tai 3D-tulostettu hartsi); upokas = sulatussäiliö/vuori.
| Vika | Tyypillisiä oireita | Materiaaliin liittyvät perimmäiset syyt | Diagnostiset tarkastukset | Korjauskeinot / ennaltaehkäisy (materiaalit & käsitellä) |
| Kuori halkeilee / kuoren purkautuminen | Näkyviä säteittäisiä/lineaarisia halkeamia kuoressa, kuoren murtuma kaatamisen tai vahanpoiston aikana | Suuri vahalaajeneminen vs. INV-laajeneminen; märkä investointi; juuttunut kondensaatti; yhteensopimaton sideaine; liian nopeat rampit | Tarkista kuoren kuivuus (massan menetys), tarkista vahanpoistoloki, visuaalinen halkeamien kartoitus; CT/UT kaatamisen jälkeen, jos epäillään | Hidas vahanpoisto- ja palamisramppi 100–400 °C:n läpi; varmista tuuletusaukot / itkureiät; vaihda yhteensopivaan vähän paisuvaan vahaan; kuivat kuoret kokonaan; säädä lietteen/stukin suhdetta; lisää kuoren paksuutta tai vaihda sideainetta mekaanisen lujuuden vuoksi |
| Kaasun huokoisuus (puhallusreiät, reikiä) | Pallomaiset/epäsäännölliset ontelot usein lähellä pintaa tai pinnan alla | Vety märkäsijoituksesta; öljy/liuotinjäämät vahassa; huono sulatteen kaasunpoisto; kosteus stukkossa | Poikkileikkaus, röntgenkuvaus huokosten paikantamiseksi; mitata kosteutta (uunin kuivaksi); tuhkatesti; sulakaasuanalyysi tai happi/vetymonitori | Täysin kuivat kuoret; parantaa vahanpoistoa & pidempi kuivaus; polttaa sulamaan (pyörivä argon); tyhjiöavusteinen kaato; käytä vähätuhkaista vahaa; poista märkä stukko ja säädä kosteutta |
Pinnalla olevat reiät / pistorasia |
Pienet pintakuopat, usein koko pinnalla | Hienoa jäännöshiiltä / sideaineen reaktio; huono lopullinen liete/stukkilaatu; investointien saastuminen | Kuopan morfologian visuaalinen/SEM; tuhkapitoisuuden testi (tavoite ≤0,1 painoprosenttia herkille seoksille); tarkista lopullinen stukkohiukkaskoko | Käytä hienompaa lopullista stukkotakkia; parantaa lietteen sekoituksen hallintaa; pidennä palamisen pitoa jäännöshiilen vähentämiseksi; käytä suojapesua (zirkonia/alumiinioksidi) reaktiivisille seoksille |
| Oksidisulkeumat / kuonan juuttuminen | Hajallaan tummia sulkeumia, kuonalinjat, pinnan rupia | Oksidoituu ihon sulaessa hitaasta valumis/hapettavasta ilmakehästä; kontaminoitunut upokas tai sulatusaine puuttuu | Metallografia; suodattimen/kauhan tarkastus; visuaalinen sulamispinta; suodattimen tukkeutuminen | Käytä keraamista suodatusta ja kuorimista; kaada tarvittaessa inertissä tai kontrolloidussa ilmakehässä; vaihda upokkaan vuoraus tai pinnoite; tiukempi latausohjaus ja virtaus |
Kemiallinen reaktiokerros (alfa-tapaus, rajapinnan reaktio) |
Hauras hapettunut / reaktiokerros metallipinnalla, huono mekaaninen pinta | INV-kemia reagoi sulatteen kanssa (Ti/Al vs piidioksidi); hiilen otto sideaineesta; hapen sisäänpääsy | Poikkileikkausmetallografia; reaktiokerroksen syvyyden mittaus; XRF hapelle/hiilelle | Käytä zirkoni/alumiinioksidisulkukerroksia; tyhjiö/inertti sulatus & kaada; muuttaa investointi zirkoniumoksidipitoiseen järjestelmään; vähentää jäännöshiiltä (pidempi burnout) |
| Epätäydellinen täyttö / kylmä sulkeutuu / väärinkäytökset | Puuttuu geometria, saumat, sulatetut linjat, epätäydellisiä ohuita osia | Huono lejeeringin juoksevuus valitulle sijoitukselle/lämpömassalle; alhainen valumislämpötila tai liiallinen lämpöhäviö kylmään kuoreen; vahan kutistumisen epäsopivuus | Silmämääräinen tarkastus, porttianalyysi, kuoren esilämmityksen tasaisuuden lämpökuvaus | Nosta kaatolämpötilaa seoksen spesifikaatioiden mukaisesti; esilämmitä kuori lähemmäksi kaatolämpötilaa; optimoi portti/ilmanpoisto; Valitse juoksevampi metalliseos tai jäähdytyselementti/jäähdytysmalli; vähennä ohuiden seinämien ominaisuuksia tai käytä erilaista prosessia (keskipako-) |
Kuuma repiminen / kuuma halkeilu |
Epäsäännölliset halkeamat korkean jännityksen aiheuttamissa osissa, joita esiintyy jähmettyessä | Investoinnit rajoittavat supistumista (liian jäykkä); lejeeringillä on laaja jäätymisalue; yhteensopimaton chill/riser-rakenne | Tarkista halkeaman sijainti suhteessa jähmettymispolkuun; tarkista lämpösimulaatio | Suunnittele geometria uudelleen (lisää fileet, muuttaa osan paksuutta); säädä porttia ja nousuputkea edistämään suunnattua jähmettymistä; harkitse vaihtoehtoista metalliseosta, jolla on kapeampi jäätymisalue |
| Huono pintakäsittely / rakeinen rakenne | Karkea tai rakeinen valupinta, huono kiillotettavuus | Karkea lopullinen stukko tai aggressiivinen liete; investointien saastuminen; riittämättömät lopulliset lietepinnoitteet | Mittaa Ra, tarkasta lopullinen stukkohiukkaskoko, tarkista lietteen kiintoaine/seula-analyysi | Käytä hienompaa loppupinnoitetta/karkeutta, lisää hienojakoisten liete-/stukkikerrosten määrää, parantaa lietteen puhtautta ja sekoittumista, hallitse ympäristön pölyä ja käsittelyä |
Mittavirhe / loimi (kutistumisen vääristymä) |
Ominaisuudet toleranssin ulkopuolella, vääntyminen kaatamisen/jäähdytyksen jälkeen | Vahakuvion kutistumista ei kompensoitu; differentiaalinen kuoren laajennus; väärä burnout/sintrausaikataulu | Vertaa kuvion himmennyksiä vs kuori; lämpölaajenemisennätyksiä; TC:t kuoressa burnoutin aikana | Kalibroi vaha-/kutistusvarat; säädä burnoutin lämpölaajenemisen kompensointi; muuttaa kuoren rakennetta (jäykemmät taustakerrokset) ja esilämmitysstrategia; sisältää kiinnityksen/kiinnityksen jäähdytyksen aikana |
| Ydinvaihto / sisäinen kohdistusvirhe | Sisäiset kanavat akselin ulkopuolelta, ohuet seinät, joissa ydin liikkui | Heikko keraaminen ydinmateriaali tai huono ytimen tuki vahakokoonpanossa; ydin/sijoituksen tarttuvuus ei täsmää | Leikkaa osat tai käytä CT/röntgenkuvaa; tarkasta sydämen vihreä lujuus ja tarttuvuus | Lisää ytimen jäykkyyttä (vaihda hartsisideaine tai lisää seppelintuet); parantaa istuimen ydinominaisuuksia; säädä kuoren stukkokerrostusta lukitsemaan ydin; koveta ytimet kunnolla |
Saastuminen / hiilenpoiminta metallissa |
Tummat raidat, vähentynyt sitkeys; vedyn huokoisuus | Hiili vahasta tai investointien hajoamisesta, kontaminoitunut upokkaan vuoraus | Hiili/happianalyysi (LECO), visuaalinen mikrorakenne, tuhkatesti | Käytä vähätuhkaista vahaa; pidentää burnoutia; käytä päällystettyä tai vaihtoehtoista upokasta; tyhjiö/inertti sulate & kaada; parantaa suodatusta ja kaasunpoistoa |
| Jäännöskosteuden aiheuttama halkeilu / höyryräjähdyksiä | Paikallinen kuori puhkesi / vakavia räjähdyksiä alkuperäisessä metallikontaktissa | Märkä sijoitus tai loukkuun jäänyt vahanpoistokondensaatti | Mittaa painonpudotus kuivauksen jälkeen; uunikuivaus- ja kosteusanturin tarkastukset | Kuivata kuoret kosteuden kohdistamiseksi (määritellä työohjeessa), hitaasti kontrolloitu vahanpoisto, anna riittävä kuivumisaika, esilämmitä veden poistamiseksi ennen kaatamista |
12. Ympäristö, Terveys & Turvallisuusnäkökohdat; kierrätys & jätteiden käsittely
Keskeiset vaarat
- Hengitettävä kiteinen piidioksidi (RCS) stukkista ja investointipölystä – tiukasti valvottu (hengityssuojaimet, paikallinen pakokaasu, märkiä menetelmiä).
- Huuruja burnoutista - palavat orgaaniset aineet; ohjaus ilmanvaihdolla ja lämpöhapettimilla.
- Sulan metallin vaarat - roiskeita, palovammoja; Henkilösuojainten ja kauhan käsittelyprotokollat.
- Reaktiiviset metallivaarat (-, Mg) — tulipalon vaara hapen läsnä ollessa; tarvitsevat hapettomat ympäristöt sulatukseen/kaatamiseen.
- Kuumakuoren hävittäminen — lämpö- ja kemialliset vaarat.
Jätettä & kierrätys
- Metalliromua tyypillisesti hyödynnetään ja kierrätetään – suuri kestävän kehityksen etu.
- Käytetty investointi voidaan periä takaisin (lietteen erotus, sentrifugi) ja uudelleen käytettävä tulenkestävä talteen (mutta varo saastumista ja sakkoja).
- Käytetyt investoinnit ja suodatinpöly voidaan luokitella sideaineen kemian mukaan – hävitä paikallisten määräysten mukaisesti.
13. Käytännön valintamatriisi & hankinnan tarkistuslista
Pikavalintamatriisi (korkea taso)
- Korut / matalalämpötilaiset seokset: parafiini/mikrokiteinen vaha + kipsiinvestointi + vahanpoisto höyryllä.
- Yleinen pronssi / messinki / kupariseokset: vahasekoituksia + piidioksidi/fosfaattiinvestoinnit + tyhjiö tai inertti kaataminen suositellaan.
- Alumiiniseokset: vaha + piidioksidisooli/kolloidisijoitukset, jotka on formuloitu AI:lle + kuivat kuoret + inertti tai kontrolloitu ilmakehä + sopiva upokas (SiC/grafiitti pinnoitteilla).
- Ruostumaton, nikkeliseokset: vaha + fosfaatti- tai alumiinioksidi-/zirkoniinvestoinnit + korkea kuoren sintrauslämpötila + tyhjiö/inertti sulatus & suodatus.
- Titaani: vaha tai painettu kuvio + zirkoniumoksidi/alumiinioksidisulkuinvestointi + tyhjiösulatus ja kaada + zirkonin suojapinnoitteet + erityiset upokkaat.
Hankinta & piirtämisen tarkistuslista (pakollisia kohteita)
- Seoksen erittely ja vaaditut mekaaniset/korroosio-ominaisuudet.
- Pinnan viimeistelytavoite (Rata) ja kosmeettiset vaatimukset.
- Mittatoleranssit & kriittiset perustiedot (tunnistaa koneistetut kasvot).
- Kuoren tyyppi (sijoitusperhe) ja minimaalinen kuoren paksuus.
- Burnout-aikataulun rajoitukset (tarvittaessa) ja esilämmitä / kaatolämpötilaikkuna.
- Ndt & hyväksyminen (röntgenkuvaus %, paine/vuototestaus, mekaaninen näytteenotto).
- Valumenetelmä (painovoima / keskipako- / tyhjä / paine) ja sulava tunnelma (ilma / Argon / tyhjä).
- Upokas & suodatusvaatimukset (keraaminen suodatin, upokkaan materiaalirajoitukset).
- Jätettä & kierrätyksen odotukset (investointien takaisinmaksu %).
- Turvallisuus & riskiprofiili (reaktiivisia metalleja koskeva lauseke, lupatarpeita).
14. Johtopäätös
Vahavahan materiaalivalikoima on laaja ja monialainen: jokainen materiaali - vaha, investointi, stukki, ydin, upokas ja metalliseos — sillä on toiminnallinen rooli termisessä, kemialliset ja mekaaniset vuorovaikutukset.
Valitse materiaalit huomioimalla lejeeringin sulakemia ja lämpötila, tarvitaan pintapinta, hyväksyttävää huokoisuus, ja jälkikäsittely.
Reaktiivisille tai korkean lämpötilan seoksille (titaani, Ni-superseokset), sijoittaa erikoissijoituksiin (zirkonia/alumiinioksidi), tyhjiösulatus- ja sulkupinnoitteet.
Koruille ja matalalämpötilaisille metalliseoksille, kipsiinvestoinnit ja hieno stukki antavat poikkeuksellisen viimeistelyn ja tarkkuuden.
Varhainen yhteistyö suunnittelun välillä, kuviointi- ja valimotiimit ovat välttämättömiä oikean materiaalisarjan lukitsemiseksi luotettavaksi, korkeatuottoinen tuotanto.
Faqit
Kuinka valitsen sijoituksen ruostumattoman teräksen valuun?
Valitse a fosfaattisitoutunut tai alumiinioksidi/zirkoni Vahvistettu investointi, joka on yli lejeeringin likvidiuden ja riittävä kuumalujuus; vaativat kuoren sintrausaikataulun, joka saavuttaa kuoren lämpötilan 1 000–1 200 °C ennen kaatamista.
Voinko käyttää tavallista kipsisijoitusta alumiiniin??
Ei. Kipsiinvestoinnit pehmenevät ja hajoavat suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa; alumiini tarvitsee investointeja, jotka on suunniteltu ei-rautametalleille ja suunniteltu käsittelemään Al-sulaiden erityisiä lämpö- ja kemiallisia olosuhteita.
Miksi titaanivalut kehittävät alfa-kotelon??
Alfa-kotelo on hapella rikastettu hauras pintakerros, joka syntyy titaanin reaktiosta hapen kanssa korkeassa lämpötilassa.
Vähennä sitä käyttämällä zirkonia/alumiinioksidisulkupinnoitteita, tyhjiö- tai argonilmakehässä ja puhdista, kuivia investointeja.
Onko investointien takaisinperiminen taloudellista?
Kyllä – monet valimot ottavat talteen ja kierrättävät investointihienoja ja karkeaa materiaalia lietteen erotuksella, sentrifugit ja lämpökäsittely.
Talous riippuu tehosta ja saastumisesta.
Mitä upokas minun pitäisi käyttää pronssi vs titaani?
Pronssi: grafiitti- tai piikarbidiupokkaat pinnoitteilla toimivat usein.
Titaani: käytä inerttiä, hiilittomat upokkaat ja tyhjiö- tai kylmäupokkaat induktiosulatusjärjestelmät – tavalliset grafiittiupokkaat reagoivat ja saastuttaa Ti:n.
Mikä on kustannustehokkain tulenkestävä järjestelmä alumiinivaluihin?
Piidioksidihiekka (aggregaatti) + vesilasi (sideaine) maksaa 50–60 % vähemmän kuin piidioksidi sol-zirkonijärjestelmät, ja alumiinin alhainen sulamispiste (615° C) välttää reaktion piidioksidin kanssa – ihanteellinen suurille volyymeille, edullisia alumiiniosia.
Kuinka kierrättää vahaa poistettua vahaa?
Vahavaha suodatetaan 5–10 μm:n verkon läpi epäpuhtauksien poistamiseksi, kuumennetaan 80-100 °C:seen homogenisoituakseen, ja käytetty uudelleen 5-8 kertaa.
Kierrätetty vaha ylläpitää 95% alkuperäisen suorituskyvystä ja vähentää materiaalikustannuksia 30%.
