1. Uvod
Izgubljeni (ulaganje) lijevanje cijenjen je zbog svoje sposobnosti reprodukcije finih detalja, tankih presjeka i složene geometrije s izvrsnom završnom obradom površine i relativno malim tolerancijama.
Postizanje dosljednih rezultata ne odnosi se samo na geometriju ili postavke stroja - to je u osnovi problem materijala.
Mješavina voska, investicijska kemija, vatrostalni agregati, sastav jezgre, lončić i kemija legure međusobno djeluju toplinski, kemijski i mehanički tijekom deparafinacije, burnout i injektiranje metala.
Odabir pravih materijala za svaki korak razlika je između proizvodne serije visokog prinosa i ponovljene prerade.
2. Pregled radnog procesa lijevanja po izgubljenom vosku
Ključne faze i uključenih primarnih materijalnih elemenata:
- Uzorak (vosak) — vosak za uzorke ili brizgana termoplastika; gating/wax sprue sustavi.
- Skupština & gating — voštane šipke (sprues), temeljne ploče.
- Građa školjke (ulaganje) — gnojnica (vezivo + fini vatrostalni), obloge od štukature/agregata.
- Sušenje / deparafinacija — uklanjanje organskog uzorka parom/autoklavom ili pećnicom.
- izgaranje / školjka sinter — kontrolirana rampa za oksidaciju/spaljivanje zaostalih organskih tvari i sinteriranje ljuske do potrebne čvrstoće.
- Topljenje & nalijevanje — materijal lončića plus atmosfera (zrak/inertan/vakuum) i sustav za izlijevanje (gravitacija / centrifugalni / vakuum).
- Hlađenje & uklanjanje ljuske — mehaničko ili kemijsko uklanjanje ljuske; završnica.
Svaki stupanj koristi različite obitelji materijala optimiziranih za temperature, kemija, i mehanička opterećenja u toj fazi.
3. Vosak & uzorci materijala
Funkcije: nositi geometriju, definirati završnu obradu površine, i osigurati predvidljivo širenje tijekom izgradnje ljuske.
Obični vosak / obitelji uzoraka materijala
| Materijal / Obitelj | Tipičan sastav | Tipično taljenje / raspon omekšavanja (° C) | Tipično linearno skupljanje (kao što je proizvedeno) | Tipični preostali pepeo nakon izgaranja | Najbolja upotreba / bilješke |
| Injekcijski vosak bogat parafinom | Parafin + mali modifikator | 45–70 °C | ~0,2–0,5% | 0.05–0,2 tež.% | Nisko trošak, dobar završetak; krhko ako je čisto — obično miješano. |
| Mješavine mikrokristalnog voska | Mikrokristalni vosak + parafin + sredstva za ljepljivost | 60–95 °C | ~0,1–0,3% | ≤0,1 tež.% (ako je formuliran s niskim udjelom pepela) | Poboljšana žilavost i kohezija; poželjan za složene sklopove. |
| Vosak za uzorke (projektirane mješavine) | Parafin + mikrokristalni + polimeri (PE, EVA) + stabilizatori | 55–95 °C | ~0,10–0,35% | ≤0,05–0,1 tež.% | Standardni ljevaonički vosak: podešen protok, skupljanje i pepeo. |
Vosak / prirodne mješavine voska |
Vosak + modifikatori | 60–65 °C (vosak) | ~0,2–0,6% | ≤0,1–0,3% | Dobar površinski sjaj; koristi se u malim/ručno izrađenim dijelovima; varijabilni pepeo. |
| Toplotaljivi termoplastični uzorci | Termoplastični elastomeri / poliolefini | 120–200 °C (ovisno o polimeru) | varijabla | vrlo malo pepela ako polimer čisto izgori | Koristi se za posebne uzorke; manje puzanje pri rukovanju, ali zahtijevaju veću energiju deparafinacije. |
| 3D-tiskane lijevane smole (SLA/DLP) | Fotopolimerne smole formulirane za izgaranje | stakleni prijelaz ~50–120 °C; razgradnja 200–600 °C | ovisi o smoli; često ~0,2–0,5% | 0.1–0,5% (ovisan o smoli) | Izvrsna sloboda geometrije; zahtijevaju stroge protokole deparafinacije/spaljivanja kako bi se izbjegli ostaci. |
Ključna svojstva i zašto su važna
- Protočnost za ubrizgavanje: utječe na kvalitetu ispune i vrata.
- Skupljanje & toplinsko širenje: mora odgovarati karakteristikama ekspanzije za ulaganje kako bi se izbjeglo pucanje ljuske ili greška u dimenzijama.
- Sadržaj pepela: nisko zadržani ugljik/pepeo pri izgaranju smanjuje reakcije ljuske i metala.
- Jačina & umor: uzorci moraju preživjeti rukovanje i rotaciju školjke bez izobličenja.
Praktične brojke & bilješke
- Tipično skupljanje ubrizgavanjem voska: ~0,1–0,4% linearno ovisno o vosku i kontroli temperature.
- Koristiti malo pepela formulacije za visoko precizni nakit i reaktivne legure.
4. Ulaganje (vatrostalan) sustavi — vrste i kriteriji odabira
Ulaganje = vezivo + vatrostalni prah. Izbor je uvjetovan maksimalnom temperaturom lijevanja metala, potrebna završna obrada površine, kontrola toplinske ekspanzije, i otpornost na reakciju s rastaljenim metalom.
Obitelji velikih ulaganja
- Ulaganja vezana gipsom (na bazi gipsa)
-
- Koristiti: nakit i legure niskog tališta (zlato, srebro, kositar) gdje toče temps < ~1000 °C.
- Prednosti: Izvrsna površinska završna obrada, niska propusnost (dobar za fine detalje).
- Ograničenja: slaba čvrstoća iznad ≈1.000 °C; razgrađuje se i omekšava — nije prikladno za čelike ili visokotemperaturne legure.
- Ulaganja na bazi fosfata (Npr., natrijev ili magnezijev fosfat)
-
- Koristiti: visokotemperaturne legure (nehrđajući čelici, legure nikla) i primjene koje zahtijevaju veću vatrostalnu čvrstoću do ~1500 °C.
- Prednosti: veća vruća čvrstoća, bolja otpornost na reakciju metala i pucanje.
- Ograničenja: lošije poliranje površine u odnosu na gips u nekim formulacijama; složenije miješanje.
- Silika sol / koloidni silicijev dioksid vezan (smjese glinice/silika)
-
- Koristiti: preciznih dijelova u širokom rasponu temperatura; prilagodljiv dodacima cirkona ili glinice.
- Prednosti: dobra stabilnost na visokim temperaturama, fina završna obrada površine.
- Ograničenja: kontrola toplinske ekspanzije i vremena stvrdnjavanja je kritična.
- Cirkon / glinica (oksid) pojačane investicije
-
- Koristiti: reaktivne legure (titanijum, visokotemperaturne legure nikla) — smanjuje reakciju metala na ulaganje.
- Prednosti: vrlo visoka vatrostalnost, niska reaktivnost s aktivnim metalima.
- Ograničenja: znatno veći trošak; smanjeno poliranje u nekim slučajevima.
Kontrolni popis za odabir ulaganja
- Maksimalna temperatura izlijevanja (odaberite vrijednost investicije iznad temp + sigurnosna granica).
- Željena završna obrada površine (Ra meta).
- Usklađivanje toplinske ekspanzije — pomak za kompenzaciju ekspanzije voska i skupljanja metala.
- Propusnost & jačina — otpornost na pritisak lijevanja i centrifugalna/vakuumska opterećenja.
- Kemijska reaktivnost — posebno za reaktivne metale (Od, Mg, Al).
5. Štukatura, premazi i materijali za izgradnju ljuske
Školjke se grade naizmjenično gnojnica dips i štukature (grublja vatrostalna zrna). Materijali i veličina čestica kontroliraju debljinu ljuske, propusnost i mehanička čvrstoća.
- Gnojnica: investicijsko vezivo + fini vatrostalni (obično 1–10 µm) za brušenje i finu površinsku reprodukciju.
- Štukatura: grublje čestice silicija/zikrona/aluminijevog oksida (20–200 µm) koji grade debljinu tijela.
- Premaz / pere: specijalizirani završni premazi (Npr., bogat glinicom ili cirkonom) djelovati kao barijerni slojevi za reaktivne legure i za poboljšanje finoće uzorka ili smanjenje reakcije ulaganja metala.
Savjeti za odabir
- Upotrijebiti a cirkon/aluminijevo barijerno pranje za titan i reaktivne legure za smanjenje alfa-slučaja i kemijske reakcije.
- Ograničite veličinu čestica žbuke u završnim slojevima kako biste postigli potrebno poliranje površine.
6. Jezgre i materijali jezgri (stalan & topljiv)
Jezgre stvaraju unutarnje praznine. upotreba izgubljenog voštanog lijevanja:
- Keramika (vatrostalan) jezgre — silicij, cirkon, na bazi glinice; kemijski vezani (smola ili natrijev silikat) ili sinterovane.
- Topljiv (sol, vosak) jezgre — solne jezgre isprane nakon lijevanja za složene unutarnje kanale gdje su keramičke jezgre nepraktične.
- Hibridne jezgre — keramička jezgra obložena omotačem za ulaganje kako bi preživjela deparafinaciju i sagorijevanje.
Ključna svojstva
- Čvrstoća na temperaturama ljuske preživjeti rukovanje i izgaranje.
- Kompatibilnost s proširenjem ulaganja (podudaranje zelene čvrstoće i ponašanja pri sinterovanju).
- Propusnost kako bi plinovi mogli izlaziti tijekom ulijevanja.
7. Crucibles, sustavi za izlijevanje & alatni materijali
Izbor lončića i materijala za izlijevanje ovisi o kemija legura, temperatura topljenja, i reaktivnost.
Uobičajeni materijali za lončiće
- Grafit / ugljeni lončići: široko se koristi za bakar, bronza, mesing, i mnoge legure obojenih metala. Prednosti: Izvrsna toplinska vodljivost, jeftino.
Ograničenja: reagiraju s nekim talinama (Npr., titanijum) i ne može se koristiti u oksidirajućim atmosferama za neke legure. - Glinica (Al₂O3) lončići: kemijski inertan za mnoge legure i upotrebljiv na višim temperaturama.
- Cirkonski tiglovi: vrlo vatrostalan i kemijski otporan — koristi se za reaktivne legure (ali skuplje).
- Silicij karbid (Sic)-obloženi tigli: visoka otpornost na toplinski udar; dobro za neke taline aluminija.
- Keramičko-grafitni kompoziti i presvlake lonaca (oksidacijske barijere) koriste se za produljenje vijeka trajanja i smanjenje kontaminacije.
Sustavi za izlijevanje
- Gravitacijsko izlijevanje — najjednostavniji, koristi se za nakit i male količine.
- Centrifugalno lijevanje — uobičajeno za nakit koji forsira metal u fine detalje; obratite pažnju na povećana naprezanja kalupa i metala.
- Uz pomoć vakuuma / vakuumsko izlijevanje — smanjuje zadržavanje plina i omogućuje reaktivno lijevanje metala pod smanjenim tlakom.
- Vakuumsko indukcijsko taljenje (VIM) i vakuumsko taljenje potrošne elektrode (NAŠE) — za superlegure visoke čistoće i reaktivne metale poput titana.
Važno: za reaktivne ili visokotemperaturne legure (titanijum, superlegure nikla), koristiti vakuum ili taljenje inertnim plinom i lončiće/prevlake koje sprječavaju kontaminaciju, i osigurajte da je sustav za izlijevanje kompatibilan s metalom (Npr., centrifugalno pod vakuumom).
8. Metali i legure koji se obično lijevaju postupkom ulaganja
Lijevanje izgubljenim voskom može se nositi sa širokim spektrom legura. Tipične kategorije, reprezentativne točke tališta (° C) i inženjerske bilješke:
Bilješka: navedene točke taljenja su za čiste elemente ili indikativne raspone legura. Uvijek koristite podatke o topljenju/stvrdnjavanju koje daje proizvođač za preciznu kontrolu procesa.
| Kategorija legure | Reprezentativne legure | cca. rastopiti / za skladištenje (° C) | Praktične napomene |
| Plemeniti metali | Zlato (Au), Srebro (Ag), Platina (Pt) | Au: 1,064° C, Ag: 962° C, Pt: 1,768° C | Nakit & visokovrijednih dijelova; plemeniti metali zahtijevaju ulaganje voska i gipsa s malo pepela za finu završnu obradu; Pt treba ulaganje ili lončić na vrlo visokoj temperaturi. |
| Bronza / Bakar legure | Sa-Sn (bronza), Cu-Zn (mesing), Cu legure | 900–1.080°C (ovisi o leguri) | Dobra fluidnost; može se lijevati u standardnim fosfatnim ili silicijevim ulošcima; pazite na stvaranje oksida i troske. |
| Aluminij legure | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Brzo učvršćivanje; potrebna posebna ulaganja; reaktivan na ugljik/grafit pri visokim temperaturama — koristite odgovarajuće posude/prevlake. |
Čelici & nehrđajući |
400/300 serije nehrđajući, alatni čelici | ~1420–1500°C (kruto/tekuće varirati) | Zahtijeva ulaganja fosfata ili glinice; više temperature izlijevanja → potrebna je jaka ljuska i inertna/kontrolirana atmosfera kako bi se izbjegla oksidacija i reakcije. |
| Legure nikla / superlegure | Udruživanje, Obitelji Hastelloy | ~1350–1500°C+ | Visoke temperature izlijevanja i rigorozna kontrola — obično vakuumsko ili kontrolirano topljenje u atmosferi; uložite u mješavine cirkonijevog oksida/aluminijevog oksida. |
| Titanijum & Ti-legure | Ti-6AL-4V | ~1650–1700°C (talište ≈1,668°C) | Izuzetno reaktivan; materijal za ulaganje mora biti cirkonij/aluminij i lijevanje u vakuumu ili inertnoj atmosferi (argon). Potrebni su posebni lončići/oprema; formiranje alfa-slučaja je rizik. |
| Zamac / Cinkove tlačno lijevane legure (rijetki u ulaganju) | terete | ~380–420°C | Niska temp; obično umjesto toga, ali moguće za specijalne odljeve za ulaganje. |
Praktično pravilo temperature lijevanja: Temperatura izlijevanja je često 20–250°C iznad likvidus ovisno o leguri i procesu kako bi se osiguralo punjenje i kompenzacija gubitka topline (provjerite podatkovnu tablicu legure).
9. Casting atmosfere, reakcije & zaštitne mjere
Reaktivne legure (Al, Od, Mg) i visokotemperaturne taline zahtijevaju pažljivu kontrolu atmosfere i kemije ljuske:
- Oksidacija: događa se u zraku → oksidni filmovi nastaju na površini taline i ostaju zarobljeni kao inkluzije. Koristiti inertna atmosfera (argon) ili vakuum taline za kritične legure.
- Kemijska reakcija metala i uloška: silicijev dioksid i drugi oksidi u ulaganjima mogu reagirati s rastaljenim metalom stvarajući krte reakcijske slojeve (primjer: alfa-kućište na titanu).
Pranje barijere i završni slojevi bogati cirkonom/aluminijevim oksidom smanjiti interakciju. - Sakupljanje/otplinjavanje ugljika: ugljik iz razgradnje voska/uloška može prijeći u taline; odgovarajuće sagorijevanje i obrada/filtracija smanjuju kontaminaciju.
- Prikupljanje vodika (taline obojenih metala): uzrokuje plinsku poroznost. Ublažite rasplinjavanjem talina (pročišćavanje argonom, rotacijski otplinjači) i održavanje investicije suhom.
Zaštitne stepenice
- Koristiti barijerni premazi za reaktivne metale.
- Koristiti vakuum ili inertni plin sustavi za taljenje i izlijevanje kada je navedeno.
- Filtriranje (keramički filteri) za uklanjanje inkluzija i oksida tijekom izlijevanja.
- Kontrolirajte vlagu i izbjegavajte mokra ulaganja — vodena para se brzo širi tijekom izlijevanja i uzrokuje kvar školjke.
10. Dewaxing, izgaranje i prethodno zagrijavanje ljuske — materijali & temperatura
Ove tri faze procesa uklanjaju materijal organskog uzorka, potpuno izgaranje veziva i sinteriranje ljuske tako da ima mehaničku čvrstoću i toplinsko stanje potrebno da preživi izlijevanje.
Kompatibilnost materijala (vrsta ulaganja, zaštitni kaputi, kemija jezgre) i čvrsta kontrola temperature su kritični — pogreške ovdje uzrokuju pucanje ljuske, plinska poroznost, reakcije metal-ljuska i netočne dimenzije.
Deparafinizacija — metode, tipični parametri i upute za odabir
| Metoda | Tipična temp (° C) | Tipično vrijeme | Tipična učinkovitost uklanjanja voska | Najbolje za / Kompatibilnost | Profesionalci / Nedostaci |
| Pare / Autoklav | 100–130 | 20–90 min (ovisi o masi & gating) | 95–99% | Vodeno staklo / silika-sol školjke; velikih sklopova | Brzo, nježan za ljusku; mora kontrolirati kondenzat & odzračivanje kako bi se izbjeglo oštećenje pritiskom pare |
| Otapalo (kemijski) deparafinizirati | kupka otapala 40–80 (ovisna o otapalu) | 1–4 h (plus sušenje) | 97–99% | Mali, zamršene školjke za nakit ili SLA castables | Vrlo čisto uklanjanje; zahtijeva rukovanje otapalom, korak sušenja i kontrola okoliša |
| Toplinski (pećnica) deparafinizirati / bljesak | 180–350 (predspaljivanje) | 0.5–3 h | 90–98% | Visokotemperaturna ulaganja (fosfat, glinica) i dijelovi gdje se para ne preporučuje | Jednostavna oprema; mora kontrolirati rampu i ventilaciju kako bi se izbjeglo pucanje |
| Flash/kombinacija (pari + kratki toplinski završetak) | na pari zatim 200–300 | na pari 20–60 + toplinski 0,5–2 h | 98–99% | Većina proizvodnih školjki | Dobar kompromis — uklanja masu voska, a zatim čisto spaljuje ostatke |
izgaranje (izgaranje veziva, organsko uklanjanje i sinteriranje)
Svrha: oksidirati i ukloniti zaostale organske tvari/pepeo, potpune reakcije veziva, zgusnuti/sinterirati ljusku na potrebnu vruću čvrstoću, i stabilizirati dimenzije ljuske.
Opća strategija sagorijevanja (ljevaonička praksa):
- Kontrolirana rampa od okoline → 200–300 °C na 0.5-3 °C/min za polagano uklanjanje hlapljivih tvari — držanjem ovdje izbjegava se nasilno isparavanje koje oštećuje ljuske.
- Nastavite usponom do srednjeg zadržavanja (300–600 ° C) na 1-5 °C/min, držati 0,5–3 h ovisno o debljini ljuske da izgore veziva i ugljični ostaci.
- Završno povećanje temperature sinteriranja/održavanja prikladno za ulaganje i leguru (pogledajte tablicu u nastavku) i namočiti za 1–4 h kako bi se postigla čvrstoća školjke i nizak preostali ugljik.
Preporučeno burnout / temperaturne trake sinteriranja (tipičan):
| Investicijska obitelj | Tipično sagorijevanje / sinter temp (° C) | Bilješke / cilj |
| Vezano gipsom (žbuka) | ~450–750 °C | Koristi se za legure niskog tališta (plemeniti metali). Izbjegavati >~800 °C — žbuka dehidrira/slabi. |
| Silika-sol / koloidni silicij (nereaktivni solovi) | 800–1000 °C | Dobar za opće neželjezne i neke čelike; prilagodite držanje za debljinu ljuske. |
| Fosfatno vezano | 900–1200 ° C | Za čelike, nehrđajućeg čelika i superlegura na bazi nikla — daje visoku čvrstoću i propusnost u vrućem stanju. |
| Cirkon / aluminijevim oksidom ojačana ulaganja | 1000–1250+ °C | Za reaktivne legure (Od) i visoke temperature izlijevanja — minimizirajte reakcije ulaganja metala. |
Predgrijavanje ljuske — ciljne temperature, vrijeme namakanja i praćenje
Cilj: dovesti ljusku do stabilne raspodjele temperature blizu temperature izlijevanja tako da (a) toplinski šok pri kontaktu s talinom sveden je na minimum, (b) ljuska je potpuno sinterirana i čvrsta, i (c) razvijanje plina pri izlijevanju je zanemarivo.
Općenito vodstvo
- Prethodno zagrijte na temperaturu nižu, ali blizu temperature izlijevanja — obično između (za temp − 50 ° C) i (za temp − 200 ° C) Ovisno o leguri, masa ljuske i ulaganja.
- Vrijeme namakanja: 30 min → 3 h ovisno o masi ljuske i potrebnoj toplinskoj jednolikosti. Deblje ljuske zahtijevaju duže namakanje.
- Ujednačenost: cilj ±10–25 °C preko površine ljuske; provjerite s ugrađenim termoparovima ili IR termografijom.
Preporučena tablica za predgrijavanje ljuske (praktični):
| Legura / obitelj | Tipična temp. rastaljenog metala (° C) | Preporučeno prethodno zagrijavanje ljuske (° C) | Upiti / Vrijeme držanja | Atmosfera & bilješke |
| Aluminij (A356, AlSi legure) | 610–720 °C | 300–400 °C | 30–90 min | Zrak ili suhi N₂; pobrinite se da je školjka potpuno suha — aluminij reagira sa slobodnim ugljikom na visokim temperaturama; držati ljusku ispod stope uz udobnu granicu. |
| Bakar / Bronza / Mesing | 900–1.090 °C | 500–700 °C | 30– 120 min | Zrak ili N₂ ovisno o investiciji; zaštitni slojevi smanjuju reakciju i poboljšavaju završnu obradu. |
| Nehrđajući čelici (Npr., 316L) | 1450–1550 °C | 600–800 °C | 1–3 h | Koristite fosfatne/aluminijeve uloške; razmislite o N₂/N₂-H₂ ili kontroliranoj atmosferi kako biste ograničili prekomjernu oksidaciju. |
Superlegure nikla (Udruživanje 718, itd.) |
1350–1500 °C | 750–1000 °C | 1–4 h | Koristite visokotemperaturno ulaganje cirkona/aluminijevog oksida i vakuumsko/inertno taljenje; predgrijavanje ljuske može se približiti temperaturi točenja za najbolje hranjenje. |
| Titanijum (Ti-6AL-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 °C (neke prakse predgrijati bliže) | 1–4 h | Potreban je vakuum ili inertna atmosfera; koristite sredstva za pranje od cirkonijevog oksida; ljusku prethodno zagrijte i sipajte pod vakuumom/inertno kako biste spriječili alfa-slučaj. |
Ispod je kompakt, djelotvorno povezivanje tablice za rješavanje problema uobičajeni defekti uložnog lijevanja do uzroci povezani s materijalima, dijagnostičke provjere, i praktični lijekovi / prevencija.
Koristite ga kao referencu u radionici kada istražujete serije - svaki je redak napisan tako da tehničar ili inženjer ljevaonice može pratiti dijagnostičke korake i brzo primijeniti popravke.
Brza legenda:INV = ulaganje (ljuska) materijal/vezivo; vosak = uzorak materijala (ili 3D-isprintane smole); lončić = spremnik za taljenje/obloga.
| kvar | Tipični simptomi | Osnovni uzroci vezani uz materijale | Dijagnostičke provjere | Pravni lijekovi / prevencija (materijal & proces) |
| Pucanje ljuske / ispuhivanje granate | Vidljive radijalne/linearne pukotine u ljusci, lom ljuske tijekom izlijevanja ili deparafinacije | Visoka ekspanzija u vosku naspram INV ekspanzije; mokro ulaganje; zarobljeni kondenzat; nekompatibilno vezivo; prebrze stope rampe | Provjerite suhoću ljuske (gubitak mase), provjerite dnevnik deparafinacije, vizualno mapiranje pukotina; CT/UT nakon izlijevanja ako se sumnja | Sporo odparafiniranje i izgaranje kroz 100–400 °C; osigurajte ventilacijske otvore/rupe za sušenje; prijeđite na kompatibilni vosak niske ekspanzije; potpuno osušite školjke; prilagoditi omjer gnojnica/štukatura; povećati debljinu ljuske ili promijeniti vezivo za mehaničku čvrstoću |
| Poroznost plina (puhalice, rupice) | Sferne/nepravilne šupljine često blizu površine ili ispod površine | Vodik iz mokrog ulaganja; ostaci ulja/otapala u vosku; loše otplinjavanje taline; vlaga u žbuci | Poprečni presjek, radiografija/rentgen za lociranje pora; mjeriti vlagu (sušiti u pećnici); test pepela; analiza plina taline ili monitor kisika/vodika | Temeljito osušite školjke; poboljšati deparafinaciju & duže sušenje; spaliti da se otopi (argon rotacijski); izlijevanje pomoću vakuuma; koristite vosak s malo pepela; ukloniti mokru žbuku i kontrolirati vlažnost |
Površinske rupice / zadirkivanje |
Male površinske jame, često preko cijele površine | Fini zaostali ugljik / reakcija veziva; loš završni stupanj gnojnice/štukature; investicijska kontaminacija | Vizualno/SEM morfologije jamica; ispitivanje sadržaja pepela (cilj ≤0,1 wt% za osjetljive legure); provjerite konačnu veličinu čestica štukature | Koristite finiji završni sloj štukature; poboljšati kontrolu miješanja gnojnice; produljite zadržavanje nakon izgaranja kako biste smanjili zaostali ugljik; koristite barijerno pranje (cirkon/aluminij) za reaktivne legure |
| Uključci oksida / zarobljavanje troske | Raspršene tamne inkluzije, linije troske, površinske kraste | Oksidna koža na talini zbog sporog izlijevanja/oksidirajuće atmosfere; kontaminirani lončić ili izostanak fluksa | Metalografija; pregled filtera/lonca; površina taline vizualna; začepljenje filtera | Koristite keramičku filtraciju i obradivanje; ako je potrebno, ulijte u inertnu ili kontroliranu atmosferu; promijeniti oblogu ili premaz lončića; stroža kontrola naboja i fluksiranja |
Sloj kemijske reakcije (alfa-slučaj, međufazna reakcija) |
Krhko oksidirano / reakcijski sloj na površini metala, loša mehanička površina | INV kemija reagira s talinom (Ti/Al naspram silicijevog dioksida); preuzimanje ugljika iz veziva; ulazak kisika | Metalografija presjeka; mjerenje dubine reakcijskog sloja; XRF za kisik/ugljik | Upotrijebite zaštitne slojeve za pranje od cirkona/aluminijevog oksida; vakuum/inertno taljenje & sipati; promijeniti investiciju u sustav bogat cirkonijem; smanjiti zaostali ugljik (duže sagorijevanje) |
| Nepotpuna ispuna / Hladno se zatvara / zabludi | Nedostaje geometrija, šavovi, spojene linije, nepotpuni tanki dijelovi | Loša fluidnost legure za odabranu uložnu/toplinsku masu; niska temperatura izlijevanja ili pretjerani gubitak topline u hladnu školjku; neusklađenost stezanja voska | Vizualni pregled, gating analiza, toplinsko snimanje jednolikosti prethodnog zagrijavanja ljuske | Povećajte temperaturu izlijevanja unutar specifikacije legure; prethodno zagrijte školjku bliže temp; optimizirajte gating/ventilaciju; odaberite leguru veće fluidnosti ili dizajn hladnjaka/hlađenja; smanjiti značajke tanke stijenke ili koristiti drugačiji postupak (centrifugalni) |
Vruće suzenje / vruće pucanje |
Nepravilne pukotine u presjecima s velikim naprezanjem koje se javljaju pri skrućivanju | Ulaganje ograničava kontrakciju (previše krut); legura ima širok raspon smrzavanja; nekompatibilan dizajn rashladnog/usponskog voda | Ispitajte mjesto pukotine u odnosu na put skrućivanja; pregled toplinske simulacije | Redizajn geometrije (dodajte filete, promijeniti debljinu presjeka); podesite uspon i uspon za promicanje usmjerenog skrućivanja; razmislite o alternativnoj leguri s užim rasponom smrzavanja |
| Loša obrada površine / zrnata tekstura | Hrapava ili zrnasta lijevana površina, loša mogućnost poliranja | Gruba završna žbuka ili agresivna kaša; kontaminacija u investiciji; nedovoljno završnih slojeva gnojnice | Izmjerite Ra, provjerite konačnu veličinu čestica štukature, provjerite krutine gnojnice/analizu sita | Koristite finiji završni sloj/prskalicu, povećati broj finih slojeva gnojnice/štukature, poboljšati čistoću gnojnice i miješanje, kontrolirati prašinu u okruženju i rukovanje |
Pogreška dimenzija / iskrivljenost (izobličenje stezanja) |
Značajke izvan tolerancije, iskrivljenje nakon izlijevanja/hlađenja | Skupljanje voštanog uzorka nije kompenzirano; diferencijalno širenje ljuske; pogrešan raspored izgaranja/sinterovanja | Usporedite zatamnjivanje uzorka s školjkom; zapisi o toplinskom širenju; TCs u ljusci tijekom burnouta | Kalibrirajte dopuštenja za vosak/stezanje; podešavanje kompenzacije toplinskog širenja izgaranja; alter shell build (čvršće noseće slojeve) i strategija predgrijavanja; uključite učvršćenje/stezanje tijekom hlađenja |
| Pomak jezgre / unutarnje neusklađenost | Unutarnji prolazi izvan osi, tanke stijenke gdje se jezgra kretala | Slab materijal keramičke jezgre ili loša potpora jezgre u sklopu voska; neusklađenost adhezije jezgre/uloška | Presjecite dijelove ili koristite CT/X-zraku; provjerite čvrstoću i prianjanje zelene jezgre | Povećajte krutost jezgre (promijenite smolasto vezivo ili dodajte nosače krunica); poboljšati osnovne značajke sjedenja; prilagoditi slojeve štukature školjke za zaključavanje jezgre; pravilno stvrdnuti jezgre |
Zagađenje / sakupljanje ugljika u metalu |
Tamne pruge, smanjena duktilnost; vodikova poroznost | Ugljik od razgradnje voska ili uloška, kontaminirana obloga lončića | Analiza ugljika/kisika (LECO), vizualna mikrostruktura, test pepela | Koristite vosak s malo pepela; produljiti izgaranje; koristiti obloženi ili alternativni lončić; vakuum/inertna talina & sipati; poboljšati filtraciju i otplinjavanje |
| Preostala vlaga izazvana pucanjem / eksplozije pare | Lokalizirani prasak granate / jaka ispuhivanja pri početnom kontaktu s metalom | Mokro ulaganje ili zarobljen kondenzat deparafinacije | Izmjerite gubitak težine nakon sušenja; sušenje u pećnici i provjere senzora vlage | Osušite školjke za ciljanje vlage (navesti u uputama za rad), sporo kontrolirana deparafinizacija, ostavite dovoljno vremena za sušenje, prethodno zagrijte kako biste otjerali vodu prije izlijevanja |
12. Ekološki, Zdravlje & Sigurnosna razmatranja; recikliranje & rukovanje otpadom
Ključne opasnosti
- Respirabilni kristalni silicij (RCS) od štukature i investicijske prašine — strogo kontrolirano (respiratori, lokalni ispuh, mokre metode).
- Isparenja od izgaranja — zapaljive organske tvari; kontrola s ventilacijom i toplinskim oksidansima.
- Opasnosti od rastaljenog metala — prskanja, opekline; OZO i protokoli za rukovanje kutlačom.
- Opasnosti od reaktivnih metala (Od, Mg) — opasnost od požara u prisutnosti kisika; potrebna su okruženja bez kisika za taljenje/izlijevanje.
- Odlaganje vruće ljuske — toplinske i kemijske opasnosti.
Gubljenje & recikliranje
- Metalni otpad obično se obnavlja i reciklira — glavna prednost održivosti.
- Korištena investicija može se povratiti (odvajanje gnojnice, centrifuga) i povratni vatrostalni materijal za višekratnu upotrebu (ali pazite na kontaminaciju i novčane kazne).
- Potrošena investicija i filtarska prašina može se klasificirati ovisno o kemiji veziva — upravljajte odlaganjem prema lokalnim propisima.
13. Praktična matrica odabira & popis za provjeru nabave
Matrica brzog odabira (visoka razina)
- Nakit / legure niske temperature: parafin/mikrokristalni vosak + ulaganje u gips + parna deparafinizacija.
- Opća bronca / mesing / bakrene legure: mješavine voska + ulaganja u silicijev dioksid/fosfat + preporučuje se vakuum ili inertno izlijevanje.
- Aluminijske legure: vosak + silika sol/koloidna ulaganja formulirana za Al + suhe školjke + inertna ili kontrolirana atmosfera + prikladan lončić (SiC/grafit s prevlakama).
- Nehrđajući, legure nikla: vosak + fosfat ili aluminij/cirkon ulaganja + visoka temp + vakuum/inertno taljenje & filtracija.
- Titanijum: voštani ili otisnuti uzorak + ulaganje barijere od cirkonijevog oksida/aluminijevog oksida + vakuumsko topljenje i uliti + cirkon zaštitne kapute + specijalni lonci.
Nabava & popis za provjeru crteža (stavke koje morate imati)
- Specifikacija legure i zahtijevana mehanička/korozijska svojstva.
- Ciljna završna obrada površine (Ram) i kozmetičke zahtjeve.
- Tolerancije dimenzija & kritični datumi (identificirati obrađena lica).
- Vrsta školjke (investicijska obitelj) i minimalne debljine ljuske.
- Ograničenja rasporeda sagorijevanja (ako je primjenjivo) i prethodno zagrijati/izliti temp prozor.
- NDT & prihvaćanje (radiografija %, ispitivanje tlaka/nepropusnosti, mehaničko uzorkovanje).
- Metoda lijevanja (gravitacija / centrifugalni / vakuum / pritisak) i topljenja atmosfere (zrak / Argon / vakuum).
- Crucible & zahtjevi za filtraciju (keramički filter, ograničenja materijala za lončić).
- Gubljenje & očekivanja recikliranja (povrat ulaganja %).
- Sigurnost & profil rizika (klauzula o reaktivnim metalima, potrebe za dozvolom).
14. Zaključak
Izbor materijala u lijevanju po izgubljenom vosku je širok i međudisciplinaran: svaki materijal — vosak, ulaganje, štukature, jezgra, lončić i legura — ima funkcionalnu ulogu u toplinskoj, kemijske i mehaničke interakcije.
Odaberite materijale pazeći na kemijski sastav taline i temperatura legure, potreban površinski završetak, prihvatljiv poroznost, i naknadna obrada.
Za reaktivne ili visokotemperaturne legure (titanijum, Ni-superlegure), ulagati u specijalizirana ulaganja (cirkonij/aluminij), vakuumsko taljenje i zaštitne prevlake.
Za nakit i legure niske temperature, gipsani ulošci i fina štukatura daju izuzetnu završnu obradu i točnost.
Rana suradnja između dizajna, timovi za izradu uzoraka i ljevaonice ključni su za zaključavanje pravog skupa materijala za pouzdano, proizvodnja visokog prinosa.
Česta pitanja
Kako odabrati investiciju za lijevanje od nehrđajućeg čelika?
Odaberite a vezani fosfatom ili glinica/cirkon ojačani uložak ocijenjen iznad likvidusa vaše legure i s dovoljnom čvrstoćom u vrućem stanju; zahtijeva raspored sinteriranja ljuske koji doseže temperature ljuske od 1.000–1.200 °C prije izlijevanja.
Mogu li koristiti obični gips za ulaganje za aluminij?
Ne. Gipsani uložni materijal omekšava i raspada se na relativno niskim temperaturama; aluminiju su potrebna ulaganja formulirana za obojene metale i dizajnirana za podnošenje posebnih toplinskih i kemijskih uvjeta taljenja Al.
Zašto odljevci od titana razvijaju alfa kućište?
Alfa-kućište je kisikom obogaćen krti površinski sloj nastao reakcijom titana s kisikom na visokoj temperaturi.
Smanjite ga korištenjem zaštitnih premaza od cirkonijevog oksida/aluminijevog oksida, atmosferi vakuuma ili argona i očistiti, suhe investicije.
Je li isplativo povratiti investiciju?
Da — mnoge ljevaonice vraćaju i recikliraju sitne čestice i grubi materijal putem odvajanja gnojnice, centrifuge i termička regeneracija.
Ekonomija ovisi o protoku i kontaminaciji.
Koji lončić trebam koristiti za broncu u odnosu na titan?
Bronza: grafitni ili SiC tiglovi s premazima često rade.
Titanijum: koristiti inertne, lonci bez ugljika i vakuumski ili hladni lonci za indukcijsko taljenje — obični grafitni lonci će reagirati i kontaminirati Ti.
Koji je najisplativiji vatrostalni sustav za aluminijske odljevke?
Silikatni pijesak (agregat) + vodeno staklo (vezivo) košta 50–60% manje od silika sol-cirkon sustava, i nisko talište aluminija (615° C) izbjegava reakciju sa silicijevim dioksidom—idealno za velike količine, jeftini aluminijski dijelovi.
Kako reciklirati deparafinirani vosak?
Deparafinizirani vosak se filtrira kroz mrežicu od 5-10 μm kako bi se uklonile nečistoće, zagrijana na 80–100°C radi homogenizacije, i ponovno korišten 5-8 puta.
Reciklirani vosak održava 95% izvedbe izvornika i smanjuje materijalne troškove za 30%.
