निवेश कास्टिंग सतह खत्म

1. परिचय

धातु - स्वरूपण तकनीक (इसे "लॉस्ट-वैक्स" कास्टिंग के रूप में भी जाना जाता है) जटिल ज्यामितियाँ उत्पन्न करने की अपनी क्षमता के लिए बेशकीमती है, पतली दीवारें, और बढ़िया विवरण.

अन्य कास्टिंग विधियों की तुलना में इसके सबसे महत्वपूर्ण लाभों में से एक स्वाभाविक रूप से बेहतर एज़-कास्ट सतह फिनिश है.

फिर भी, उच्च-मूल्य वाले उद्योगों में "काफी अच्छा" शायद ही कभी पर्याप्त होता है - सतह की फिनिश सीधे यांत्रिक प्रदर्शन को प्रभावित करती है, उपयुक्त, उपस्थिति, और डाउनस्ट्रीम विनिर्माण लागत.

यह लेख कई कोणों से निवेश कास्टिंग सतह फिनिश की पड़ताल करता है: मेट्रिक्स और माप, प्रक्रिया चर, मिश्र धातु प्रभाव, कास्टिंग के बाद के उपचार, उद्योग की आवश्यकताएँ, और उभरती प्रौद्योगिकियाँ.

हमारा लक्ष्य इंजीनियरों को तैयार करना है, फाउंड्री प्रबंधक, और एक पेशेवर के साथ डिजाइनर, लागत और लीड समय को संतुलित करते हुए सतह की गुणवत्ता को कैसे अनुकूलित किया जाए, इसकी आधिकारिक समझ.

2. निवेश कास्टिंग के मूल सिद्धांत

लॉस्ट-वैक्स प्रक्रिया का अवलोकन

शास्त्रीय धातु - स्वरूपण तकनीक वर्कफ़्लो में चार प्रमुख चरण शामिल हैं:

1. मोम पैटर्न उत्पादन: अंतिम ज्यामिति की प्रतिकृतियां बनाने के लिए पिघले हुए मोम को पुन: प्रयोज्य धातु डाई में इंजेक्ट किया जाता है.
   ठंडा होने के बाद, पैटर्न हटा दिए जाते हैं और गेटिंग/राइजर सिस्टम पर इकट्ठे कर दिए जाते हैं ("पेड़").
2. शेल बिल्डिंग: मोम असेंबली को बार-बार सिरेमिक घोल में डुबोया जाता है (आमतौर पर कोलाइडल सिलिका या ज़िरकोनियम-आधारित) और बारीक दुर्दम्य प्लास्टर से लेपित.
   एकाधिक परतें (आमतौर पर 4-8) 6-15 मिमी मोटा एक खोल प्राप्त करें, भाग के आकार पर निर्भर करता है. मध्यवर्ती सुखाने प्रत्येक जमाव के बाद होता है.
3. डीवैक्सिंग और फायरिंग: मोम को पिघलाने और जलाने के लिए सीपियों को थर्मल चक्रित किया जाता है, एक गुहा छोड़कर.
   बाद में उच्च तापमान सोख (800-1200 डिग्री सेल्सियस) सिरेमिक खोल को सिंटर करता है, अवशिष्ट बाइंडर को हटा देता है, और धातु भरने के लिए गुहा की सतह को प्राइम करता है.
4. धातु डालना और जमना: पिघली हुई धातु (मिश्र धातु-विशिष्ट पिघल ± 20-50 डिग्री सेल्सियस सुपरहीट) गर्म खोल में डाला जाता है.
   नियंत्रित जमने के बाद, खोल को यंत्रवत् या रासायनिक रूप से नष्ट कर दिया जाता है, और अलग-अलग कास्टिंग को गेटिंग सिस्टम से काटा जाता है.

प्रयुक्त विशिष्ट सामग्रियाँ और मिश्र धातुएँ

निवेश कास्टिंग मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला को समायोजित करती है:

• स्टील्स & स्टेनलेस स्टील्स (उदा।, ऐसी 410, 17-4 शारीरिक रूप से विकलांग, 316एल)
• निकेल-आधारित सुपरलॉय (उदा।, Inconel 718, हेन्स 282)
• कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु (उदा।, चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए CoCrMo)
• एल्यूमीनियम मिश्र धातु (उदा।, ए356, 7075)
• ताँबा और पीतल मिश्र धातु (उदा।, C954 कांस्य, C630 पीतल)
• टाइटेनियम और इसके मिश्र (एयरोस्पेस घटकों के लिए Ti-6Al-4V)

मापी गई एज़-कास्ट खुरदरापन आम तौर पर होती है आरए 0.8 µm से रा 3.2 माइक्रोन, शैल निर्माण और पैटर्न विवरण पर निर्भर करता है.

इसके विपरीत, रेत ढलाई से अक्सर ~रा प्राप्त होता है 6 µm से रा 12 माइक्रोन, और डाई कास्टिंग ~रा 1.6 µm से रा 3.2 माइक्रोन.

3. सतही फिनिश मेट्रिक्स और मापन

खुरदरापन पैरामीटर (आरए, आरजेड, आरक्यू, आर टी)

• आरए (अंकगणितीय औसत खुरदरापन): केंद्र रेखा से खुरदरापन प्रोफ़ाइल के पूर्ण विचलन का माध्य. सबसे सामान्य रूप से निर्दिष्ट.
• आरजेड (औसत अधिकतम ऊंचाई): पांच नमूना लंबाई में उच्चतम शिखर और सबसे निचली घाटी के योग का औसत; चरम सीमाओं के प्रति अधिक संवेदनशील.
• आरक्यू (मूल माध्य वर्ग खुरदरापन): वर्ग विचलन के औसत का वर्गमूल; रा के समान लेकिन बड़े विचलन की ओर भारित.
• आर टी (कुल ऊंचाई): संपूर्ण मूल्यांकन लंबाई के दौरान उच्चतम शिखर और सबसे निचली घाटी के बीच अधिकतम ऊर्ध्वाधर दूरी.

सामान्य माप उपकरण

• स्टाइलस प्रोफाइलोमीटर से संपर्क करें: हीरे की नोक वाली लेखनी नियंत्रित बल के तहत सतह पर खिंचती है. लंबवत रिज़ॉल्यूशन ~10 एनएम; विशिष्ट पार्श्व नमूनाकरण 0.1 मिमी.
• लेज़र स्कैनिंग/प्रोफ़ाइल माइक्रोस्कोप: फोकस्ड लेजर स्पॉट या कन्फोकल ऑप्टिक्स का उपयोग करके गैर-संपर्क विधि. तीव्र डेटा अधिग्रहण के साथ 3डी स्थलाकृति मानचित्रण सक्षम करता है.
• श्वेत प्रकाश इंटरफेरोमीटर: सब-माइक्रोन वर्टिकल रिज़ॉल्यूशन प्रदान करें, चिकनी सतहों के लिए आदर्श (<आरए 0.5 माइक्रोन).
• संरचित प्रकाश के साथ दृष्टि प्रणाली: इन-लाइन निरीक्षण के लिए बड़े क्षेत्रों पर कब्जा करें, यद्यपि ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन में सीमित है (~1-2 µm).

उद्योग मानक और सहनशीलता

• एएसटीएम बी487/बी487एम (इस्पात निवेश कास्टिंग-सतह खुरदरापन)
• आईएसओ 4287 / आईएसओ 3274 (ज्यामितीय उत्पाद विशिष्टताएँ—सतह बनावट)
• ग्राहक-विशिष्ट सहनशीलता-उदा., एयरोस्पेस एयरफ़ोइल रूट चेहरे: रा ≤ 0.8 माइक्रोन; चिकित्सा प्रत्यारोपण सतहें: रा ≤ 0.5 माइक्रोन.

4. एज़-कास्ट सरफेस फ़िनिश को प्रभावित करने वाले कारक

मोम पैटर्न गुणवत्ता

मोम निर्माण और सतह बनावट

• मोम रचना: तेल, माइक्रोक्रिस्टलाइन मोम, और पॉलिमर मिश्रण लचीलापन निर्धारित करते हैं, गलनांक, और सिकुड़न.
  प्रीमियम मोम फॉर्मूलेशन में माइक्रोफिलर्स शामिल हैं (पॉलीस्टायरीन मोती) सिकुड़न को कम करने और सतह की चिकनाई में सुधार करने के लिए.
• पैटर्न इंजेक्शन चर: मोल्ड तापमान, इंजेक्शन का दबाव, ठंड का समय, और डाई गुणवत्ता पैटर्न निष्ठा को प्रभावित करती है.
  एक पॉलिश किया हुआ पासा (~मिरर-फिनिश) कम खुरदरेपन को मोम में स्थानांतरित करता है (~रा 0.2-0.4 µm). घटिया डाई पॉलिशिंग से इजेक्टर पिन के हल्के निशान या वेल्ड लाइनें आ सकती हैं जो शेल पर अंकित हो जाती हैं.

पैटर्न निर्माण के तरीके (इंजेक्शन मोल्डिंग बनाम. 3डी मुद्रण)

• पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग: एक समान उपज देता है, जब डाई अच्छी तरह से बनाए रखी जाती है तो अत्यधिक दोहराए जाने योग्य सतह पैटर्न.
• 3डी-मुद्रित पॉलिमर पैटर्न (बाइंडर जेट, एस.एल.ए): स्टील टूलींग के बिना तेजी से ज्यामिति परिवर्तन सक्षम करें.
  मुद्रित रूप में विशिष्ट खुरदरापन (~रा 1.0-2.5 µm) सीधे शेल में अनुवाद करता है, अक्सर अतिरिक्त स्मूथिंग की आवश्यकता होती है (उदा।, बारीक घोल में डुबाना या नियंत्रित मोम का लेप लगाना).

शैल मोल्ड संरचना और अनुप्रयोग

प्राथमिक और बैकअप कोटिंग्स: अनाज आकार, बंधन एजेंट

• प्राथमिक कोटिंग ("प्लास्टर"): बढ़िया दुर्दम्य (20-35 µm सिलिका या जिरकोन). महीन दाने कम कास्ट-असर खुरदरापन पैदा करते हैं (रा 0.8-1.2 µm).
  मोटा अनाज (75-150 μm) रा 2-3 µm उत्पन्न करते हैं लेकिन उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं के लिए थर्मल शॉक प्रतिरोध में सुधार करते हैं.
• बाइंडिंग घोल: कोलाइडल सिलिका, इथाइल सिलिकेट, या जिरकोन सोल बाइंडर्स; चिपचिपाहट और ठोस सामग्री पैटर्न पर घोल के "गीलेपन" को प्रभावित करती है.
  स्थानीय खुरदरेपन से बचने के लिए पिनहोल के बिना एक समान कवरेज महत्वपूर्ण है.
• बैकअप "स्टुको" परतें: कण का आकार बढ़ना (100-200 माइक्रोन) प्रत्येक परत शेल की मजबूती के लिए सतह की निष्ठा का व्यापार करती है; विनाइल या दुर्दम्य बाइंडर्स सिकुड़न और आसंजन को प्रभावित करते हैं.

शैल परतों की संख्या और मोटाई

• पतले गोले (4-6 कोट, 6-8 मिमी): उपज में कम मोटाई की भिन्नता (< ±0.2 मिमी) और बारीक विवरण लेकिन डीवैक्स के दौरान खोल के टूटने का जोखिम. विशिष्ट अस-कास्ट खुरदरापन: रा 0.8-1.2 µm.
• मोटे गोले (8-12 कोट, 10-15 मिमी): बड़े या एक्ज़ोथिर्मिक मिश्र धातुओं के लिए अधिक मजबूत लेकिन मामूली "प्रिंट-थ्रू" प्रभाव पैदा कर सकता है, शैल लचीलेपन के कारण प्लास्टर की बनावट थोड़ी बढ़ी हुई है.
  अस-कास्ट खुरदरापन: रा 1.2-1.6 µm.

शैल अखंडता पर डीवैक्सिंग प्रभाव

• स्टीम आटोक्लेव डेवैक्स: तेजी से मोम निकासी प्रारंभिक शैल परतों में थर्मल तनाव उत्पन्न कर सकती है, जिससे सूक्ष्म दरारें पड़ जाती हैं जो सतह पर अंकित हो जाती हैं.
  नियंत्रित रैंप दरें और छोटे चक्र (2-4 मिनट) दोषों को कम करना.
• ओवन डीवैक्स: धीमी बर्नआउट (6-10 घंटे रैंप से 873-923 K तक) इससे तनाव कम होता है लेकिन समय अधिक लगता है, बढ़ती लागत.
• समाप्ति पर प्रभाव: एक टूटे हुए खोल की आंतरिक सतह कास्टिंग सतह पर बारीक दुर्दम्य स्पेल जमा कर सकती है, खुरदरापन बढ़ाना (उदा।, रा से कूदता है 1.0 µm को 1.5 माइक्रोन).

डीवैक्सिंग और प्रीहीटिंग

मोम और शैल के टूटने के जोखिम का थर्मल विस्तार

• विस्तार का मोम गुणांक (~800 × 10⁻⁶ /°C) बनाम. सिरेमिक शैल (~6 × 10⁻⁶ /°C): यदि वेंटिंग अपर्याप्त है तो स्टीम डीवैक्स के दौरान विभेदक विस्तार शेल में दरार डाल सकता है.
• वेंटिंग विन्यास: वेंट का उचित स्थान (पेड़ की चोटी, निकट भाग पतले खंड) आंतरिक भाग पर दबाव डाले बिना मोम को बाहर निकलने की अनुमति देता है.
• भूतल समाप्ति प्रभाव: अनियंत्रित दरारें धातु डालने के दौरान "प्लास्टर की धूल" जमा करती हैं, स्थानीयकृत खुरदरे धब्बे पैदा करना (आरए > 2 माइक्रोन).

शैल दोषों को कम करने के लिए नियंत्रित बर्नआउट

• रैम्प-सोक प्रोफाइल: धीमा रैंप (50 डिग्री सेल्सियस/घंटा) तक 500 ° C, फिर बाइंडर और मोम को पूरी तरह से हटाने के लिए 2-4 घंटे तक रखें.
• वैक्यूम या बर्नआउट ओवन: कम दबाव वाला वातावरण मोम के अपघटन तापमान को कम करता है, तापीय आघात कम होना. शैल अखंडता कायम है, सतह की निष्ठा बढ़ाना.

पिघलाने और डालने के पैरामीटर

पिघलने का तापमान, अत्यधिक गरम, और तरलता

• अत्यधिक गरम (+20 ° C को +50 ऊपर °C तरल): तरलता सुनिश्चित करता है, कोल्ड शॉट्स को कम करता है.
  तथापि, अत्यधिक अतिताप (> +75 ° C) गैस पिकअप और ऑक्साइड प्रवेश को बढ़ावा देता है, जिससे उप-सतह खुरदरापन हो जाता है.
• मिश्र धातु चिपचिपापन विविधताएँ:

• • एल्यूमीनियम मिश्र धातु: कम पिघला हुआ तापमान (660-750 ° C), उच्च तरलता; एज़-कास्ट रा ~1.0 µm.
  • निकेल सुपरअलॉयज: 1350-1450 डिग्री सेल्सियस पर पिघलें; कम तरलता, सतह के ठंडा होने का जोखिम - जिसके परिणामस्वरूप हल्की लहरें होंगी (रा 1.6-2.5 µm).

• फ़्लक्सिंग और डीगैसिंग: रोटरी डीगैसर या फ्लक्स परिवर्धन का उपयोग घुलित हाइड्रोजन को कम करता है (एएल: ~0.66 एमएल एच₂/100 ग्राम पर 700 ° C), सूक्ष्म-छिद्र को कम करना जो कथित सतह खुरदरापन को प्रभावित कर सकता है.

डालने की गति और अशांति नियंत्रण

• लामिना बनाम. अशांत प्रवाह: लामिना भराव (< 1 एमएस) ऑक्साइड फंसने से रोकता है. खोखली या जटिल कास्टिंग के लिए, सिरेमिक फिल्टर के साथ नियंत्रित गेटिंग (25-50 µm) आगे प्रवाह को सुचारू बनाता है.
• डालने की तकनीक:

• • नीचे डालो: सतह की अशांति को कम करता है; पतली दीवार वाली एयरोस्पेस कास्टिंग में पसंदीदा.
  • शीर्ष के लिए: ऑक्साइड तूफान का खतरा; टुंडिश स्टॉपर्स का उपयोग प्रवाह को नियंत्रित करने में मदद करता है.

• सतही प्रभाव: अशांति ऑक्साइड समावेशन उत्पन्न करती है जो गुहा की दीवार से चिपक जाती है, सूक्ष्म खुरदरापन पैदा करना (रा स्पाइक्स > 3 स्थानीय क्षेत्रों में µm).

जमना और ठंडा होना

शैल तापीय चालकता और शीतलन दर

• शैल सामग्री की तापीय विसरणशीलता: कोलाइडल सिलिका शैल (~0.4 डब्लू/एम·के) जिक्रोन के गोले की तुलना में धीमी गति से ठंडा होता है (~1.0 डब्लू/एम·के).
  धीमी गति से ठंडा होने से चिकनी अनाज सीमाओं के साथ एक महीन वृक्ष संरचना को बढ़ावा मिलता है (~रा 1-1.2 µm) बनाम स्थूल संरचना (रा 1.5-2.0 µm).
• स्प्रू स्थान और ठंडक: रणनीतिक रूप से ठंडा रखा गया (तांबा या स्टील) हॉट स्पॉट कम करें, गैर-समान सिकुड़न के कारण सतह की तरंग कम हो रही है.

हॉट स्पॉट और सतह तरंग

• बड़े क्रॉस-सेक्शन के अंदर एक्ज़ोथिर्मिक कोर: स्थानीय हॉटस्पॉट जमने में देरी कर सकते हैं, जब आसन्न पतले खंड पहले जम जाते हैं तो सूक्ष्म सतह "संतरे के छिलके" की बनावट बनाते हैं.
• शमन: स्थानीय जमने के समय को नियंत्रित करने के लिए इंसुलेटिंग फ़ीड या चिल का उपयोग करें. अनाज की एक समान वृद्धि सुनिश्चित करता है, सतह को खत्म रखना < आरए 1.0 महत्वपूर्ण क्षेत्रों में µm.

शैल हटाना और सफाई

मैकेनिकल शैल नॉकआउट बनाम. रासायनिक स्ट्रिपिंग

• यांत्रिक नॉकआउट: कम्पनशील हथौड़े से खोल टूट जाता है, लेकिन धातु की सतह में महीन दुर्दम्य चिप्स को एम्बेड कर सकते हैं.
  न्यूनतम कंपन बल एम्बेडमेंट को कम करता है, नॉकआउट के बाद रा ~1.0-1.5 µm का उत्पादन.
• रासायनिक स्ट्रिपिंग (पिघला हुआ नमक स्नान, अम्लीय समाधान): यांत्रिक बल के बिना सिलिका मैट्रिक्स को विघटित करता है, आम तौर पर बेहतर सतह को संरक्षित करना (रा 0.8-1.2 µm) लेकिन सख्त एसिड प्रबंधन और निपटान प्रोटोकॉल की मांग करता है.

अवशिष्ट दुर्दम्य कण हटाना (शॉट ब्लास्टिंग, अल्ट्रासोनिक्स)

• शॉट ब्लास्टिंग: कांच के मोतियों का उपयोग करना (200-400 µm) नियंत्रित दबाव पर (30-50 पीएसआई) अवशिष्ट कणों और हल्के ऑक्साइड स्केल को हटा देता है, सतह को Ra 0.8-1.0 µm तक परिष्कृत करना.
  अधिक ब्लास्टिंग से सतह छिल सकती है, सूक्ष्म स्थलाकृति में परिवर्तन (रा ~1.2 µm).
• अल्ट्रासोनिक सफाई: जलीय डिटर्जेंट घोल में गुहिकायन सूक्ष्म आकार में बदलाव किए बिना महीन धूल को हटा देता है.
  आमतौर पर चिकित्सा या एयरोस्पेस कास्टिंग के लिए उपयोग किया जाता है जहां न्यूनतम खुरदरापन होता है (<आरए 0.8 माइक्रोन) महत्वपूर्ण है.

5. सामग्री और मिश्र धातु संबंधी विचार

सतह के ऑक्साइड और सूक्ष्म संरचना पर मिश्र धातु रसायन का प्रभाव

• एल्यूमीनियम मिश्र धातु (ए356, ए 380): तीव्र ऑक्सीकरण एक स्थिर फिल्म बनाता है; कास्ट-कास्ट अनाज सीमाएँ न्यूनतम उभार छोड़ती हैं. रा 0.8-1.2 µm प्राप्य.
• स्टेनलेस स्टील्स (316एल, 17-4 शारीरिक रूप से विकलांग): डालने के दौरान निष्क्रिय Cr₂O₃ परत बनती है; सूक्ष्म (फेराइट बनाम. ऑस्टेनाइट प्रणाली) "सतह पहलू" को प्रभावित करता है। रा आमतौर पर 1.2-1.6 µm.
• निकेल सुपरअलॉयज (Inconel 718): कम तरल, अधिक प्रतिक्रियाशील; सुपरअलॉय ऑक्साइड अधिक गाढ़ा चिपकता है, और शेल मिश्र धातु प्रतिक्रिया शेल इंटरफ़ेस पर नी की "प्लेटिंग" को प्रेरित कर सकती है.
  नियंत्रित शेल फॉर्मूलेशन Ra को 1.6-2.0 µm तक कम कर देते हैं.
• कोबाल्ट-आधारित मिश्र धातुएँ (CoCrMo): और जोर से, कम कास्टिंग तरलता; सतह की फिनिश अक्सर ~Ra 1.5-2.0 µm होती है जब तक कि निवेश शेल महीन दाने के साथ जिरकोन/मुलाइट का उपयोग नहीं करता है.

सामान्य मिश्र धातुएँ और उनके विशिष्ट कास्ट-कास्ट फ़िनिश

अनाज की संरचना और सतह की बनावट पर सिकुड़न का प्रभाव

• दिशात्मक ठोसकरण: एक समान अनाज का आकार प्राप्त करने के लिए खोल की मोटाई और ठंडक द्वारा नियंत्रित किया जाता है (<50 माइक्रोन) सतह पर. महीन दाने चिकनी सतह बनाते हैं.
• श्रिंकेज राइजर और हॉट स्पॉट: असमान जमने से भारी खंडों के पास हल्के अवतल "सिंक निशान" या "डिम्पल" हो सकते हैं.
  उचित गेटिंग और इंसुलेटिंग स्लीव्स स्थानीय उभारों को कम करते हैं जो सतह की अखंडता को ख़राब करते हैं (रा भिन्नता रखते हुए < 0.3 भाग भर में µm).

6. कास्टिंग के बाद सतही उपचार

यहां तक ​​कि सर्वोत्तम एज़-कास्ट फ़िनिश के लिए भी अक्सर सख्त विशिष्टताओं को पूरा करने के लिए द्वितीयक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है. नीचे सबसे सामान्य पोस्ट-कास्टिंग उपचार और सतह फिनिश पर उनके प्रभाव दिए गए हैं.

पीसना और मशीनिंग

• औजार & पैरामीटर:

• • टंगस्टन कार्बाइड & सीबीएन सम्मिलित करता है स्टील्स और सुपरअलॉय के लिए; एल्यूमीनियम के लिए टंगस्टन कार्बाइड उपकरण.
  • फ़ीड दरें: 0.05मोड़ने के लिए -0.15 मिमी/रेव; 0.02-0.08 मिमी/रेव मिलिंग के लिए; रा को लक्ष्य करते समय कम फ़ीड < 0.4 माइक्रोन.
  • काटने की गति:

• • • अल्युमीनियम: 500-1000 मी/मी (समाप्त पास).
    • स्टेनलेस: 100-200 मी/आई (समाप्त पास).

• सतही अखंडता: अनुचित पैरामीटर बकबक या निर्मित बढ़त को प्रेरित करते हैं, रा को 1.0-1.5 µm तक बढ़ाना. अनुकूलित पैरामीटर प्राप्त होते हैं रा 0.2-0.4 µm.

घर्षण नष्ट करना

• मीडिया चयन:

• • कांच के मोती (150-300 µm): उपज चिकनी, अपरावर्तक पदार्थ समाप्ति (रा 0.8-1.0 µm).
  • एल्यूमिना अनाज (50-150 μm): अधिक आक्रामक; सतह के छोटे गड्ढों को हटा सकता है लेकिन मिश्रधातुओं को खोद सकता है, रा 1.2-1.6 µm की उपज.
  • सिरेमिक मोती (100-200 माइक्रोन): संतुलित निष्कासन और चौरसाई; स्टेनलेस के लिए आदर्श, रा 0.8-1.2 µm प्राप्त करना.

• दबाव & कोण: 30सतह पर 45°-60° पर -50 पीएसआई अत्यधिक छीलन के बिना लगातार सफाई देता है.

पॉलिश करना और बफ़िंग करना

• अनुक्रमिक धैर्य प्रगति:

• • 320-400 ग्रिट से प्रारंभ करें (रा 1.0-1.5 µm) → 600-800 ग्रिट (रा 0.4–0.6 µm) → 1200-2000 ग्रिट (रा 0.1-0.2 µm).

• चमकाने वाले यौगिक:

• • एलुमिना पेस्ट (0.3 माइक्रोन) अंतिम समापन के लिए.
  • हीरे का घोल (0.1-0.05 µm) दर्पण सतह के लिए (आरए < 0.05 माइक्रोन).

• उपकरण: घूमने वाले बफ़ पहिये (अवतल सतहों के लिए), थरथानेवाला पॉलिशर (जटिल गुहाओं के लिए).
• अनुप्रयोग: जेवर, चिकित्सा प्रत्यारोपण, सजावटी घटकों को स्पेक्युलर प्रतिबिंब की आवश्यकता होती है.

रासायनिक और इलेक्ट्रोकेमिकल फ़िनिश

• नमकीन बनाना: अम्लीय स्नान (10-20% एचसीएल) पैमाने और उप-सतह ऑक्सीकरण को हटा दें. खतरनाक है और निराकरण की आवश्यकता है. विशिष्ट समापन: रा से सुधार होता है 1.5 µm से ~1.0 µm.
• अदा करना (स्टेनलेस के लिए): नाइट्रिक या साइट्रिक एसिड उपचार से मुक्त आयरन निकल जाता है, Cr₂O₃ सुरक्षात्मक परत को बढ़ाता है; शुद्ध रा कमी ~10-15%.
• Electropolishing: फॉस्फोरिक/सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट में एनोडिक विघटन.
  सूक्ष्म-विषमताओं को अधिमानतः सुचारू करता है, रा 0.05-0.2 µm प्राप्त करना. चिकित्सा के लिए सामान्य, एयरोस्पेस, और उच्च शुद्धता वाले अनुप्रयोग.

कोटिंग्स और प्लेटिंग्स

• पाउडर कोटिंग: पॉलिएस्टर या एपॉक्सी पाउडर, 50-100 µm मोटाई तक ठीक किया गया. सूक्ष्म घाटियों को भरता है, अंतिम सतह पर रा ~1.0-1.5 µm उत्पन्न होता है. आसंजन सुनिश्चित करने के लिए अक्सर प्राइमर लगाए जाते हैं.
• चढ़ाना (में, घन, एक प्रकार का): इलेक्ट्रोलेस निकल जमा (~2-5 µm) आमतौर पर Ra 0.4–0.6 µm होता है. सूक्ष्म दोषों के विस्तार से बचने के लिए कम रा पर पूर्व-पॉलिश की आवश्यकता होती है.
• सिरेमिक कोटिंग्स (डीएलसी, पीवीडी/सीवीडी): बेहद पतली (< 2 माइक्रोन) और अनुरूप. आदर्श जब रा < 0.05 सतहों के घिसने या खिसकने के लिए µm की आवश्यकता होती है.

7. प्रदर्शन पर सतही फिनिश का प्रभाव

यांत्रिक विशेषताएं: थकान, घिसाव, तनाव एकाग्रता

• थकान भरा जीवन: रा का प्रत्येक दोहरीकरण (उदा।, से 0.4 µm को 0.8 माइक्रोन) थकान शक्ति को ~5-10% तक कम कर सकता है. तीव्र सूक्ष्म चोटियाँ दरार आरंभ स्थल के रूप में कार्य करती हैं.
• प्रतिरोध पहन: चिकनी सतहें (आरए < 0.4 माइक्रोन) फिसलने वाले संपर्कों में अपघर्षक घिसाव को कम करें. कठोर समापन (आरए > 1.2 माइक्रोन) मलबे को फँसाना, दो-शरीर घर्षण को तेज करना.
• तनाव एकाग्रता: खुरदरी सतहों से सूक्ष्म निशान चक्रीय लोडिंग के तहत तनाव को केंद्रित करते हैं.
  हटाने का कार्य पूरा हो रहा है >95% उच्च-चक्र थकान वाले भागों के लिए सूक्ष्म-क्षमताओं का होना महत्वपूर्ण है (उदा।, एयरोस्पेस टरबाइन हाउसिंग).

संक्षारण प्रतिरोध और कोटिंग आसंजन

• दरारों के नीचे संक्षारण: खुरदरी सतहें नमी या संदूषकों को धारण करने वाली सूक्ष्म दरारें बना सकती हैं, स्थानीयकृत क्षरण में तेजी लाना. चिकनी सतहें (आरए < 0.8 माइक्रोन) इस जोखिम को कम करें.
• कोटिंग आसंजन: कुछ कोटिंग्स (उदा।, फ्लोरोपॉलीमर पेंट्स) नियंत्रित खुरदरापन की आवश्यकता है (रा 1.0-1.5 µm) यांत्रिक इंटरलॉक प्राप्त करने के लिए.
  अगर बहुत चिकना है (आरए < 0.5 माइक्रोन), आसंजन प्रवर्तक या प्राइमर आवश्यक हैं.

आयामी सटीकता और असेंबली फ़िट

• पतली-दीवार अंतराल सहनशीलता: हाइड्रोलिक घटकों में, ए 0.1 यदि रा > 1.0 माइक्रोन.
  मशीनिंग या सटीक शेल नियंत्रण उचित निकासी सुनिश्चित करता है (उदा।, पिस्टन/सिलेंडर फिट के लिए रा की आवश्यकता है < 0.4 माइक्रोन).
• सतहों को सील करना: आरए < 0.8 स्थिर सीलिंग चेहरों के लिए µm अक्सर अनिवार्य होता है (पाइप फ्लैंज, वाल्व सीटें); बेहतर रा < 0.4 गतिशील सील के लिए µm की आवश्यकता होती है (रोटरी शाफ्ट).

सौंदर्यशास्त्र और उपभोक्ता धारणा

• आभूषण और सजावटी वस्तुएँ: दर्पण समाप्त (आरए < 0.05 माइक्रोन) विलासिता व्यक्त करें. कोई भी सूक्ष्म दोष प्रकाश प्रतिबिंब को विकृत कर देता है, कथित मूल्य को कम करना.
• वास्तुशिल्प हार्डवेयर: दर्शनीय भाग (दरवाजे का हैंडल, प्लैक्स) अक्सर रा को निर्दिष्ट किया जाता है < 0.8 धूमिल होने से बचाने और सीधी रोशनी में एक समान उपस्थिति बनाए रखने के लिए µm.

8. उद्योग-विशिष्ट आवश्यकताएँ

एयरोस्पेस

• इंजन घटक (टरबाइन आवरण, वेन्स): रा ≤ 0.8 वायुगतिकीय सतह की गिरावट को रोकने और लामिना का प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए µm.
• संरचनात्मक फिटिंग: रा ≤ 1.2 µm पोस्ट-कास्ट, फिर रा ≤ तक मशीनीकृत किया गया 0.4 थकान-महत्वपूर्ण भागों के लिए μm.

चिकित्सा उपकरण

• प्रत्यारोपण (कूल्हे के तने, डेंटल एब्यूटमेंट): रा ≤ 0.2 बैक्टीरियल आसंजन को कम करने के लिए μm; इलेक्ट्रोपॉलिश सतहें (रा 0.05–0.1 µm) जैव अनुकूलता को भी बढ़ाता है.
• सर्जिकल उपकरण: रा ≤ 0.4 नसबंदी को सुविधाजनक बनाने और ऊतक निर्माण को रोकने के लिए µm.

ऑटोमोटिव

• ब्रेक कैलिपर्स & पम्प आवास: रा ≤ 1.6 µm यथा-कास्ट; संभोग सतहों को अक्सर रा ≤ के लिए मशीनीकृत किया जाता है 0.8 उचित सीलिंग और पहनने के प्रतिरोध के लिए μm.
• सौंदर्यपरक ट्रिम: रा ≤ 0.4 लगातार पेंट चमक और पैनल एकीकरण के लिए µm पोस्ट-पॉलिश या कोटिंग.

तेल & गैस

• वाल्व बॉडीज, पंप प्ररित करनेवाला: अस-कास्ट रा ≤ 1.2 माइक्रोन; अपघर्षक तरल पदार्थों से संपर्क करने वाली सतहों को कभी-कभी क्षरण प्रतिरोध में सुधार के लिए Ra 1.2-1.6 µm तक ग्रिट-ब्लास्ट किया जाता है.
• उच्च दबाव मैनिफोल्ड्स: रा ≤ 1.0 वेल्ड ओवरले या क्लैडिंग के तहत सूक्ष्म रिसाव को रोकने के लिए µm.

आभूषण और कला

• मूर्तियों, पेंडेंट, आकर्षण: रा ≤ 0.05 मिरर पॉलिश के लिए µm—अक्सर मल्टी-स्टेज बफ़िंग और माइक्रो-ग्रिट अपघर्षक के साथ प्राप्त किया जाता है.
• प्राचीन फ़िनिश: नियंत्रित ऑक्सीकरण (छविमयता) विस्तार को बढ़ाने के लिए रा ~0.8-1.2 µm के साथ.

9. गुणवत्ता नियंत्रण और निरीक्षण

आने वाले मोम पैटर्न निरीक्षण

• दृश्य जांच: सिंक के निशान देखें, फ़्लैश लाइनें, इजेक्टर पिन के हल्के निशान.
• प्रोफाइलोमेट्री: पैटर्न सतहों का यादृच्छिक नमूनाकरण; स्वीकार्य रा ≤ 0.4 गोलाबारी से पहले µm.

शैल गुणवत्ता ऑडिट

• शैल मोटाई एकरूपता: महत्वपूर्ण अनुभागों पर अल्ट्रासोनिक गेजिंग; ±0.2 मिमी सहनशीलता.
• सरंध्रता जांच: छोटे गवाह कूपन पर डाई प्रवेशक; कोई > 0.05 प्राथमिक परत पर मिमी छिद्र पुनः कार्य को ट्रिगर करते हैं.

एज़-कास्ट सतह माप

• संपर्क या गैर-संपर्क प्रोफ़ाइलोमेट्री: प्रति भाग पाँच से दस स्थानों पर रा को मापें—महत्वपूर्ण विशेषताएँ (निकला हुआ किनारा, चेहरों को सील करना).
• स्वीकृति के लिए मानदंड:

• • महत्वपूर्ण एयरोस्पेस भाग: रा ≤ 0.8 µm ± 0.2 माइक्रोन.
  • चिकित्सा प्रत्यारोपण: रा ≤ 0.2 µm ± 0.05 माइक्रोन.
  • सामान्य औद्योगिक: रा ≤ 1.2 µm ± 0.3 माइक्रोन.

पोस्ट-प्रोसेसिंग के बाद अंतिम निरीक्षण

• 3डी स्थलाकृति मानचित्रण: संपूर्ण सतह के लिए लेजर स्कैनिंग; स्थानीयकृत उच्च रा "स्पाइक्स" की पहचान करता है।
• कोटिंग आसंजन परीक्षण: पार हैच, विशिष्ट रा श्रेणियों पर पेंट या प्लेटिंग प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए पुल-ऑफ परीक्षण.
• सूक्ष्म-बिल्ड विश्लेषण: स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (कौन) महत्वपूर्ण सतहों पर सूक्ष्म दरारें या एम्बेडेड कणों की अनुपस्थिति की पुष्टि करने के लिए.

सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण (छठे वेतन आयोग)

• नियंत्रण चार्ट: ट्रैक रा ओवर बैच-यूसीएल/एलसीएल प्रक्रिया माध्य के आसपास ±1.5 µm पर सेट.
• सीपी/सीपीके विश्लेषण: प्रक्रिया क्षमता सुनिश्चित करें (सीपी ≥ 1.33) प्रमुख सतह सुविधाओं के लिए.
• निरंतर सुधार: नियंत्रण से बाहर संकेतों के लिए मूल कारण विश्लेषण (मोम दोष, खोल दरारें, पिघले तापमान की विसंगतियाँ) भिन्नता को कम करने के लिए.

10. लागत लाभ का विश्लेषण

व्यापार गत: शैल जटिलता बनाम. प्रक्रिया के बाद का श्रम

• प्रीमियम शैल (बढ़िया दुर्दम्य, अतिरिक्त कोट): शेल की लागत 10-20 तक बढ़ जाती है % लेकिन पोस्ट-कास्ट ग्राइंडिंग/पॉलिशिंग को 30-50 तक कम कर देता है %.
• मूल शैल (मोटा दुर्दम्य, कम कोट): शेल लागत में कटौती करता है 15 % लेकिन समान फिनिश प्राप्त करने के लिए डाउनस्ट्रीम मशीनिंग लागत को बढ़ाता है - यदि व्यापक पुनर्कार्य की आवश्यकता होती है तो अंततः कुल भाग लागत बढ़ जाती है.

निवेश कास्टिंग बनाम की तुलना. ठोस से मशीनिंग

• पतली दीवार, जटिल ज्यामिति: रा के साथ ढलाई से लगभग शुद्ध आकार प्राप्त होता है 1.0 µm यथा-कास्ट.
  जाली बिलेट से मशीनिंग के लिए पर्याप्त स्टॉक हटाने की आवश्यकता होती है; अंतिम रा 0.4-0.8 µm लेकिन 2-3× सामग्री और मशीनिंग लागत पर.
• कम मात्रा वाले प्रोटोटाइप: 3डी-मुद्रित निवेश पैटर्न (आरए 2.0 माइक्रोन) रा को सीएनसी पोस्ट-मशीनीकृत किया जा सकता है 0.4 माइक्रोन, लीड समय और सतह सहनशीलता को संतुलित करना.

झुकी हुई रणनीतियाँ: प्रक्रिया नियंत्रण के माध्यम से सतही पुनर्कार्य को न्यूनतम करना

• मूल कारण में कमी: महत्वपूर्ण चर-मोम डाई तापमान की निगरानी करें, शैल कक्ष की नमी, शेड्यूल डालें—एज़-कास्ट रा को लक्ष्य ± के भीतर रखने के लिए 0.2 माइक्रोन.
• एकीकृत योजना: सहयोगात्मक डिज़ाइन समीक्षाएँ यह सुनिश्चित करती हैं कि ड्राफ्ट कोण और फ़िललेट्स तरंगित होने की संभावना वाले पतले खंडों से बचें.
• मॉड्यूलर फिनिशिंग सेल: ब्लास्टिंग के लिए समर्पित सेल, पिसाई, और विशेषज्ञता को केंद्रीकृत करने और परिवर्तनशीलता को कम करने के लिए इलेक्ट्रोपॉलिशिंग, पुनः कार्य स्क्रैप को काटना 20 %.

11. उभरती प्रौद्योगिकियाँ और नवाचार

योज्य विनिर्माण (3डी-मुद्रित मोम/पॉलिमर पैटर्न)

• पॉलिमर पैटर्न (एस.एल.ए, डीएलपी): परत मोटाई की पेशकश करें ~ 25 माइक्रोन; यथा-मुद्रित रा 1.2-2.5 µm.
• सतह को चौरसाई करने की तकनीकें: वाष्प चौरसाई (आईपीए, एसीटोन) रा को घटाकर ~ कर देता है 0.8 गोलाबारी से पहले µm. एकाधिक प्लास्टर कोट की आवश्यकता कम हो जाती है.

उन्नत शैल सामग्री: नैनो-SiO₂, राल-बंधित गोले

• नैनो-कण घोल: ~20 एनएम कणों के साथ सिरेमिक सॉल अति-चिकनी प्राथमिक परतें उत्पन्न करते हैं, पैटर्न पर प्रारंभिक रा 0.3-0.5 µm प्राप्त करना.
• रेज़िन आयन और जिओलाइट बाइंडर्स: बेहतर हरित शक्ति और कम रिक्तियाँ प्रदान करें, माइक्रो-पिटिंग को कम करना, सुपरअलॉय में एज़-कास्ट रा 0.6–0.9 µm.

सतह की खुरदरापन की भविष्यवाणी के लिए सिमुलेशन और डिजिटल ट्विन

• कम्प्यूटेशनल तरल सक्रिय (सीएफडी): मॉडल पिघला हुआ धातु प्रवाह, स्थानीय सतह दोषों से संबंधित पुनर्ऑक्सीकरण क्षेत्रों की भविष्यवाणी करना.
• थर्मल-सॉलिडिफिकेशन मॉडलिंग: स्थानीय शीतलन दरों की भविष्यवाणी करता है; उन हॉटस्पॉट की पहचान करता है जहां अनाज का विस्तार सतह को खराब कर सकता है.
• डिजिटल ट्विन फीडबैक: वास्तविक समय सेंसर डेटा (शैल तापमान, तिल्ली के लिए, भट्ठी का माहौल) पूर्वानुमानित एल्गोरिदम में डाला गया-स्वचालित समायोजन रा को ± के भीतर रखता है 0.1 माइक्रोन.

शैल बिल्डिंग में स्वचालन, डालने का कार्य, और सफाई

• रोबोटिक शैल डिपिंग स्टेशन: घोल के रुकने के समय और प्लास्टर लगाने की मोटाई को ± के भीतर नियंत्रित करें 0.05 मिमी.
• स्वचालित पोर स्टेशन: सटीक रूप से मीटर पिघल सुपरहीट और प्रवाह दर (± 1 ° C, ± 0.05 एमएस), अशांति को कम करना.
• अल्ट्रासोनिक शैल हटाना और अल्ट्रासोनिक सफाई: लगातार शेल नॉकआउट और दुर्दम्य निष्कासन सुनिश्चित करें, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य रा ± उत्पन्न करना 0.1 माइक्रोन.

12. निष्कर्ष

निवेश कास्टिंग की पहचान अन्य कास्टिंग प्रक्रियाओं की तुलना में बेहतर सतह विवरण प्रदान करने की इसकी क्षमता है.

फिर भी बेहतर सतह फिनिश प्राप्त करना और बनाए रखना (रा ≤ 0.8 माइक्रोन, या महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए बेहतर) मोम पैटर्न डिज़ाइन से लेकर शैल निर्माण तक प्रत्येक चरण पर परिश्रमी नियंत्रण की आवश्यकता होती है, कास्टिंग, और पोस्ट-प्रोसेसिंग.

सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करके-कठोर निरीक्षण, प्रक्रिया मानकीकरण, और सहयोगी डिज़ाइन-निर्माता पूर्वानुमानित निवेश घटकों को वितरित कर सकते हैं,

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