Uvod
Izgubljeni casting je jedan od najstarijih preciznih procesa preciznog metala, s podrijetlom se proteže ~ 5000 godina.
U ovoj metodi, Detaljan uzorak voska (često pčelinji vosak u davnim vremenima) nalazi se u slojevima finog vatrostalnog materijala; Nakon što se vosak rastopi ("Izgubljeno"), rastaljeni metal ispunjava rezultirajući keramički kalup.
Moderni investicijski kasting temelji se na ovoj tradiciji, Korištenje naprednih voskova, lomaju i legure koje treba postići visoka točnost i složeni oblici.
Kritična inovacija bila je razvoj koloidna silika (Silikal) vezanje za keramičku školjku.
Koloidni silicij, vodena nanoskalna sio₂ disperzija, tvori trajne visokotemperaturne veze koje stvaraju moćne, školjke visoke čvrstoće.
Od 1980 -ih, Silicij Sol postao je vezivo izbora u preciznom lijevanju, Zamjena zapaljivih etil silikatnih sustava.
Školjke silika-sola mogu se smanjiti bljeskalicom, a ne u gašenjem vode, I izdržati ~ 2000 ° C Tijekom izgaranja.
Ova svojstva daju Izuzetna površinska završna obrada, uske tolerancije, i detalj, Izrada lijevanja silika-sola idealnim za vrhunske komponente.
Što je investicijski kasting silicijum sol
Casting ulaganja u silika-sol varijanta je odbacivanja izgubljenog voska gdje je keramički kalup u potpunosti formiran od a silika-sol vezivna kaša i fini vatrostalni prah (Često cirkonsko brašno ili glinica).
U praksi, Uzorci voska se ubrizgavaju i sastavljaju u „stablo,”Zatim više puta obložena koloidom od silika-sola i štucalom vatrostalnim brašnom za izgradnju keramičke školjke.
Jednom kada školjka dosegne potrebnu debljinu, sklop se suši i smanjuje (Često u autoklavu ili peći za paru), ostavljajući šuplji kalup.
Kalup se zatim sinterira na visokoj temperaturi (>1000 ° C), i rastopljeni metal se ulijeva. Nakon hlađenja, Keramička školjka je slomljena kako bi se otkrila precizno obložena dijelova.
Za razliku od drugih investicijskih metoda, silikalske vezive Koristite koloidni silicij na bazi vode, a ne alkalna ili organska veziva.
To omogućava ultra fine vatrostalne kapute (Veličine čestica ~ 10–20 µm) i gotovo bešavne školjke.
Procesi silika-sola sada su industrijski standard za zahtjevne aplikacije točnost velike dimenzije i površinska kvaliteta, od lopatica turbina do kirurških implantata.
Kemija silika sol & Materijal
Tipično vezivo silika-sol je vodeni koloidni silicij formulacija (Sio₂ nanočestice u vodi), često ~ 30–40 tež.%.
Čestice silikata su promjera otprilike 10–50 nm i nose površinske naboje (pH stabilizirana alkalnim).
Komercijalni vezivi se dodatno modificiraju s aditivima kako bi se optimizirali performanse.
Na primjer, natrijev hidroksid ili natrijev silikat može prilagoditi pH za stabilnost, dok alginati ili aluminijske soli pružaju dodatnu kontrolu geliranja.
Polimerni aditivi (kao što je PVA, lateks, ili welana guma) Može se uključiti (~ 0–3%) Za poboljšanje vlažne snage, žilavost vezivnog gela, i fleksibilnost školjke.
Ove komponente pomažu da se čestice silika budu obustave, Osigurajte dosljedno postavljanje, i spriječiti pucanje tijekom sušenja.
Atributi performansi Veziva silika-sol uključuju:
- Visoka čvrstoća vezanja: Pri sušenju/kalciniranju, Koloidni silicijev dioksid tvori krutu staklenu matricu koja čvrsto veže vatrostalna zrna. Ovo proizvodi školjke s visokom mehaničkom čvrstoćom (i zeleno i ispaljeno).
- Toplinska stabilnost: Amorfni silicijev dioksid odupire se deformaciji do svoje točke omekšavanja (~ 1200 ° C) pa čak i sinteri skromno na višim temperaturama, Pomaganje školjci održava oblik tijekom lijevanja.
- Kontrola gelacije: Kemija je podešena tako da suspenzija ostaje fluidna tijekom uranjanja, ali gelovi jednoliko tijekom sušenja. Aditivi poput malih količina lateksa ili modificiranog škroba mogu usporiti vrijeme gela ili poboljšati fleksibilnost.
- Čista izgaranje: Budući da je vezivo na bazi vode, Nema zapaljivih organskih tvari. Tijekom dewaksiranja/izgaranja, Nema otrovnih dima (Za razliku od veziva na bazi alkohola.
U vezi kompatibilnost, legure voska koje se koriste za uzorke (obično složene mješavine parafina, mikrokristalni vosak, plastika) Ne smije sadržavati aditive za migraciju koji štete školjci.
Formulatori voska osiguravaju da sredstva za otpuštanje kalupa ne ometaju vezanje silicijevog dioksida.
Za specijalizirane slučajeve (npr.. visoko reaktivne legure), Školjke silike mogu se izbjeći, Ali za većinu čelika i legura, Nema problema s kontaminacijom.
Vatrostalni aditivi:
Pored silika brašna (kvarcni) u kaša, Inertna punila poput cirkonij silikat (cirkon) brašno i glinica su uobičajeni.
Cirkonsko brašno (obično 200–350 mreža Zrsio₄) Pruža izvrsnu vatrostalnu stabilnost i podudara se s toplinskom širenjem silikatnog veziva.
Njegova gusta, Fine čestice pomažu spakirati školjku i nositi toplinu, I pomažu u suspenziju "mokri" fine detalje bez sedimentacije.
Glinica (tabelarni al₂o₃, ~ 50–325 mreža) može se dodati kako bi se dodatno povećala čvrstoća ljuske i toplinski otpor udaraca.
Na primjer, Tabelarna glinica je nereaktivna, aditiv visoke gustoće koji je jeftin i smanjuje poroznost.
Neki procesi čak koriste zrno silicija karbida za zadržavanje topline u kalupu. Ukratko, Silika sol kemija je projektirana za stvaranje izdržljivog, školjka fine poroznosti koja odgovara tehničkim zahtjevima dijela.
Protok procesa & Tehnički parametri
1. Proizvodnja voska:
Metalne matrice koriste se za ubrizgavanje kopija voska u dijelu (ili uzorci smole s 3D-om mogu zamijeniti).
Složeni dijelovi mogu koristiti više segmenata voska povezanih zajedno. Uzorci se održavaju vrlo čistim i dimenzionalno preciznim.
2. Skupština & Kapiranje:
Uzorci voska sastavljaju se na stablo s vratima, trkači i šalica za izlijevanje. Izgled za rezanje dizajniran je za promicanje ujednačenog protoka metala i minimiziranje turbulencije.
Više dijelova (često <0.1–50 kg svaki) su lijevani po stablu.
3. Prevlaka za školjke (Uranjanje i štukatura):
Stablo voska umočeno je u silika-sol kamlja. Tada se praši ("Štukni") s finim cirkonom i/ili silicijevim brašnom (Obično 200–325 mreža).
Slurry ispunjava površinske detalje, a brašno se ugrađuje u vezivo. Ovaj se postupak ponavlja: Nakon sušenja, Primjenjuju se dodatni slojevi veziva i vatrosta.
Tipičan slijed je jedan "kaput za lice" (ultrafina kaša + fina štukatura) nakon čega slijedi 4–8 „leđa“ progresivno grubog zrna.
Svaki je premaz ostavljen da gelira, a zatim djelomično suhim zraka prije sljedećeg uranjanja. U nekim trgovinama, sobe peći ili kontrolirana vlaga ubrzavaju sušenje između slojeva.
Broj slojeva ovisi o veličini dijela, izliveni metal, i potrebna debljina školjke.
Gotova školjka obično ima površinu od 10–20 µm zrna (Za vrlo glatku završnu obradu) s ukupnom debljinom na redoslijedu od 5–10 mm.
4. Sušenje:
Nakon konačnog kaputa, školjka se temeljito osuši (Ponekad preko noći na ~ 60–120 ° C) kako bi se osiguralo uklanjanje sva voda.
Pravilno sušenje je kritično: Omogućuje silicijuma da se ujednače i sprječava eksplozije pare tijekom Dewaxa. Potpuno sušene školjke upravljaju toplinskim naponima nadolazećeg koraka Dewaxa.
5. Dewaxing:
Sklop školjke prenosi se u komoru za ropstvo. U procesima silika-sol, Ovo je često a parni autoklav ili pećnica s vrućim zrakom (200–300 ° C).
Vosak se ukapljuje i/ili ispari i isuši iz kalupa. Jer je keramika unaprijed zagrijana, Gotovo sav vosak se brzo uklanja.
Autoklav dewaxing preferira se za velika ili zamršena stabla, Kako pare pod tlakom može izvući vosak iz dubokih jezgara i tankih presjeka.
(Bilješka: Neki drugi procesi koriste uranjanje u kipuću vodu ("Vodeni dewax"), Ali to se uglavnom ne koristi s krutim silicijevim školjkama).
6. Pucanje/prethodno zagrijavanje:
S nestalim voskom, Školjke su podvrgnute ciklusu pucanja visoke temperature kako bi izgorjele bilo koje preostalo vezivo i sinterirali silicijum dioksid.
To se obično radi u peći na plin ili električnim pećima, povećavajući do ~ 800–1100 ° C tijekom nekoliko sati. Predgrijavanje jača školjku i uklanja organske ostatke.
Pravilno pucanje također uklanja vlagu i karbonat, ostavljajući teško, čisto keramički kalup. Ovaj se korak može podijeliti u dvije faze (npr.. 300 ° C zadržati, zatim konačno na 1000 ° C).
7. Ulijevanje:
Neposredno prije ulijevanja, školjka se odgaja do temperature (Često 200–600 ° C) u pećnici predgrijan kako bi se osigurala dimenzijska stabilnost.
Rastopljeni metal (čelik, Superlkoj, itd.) priprema se u loncima ili indukcijskim pećima i pregrijava se iznad njenog licus.
Za kritične legure (NI temeljen, titanijum), Vakuumsko topljenje ili inertne plinske ladice koriste se za minimiziranje uključivanja.
Metal se zatim ulijeva u vrući kalup (gravitacijom ili vakuum pomoć) kontroliranom brzinom.
Vruća školjka pomaže izravno učvršćivanje prema unutra, Poboljšanje preciznosti. Predimenzionirani sprut/trkači ("Risers") nahraniti lijevanje dok se smanjuje.
Tipične temperature ulijevanja mogu biti na redoslijedu od 1450–1600 ° C za čelike ili 1500–1700 ° C za Ni-legure. Tijekom izlijevanja, ventilacija u blizini školjke omogućava da svi plinovi za izgaranje ili voštani bljeskalica sigurno pobjegne.
8. Hlađenje i tresenje:
Nakon što se kalup napuni, Metal se ostavlja da se učvrsti i ohladi (Često više od desetaka minuta do sati, Ovisno o masi).
Investicijski odljevi obično se relativno brzo hlade kroz tanke dijelove. Nekada čvrst, Keramički kalup je uništen (vibrirano ili nokautirano).
Velika stabla često se pucaju kako bi se uklonili keramički, i odljevi odvojeni od vrata pomoću piljenja, dlijeto ili čips. Priključene kapije odsječene su što je moguće bliže lijevanju.
9. Čišćenje i dorada:
Grubi lijevani dijelovi se zatim čiste i pregledavaju. Mljevenje ili obrada uklanja preostale kapije i bilo koje površinske peraje.
Konačna dimenzijska obrada, Poliranje ili premaz se vrši prema potrebi. Ako je potrebno, toplinski tretmani (npr.. Rješenje, doradan) primjenjuju se u ovoj fazi za razvoj konačnih mehaničkih svojstava.
Kroz tok, oprezan kontrola procesa je bitno. Na primjer, viskoznost suspenzije, Brzina dovoda štukature, zaručive krivulje, i prate se profili pucanja kako bi se održala dosljednost.
Parametri dizajna i ulijevanja su optimizirani (Često putem simulacije) Da biste izbjegli smanjenje poroznosti i osigurali potpunu punjenje kalupa.
Rezultat je postupak lijevanja koji može pretvoriti složene uzorke voska u metalne dijelove visokog integracije.
Metalurški utjecaji & Mehanička svojstva
Uvodi se robusna keramička školjka silika sola toplinski gradijenti Tijekom očvršćivanja.
Sučelje s vrućim ljuskama ekstraktuje toplinu brzo, pa se metal u blizini zidova kalupa prvo ohladi i formira finozrnat, Često stuparna struktura raste prema unutra.
Ovo usmjereno očvršćivanje može donijeti poželjne strukture zrna (npr.. Equiaxed jezgre i stuparni rubovi) koji povećavaju snagu.
Općenito, Investicijski odljevi imaju mikrostrukture usporedive s kovanim ili kovanim ekvivalentima, Iako detalji ovise o leguri i brzini hlađenja.
Tipična mehanička svojstva su specifična za legure, Ali investicijske legure često postižu zatezne snage po redoslijedu od nekoliko stotina do više od tisuću MPa.
Na primjer, lijeva nehrđajući čelici (Poput AISI 316L/CF8M) mogu pokazati krajnje zatezne snage ~ 500–700 MPa s 20–40% izduženjem, Iako čelici za otpuštanje oborina ili Ni-superleloge mogu prelaziti 900–1200 MPa nakon toplinske obrade.
Tvrdoća također slijedi legure norme (npr.. ~ HRC 15–30 za čelike).
Precizno lijevanje aluminij ili bakrene legure daju duktilno ponašanje (npr.. Al investicijski odljevi ~ 300 MPa UTS) s dobrim performansama umora ako se kontroliraju veličine zrna.
Ključna prednost lijevanja silika-sol je njegov učinak na integritet. Budući da se školjke pucaju na visokoj temperaturi i smanjuju se spaljivanjem, ugradnju vlage (i rezultirajuća poroznost) je minimiziran.
Procesne discipline poput topljenja vakuuma, Filteri s keramičkim pjenama, i tijesne kontrole ulijevanja dodatno smanjuju uključivanja i pore.
U praksi, Kvalificirani dijelovi koji se lijevaju ulaganju često pokazuju izuzetno nisku poroznost (<0.5%) Kad je pravilno bačen.
Nerazorni testovi (NDT) kao što su rendgenski ili ultrazvučni pregled za provjeru unutarnje zvučnosti. Ako se dogodi bilo kakvo skupljanje ili poroznost, Obično je na izoliranim lokacijama uspona, a ne u kritičnim tankim dijelovima.
Uključivanja staklene mikrosfere u osnovi ne postoje u školjkama silika-sol, Za razliku od nekih procesa vodene stakla.
Opći, Dijelovi lijevani u silika-sol investicijski kalupi postižu mehanički izvedba ravnomjerno s odborama ili kovanim zalihama iste legure, Pogotovo kada se toplina tretira.
Zatezanje, prinos, i vrijednosti utjecaja općenito ispunjavaju relevantne standarde za svaku leguru. (Na primjer, ulagati 17-4 PH čelik može doći do 1300–1500 MPa zatezanja nakon starenja, Slično kao kovano.)
Sažetak, Kontrola sitne školjke i čisto topljenje uvjeti silika sol od lijevanja daju dijelove s izvrsnom čvrstoćom, duktilnost i žilavost.
Točnost dimenzije & Kvaliteta površine
Casting ulaganja u silika-sol poznat je po uske tolerancije i fine završne obrade. Tipičan linearne tolerancije su u ISO -u 8062 CT5-CT6 raspon.
Na primjer, Jedna ljevaonica primjećuje da velike dimenzije (do ~ 300 mm) drže se na ± 0,1 mm (CT5).
Nezavisni izvor potvrđuje da se odljevi na vodi od vode na CT7-CT8, Dok odljevi silika-sola rutinski postižu CT5-CT6.
Praktično, To znači da se najkritičnije dimenzije na dijelu silika-sol može vjerovati u roku od nekoliko desetina milimetra bez obrade.
Mnoge tvrtke citiraju dodatke za obradu <0.2 mm za dijelove koji su ulagani, i u visoko preciznom radu, CP/CPK indeksi >1.33 često su ciljani na ključne dimenzije.
Površinska hrapavost također je izvrstan. As-cast RA obično je na redoslijedu od 3–6 µm (125–250 mikroinch), koji suparuje mljeveni završetak.
Iskusne trgovine prijavljuju 60–200 µnch (1.5–5,1 µm) U većini područja. S najfinijim mješavinama štukature (spustiti 325 mrežasti cirkon) i sporo uranjanje, površine glatke kao 0,4–1,6 µM RA mogu se postići.
Ova kvaliteta blizu vrijednosti često eliminira (ili se uvelike smanjuje) potreba za obradom ili poliranjem nakon lijevanja.
Pravila geometrijskog dizajna su opušteni u usporedbi s, reći, lijevanje pijeska. Tanki keramički zidovi i niska izobličenja omogućuju vrlo tanke presjeke i oštre kutove.
Minimalna debljina stijenke je na redoslijedu od 1–3 mm za većinu metala (čak i do ~ 0,5 mm u posebnim slučajevima).
Preferiraju se minimalni kutni radijusi od ~ 1 mm ili više, Iako minimalni radijusi za alate (Čak i oštri uglovi) može se bacati jer se školjka izbija iz takvih značajki.
Smjernice za dizajn preporučuju Veliki fileti i radijusi gdje god je to moguće smanjiti koncentraciju stresa i pomoći integritetu školjke.
Za razliku od kalupa pijeska, Kutovi nacrta uglavnom nisu potrebni; zapravo, Pravila dizajna često dopuštaju nula ili blizu nule na vertikalnim licima, Budući da se vosak dovoljno smanjuje za otpuštanje iz matrice.
(U praksi, Mali nacrt od 0,5–1 ° i dalje se koristi na složenim dijelovima za lakše uklanjanje voska, Ali daleko je manje nego u ostalim vrstama kalupa.)
Sažetak, Inženjeri mogu očekivati da će investicijski dijelovi izaći blizu mreže, s dimenzionalnim točnošću u rasponu od 0,02–0,1 mm, i površinska završna obrada od RA 2–6 µm bez obrade.
Konačne dopuštene tolerancije (npr.. IT7 - IT9 u ISO uvjetima) postižu se rutinski na većini značajki.
Kontrola kvalitete & Nestruktivno testiranje
Osiguravanje kvalitete investicijskog lijevanja uključuje više inspekcija i na školjku i na konačnom lijevanju.
Prije ulijevanja, Kritične školjke mogu se pregledati mikroskopski ili s ultrazvučnim skenerima za otkrivanje unutarnjih praznina ili pukotina.
Tijekom razvoja procesa, Školjke uzoraka često su otvorene kako bi se potvrdila jednolikost i debljina premaza.
Nakon lijevanja, dimenzionalni pregled (Tipično CMM ili precizno mjerači) provjerava da su ispunjene kritične tolerancije.
Na primjer, Ljterice redovito koriste koordinatne mjerne strojeve (CMMS) za snimanje točne geometrije i usporediti s CAD modelima. Površine se također vizualno pregledavaju zbog nedostataka.
Mnogi proizvođači određuju indekse sposobnosti CP/CPK procesa za ključne dimenzije; Postizanje CP od ≥1,33 (s CPK ≥1.0) uobičajena je mjerilo za osiguravanje dosljedne točnosti.
Za unutarnje nedostatke, nestruktivno testiranje (NDT) je bitno, Pogotovo u sigurnosti- ili dijelovi kritičnih performansi.
Tebeni prodor ili magnetska čestica koriste se na površini za otkrivanje pukotina ili uključivanja.
Radiografski (Rendgenski) ili ultrazvučno skeniranje pregledava podzemne praznine, poroznost, ili inkluzije.
U kontroli proizvodnje, Kriteriji za prihvaćanje (ASTM ili korisnički standardi) Diktirajte maksimalnu dopuštenu poroznost ili veličinu uključivanja.
Kao primjer, Impos preciznost rutinski koristi ultrazvuk i rendgenski zrak kako bi potvrdio te unutarnje nedostatke (npr.. šupljine) su ispod ograničenja koja se mogu otkriti.
Sastav materijala i tretmani topline provjeravaju se paralelno.
Kemijska analiza (iskričavi ili WDS) provjerava legirajući elementi, dok tvrdoća i zatezna ispitivanja na uzorcima potvrđuju mehanička svojstva.
Za zrakoplovne dijelove, pucanj, penetrant boje, i stroge metalografske inspekcije su također uobičajene.
Ukratko, Investicijski odljevi prolaze strogi QA/QC koraci: Provjere integriteta školjke, Provjera pune dimenzije (Cmm, čeljusti), mjerači površinske peraje, i NDT (prodoran, hidrostatski, ultrazvučni, Rendgenski).
To osigurava da su velika očekivanja za precizne odljeve - tijesni oblik i tolerancije u skladu s unutarnjim nedostacima - ispunjene.
Ekonomska analiza & Troškovi vozača
Casting ulaganja je relativno naporno i dugotrajno proces, što se odražava na njegovu cijenu.
Primarni elementi troškova uključuju alat (vosak umire), potrošni materijal (vosak, kaša, štukatura i vezivo), energija (Izgaranje i izlijevanje), I rad (Izgradnja/sušenje školjki).
Grubi slom često pokazuje sirovine (metalna plus školjka) pri ~ 60–70% ukupnih troškova, Energija/režijski troškovi ~ 15–25%, a ostalo trčite.
Vezivni i vatrostalni troškovi:
Sam silika-sol vezivo glavni je materijalni trošak. Koloidni silika i cirkonsko brašno visoke čistoće mnogo su cjenovnije od konvencionalnog pijeska ili vodenog stakla.
Jedan blog ljevaonice navodi materijalne troškove kalupa $6.8/kg Za školjke silika-cirkona, U usporedbi s ~ 2,5 USD/kg za školjke s vodom i ~ 1,5 USD/kg za kalupe od zelenog pijeska.
Aditivi poput fine glinice ili specijalnih raspršivača dodatno dodaju troškove. Međutim, Ove premije kupuju preciznost i površinsku kvalitetu silika-sol.
Rad i vrijeme:
Izgradnja i sušenje školjke je naporna. Svaki ciklus dip/štukature može potrajati 15–30 minuta praktičnog vremena plus sati sušenja.
Kompletna zgrada školjke može uzeti 4–8 kaputa i često zahtijeva Dani vremena sušenja. Jedan izvor koji se lijeva ulaganja napominje da obično uzima 7 dani od uzorka voska do gotovog dijela.
Svaki sloj školjke dodaje oko 1-2 sata rada (Širenje kaša, prskanje štukature, i inspekcija). Više kaputa (za deblje školjke ili toplije legure) znači više rada i duži ciklus.
Postoji kompromis: Dodavanje dodatnih kaputa povećava robusnost školjke (manje kvarova školjke) ali također povećava troškove po dijelu i produžuje vrijeme propusnosti.
Ekonomija razmjera:
Dok fiksni trošak izrade voska može biti visok (Često $ 5K - 50 000 USD, ovisno o složenosti), Troškovi po jedinici padaju s volumenom.
Za velike vožnje (Stotine dijelova), Casting ulaganja može biti ekonomično. Međutim, Za vrlo male trke (<25 komadići), U jedinici dominira amortizacija alata.
Odluka se često svodi na „Da li vrijednost blizu mreže i fino završava nadoknađuju trošak lijevanja?”-u mnogim industrijama visoke vrijednosti to čini.
Komparativni troškovi:
U usporedbi s lijevanjem na vode, silika-sol košta znatno više u materijalima i sporijim ciklusima.
Na primjer, Jedno izvješće pokazuje da odljevi silika-sol mogu biti gotovi dva do tri puta Cijena odljeva na vode (Materijali i rad kombinirani).
Međutim, Kada se uzmu u obzir čvršća tolerancija i završna ušteda, Ukupni trošak procesa može ga opravdati za kritične dijelove.
Ostali čimbenici:
Okoliš i regulacija mogu dodati neizravne troškove; Silicij Sol ne koristi opasna otapala, potencijalno smanjenje naknada za obradu otpada (Za razliku od sustava koji se temelje na alkoholu).
Na strani, duže vrijeme vođenja (i kapital vezan u WIP -u) lijevanja od silika je mekana troška koju treba uzeti u obzir.
Sažetak, troškovi vozača U silika-sol lijevanje uključuju skupo vezivo/vatrostalnost i intenzivni rad školjke.
Projektni planeri moraju uravnotežiti broj slojeva (Trošak/vrijeme) protiv prinosa (kvarovi školjke), i materijalni troškovi u odnosu na vrijednost postignute preciznosti.
Zašto koristiti silici sol?
Kad aplikacija zahtijeva najveću preciznost, Casting ulaganja u silika-sol nudi neusporedive prednosti:
- Fina površinska završna obrada: Ultra-fini vatrostalni u silika školjkama reproducira detalje plijesni gotovo besprijekorno.
Izlazeći dijelovi se pojavljuju sa glatke površine nego bilo koji drugi postupak lijevanja. Tipična hrapavost lijeva je na redoslijedu od 3–6 µm RA, što je često dovoljno bez ikakve obrade.
Kao rezultat, sekundarna obrada može se minimizirati ili eliminirati, Ušteda vremena i očuvanje mrežnog oblika. - Uske tolerancije: Kalupi silika-sol vrlo su kruti i dimenzionalno stabilni tijekom izlijevanja i hlađenja. To omogućava blizu mrežnog oblika Proizvodnja s minimalnom dodatkom za obradu.
Mogućnosti tolerancije (CT5–6) su u osnovi na limitu za metal. Kupci imaju koristi od smanjenog otpada i predvidljivijih uklapanja. - Složenost i detalj: Lijevanje silika-sol može shvatiti krajnje zamršene geometrije. Tanki zidovi (<1 mm), sve se mogu postići male rupe/jezgre i oštre kutove.
Značajke poput slova, Logotipi ili osjetljive peraje za hlađenje pojavljuju se u konačnom metalu baš kao što su bili u vosku.
Dizajneri su gotovo bez nacrta i privlače ograničenja koja ometaju druge metode lijevanja. - Legure visoke temperature: Budući da školjke silika-zirkona izdrže ~ 2000 ° C, Čak se mogu bacati čak i visoko-robovi ili superoleliji.
Sposobnost visoke temperature sprječava sinterinu ili deformaciju školjke tijekom sipa s visokim toplinom.
Zbog toga silika sol čini neophodnim za legure sa sjedištem u zrakoplovnim nie, Čelici visokog kroma i druge legure koji se koriste u ekstremnim okruženjima. - Sigurnost i okoliš: Biti na bazi vode i nezapažljiv, silikalske veznice poziraju Nema HOC -a ili eksplozivne opasnosti. Tijekom nakupljanja školjki nema otrovnih dima.
To ne samo da je sigurnije za radnike, već i pojednostavljuje usklađenost okoliša.
U usporedbi s etil silikatom (zapaljivi alkohol) ili natrijev silikat (visoko-alkalijski), Koloidni silicij je benign. Vodena veziva također stvaraju relativno jednostavne otpad (talog vode i silicijevog dioksida). - Dosljednost i pouzdanost: Koloidne formulacije silicijevog dioksida su serijske i stabilne ako se pravilno pohranjuju.
Svojstva školjke (jačina, odrediti vrijeme, propusnost) može čvrsto kontrolirati proizvođač.
Ova predvidljivost povećava prvi prinos u kastingu, koji mogu nadmašiti nešto veće materijalne troškove u preciznim aplikacijama.
U osnovi, bira se silika sol je odabrano Kad god je potrebna "premium" kvaliteta: Izuzetno glatke površine, Značajke igle s iglama, I gotovo nikakve nedostatke podzemnih površina.
To je zadana za kritične dijelove u zrakoplovnim svemirima, Proizvodnja energije i medicinska polja.
Nešto veći troškovi često se nadoknađuju uklanjanjem mljevenja nizvodno i davanjem dijelova koji ispunjavaju specifikacije odmah iz kalupa.
Prijava & Studije slučaja
Casting ulaganja silika-sol pronalazi upotrebu u industrijama za dijelove gdje performanse i preciznost su najvažniji:
- Zrakoplovstvo: Blokiran, turbinske lopatice, lopatice i strukturni nosači obično su investicirani s silikatom sol.
Ovi dijelovi često imaju složene prolaze u hlađenju i čvrste zahtjeve za uravnoteženje.
Na primjer, Turbinske lopatice s zamršenim oblicima avione i unutarnjim filmskim kanalima rutinski se bacaju u superologe koristeći silikatne kalupe.
Sposobnost stvaranja tankog zida, Komponente visoke temperature s finim detaljima aerofola ključna je prednost ovdje.
Dijelovi kritičnih leta, poput komponente rakete ili mlaznog motora. - Medicinski Uređaji: Kirurški implantati (stabljike kuka, zglobovi koljena) a instrumente bacaju silika sol proces jer biokompatibilne legure (316L, Kurs, Od) Može se koristiti, a dijelovi zahtijevaju fini završetak.
Medicinski implantati moraju imati precizne dimenzije i vrlo glatke površine; investiciranje silicijuma postiže to.
Monolitni kirurški instrumenti i zamršeni vijci za kosti ili stezaljke izrađuju se ovom metodom. Njegova ponovljivost osigurava uske tolerancije potrebne za implantate. - Industrijske pumpe, Ventili & Turbokompresori: Komponente kritičnog protoka (ronilaca, kućište, pumpa volutes, tijela ventila) koristi od lijevanja silika-sol.
Često zahtijevaju koroziju otporne na koroziju ili visoke legure, i imaju složene unutarnje geometrije.
Na primjer, Upućivači visokotlačnih pumpe lijevane u nehrđajući ili dupleksni čelik ovim postupkom mogu imati rubove oštrice <<1 mm debele i glatke hidrauličke površine.
Specijalizirane komponente turbomachinery (poput lopatica za mlaznike u turbinima) su slično proizvedeni. - Automobilski & Energija: Dok su mnogi dijelovi automobila lijevani ili pijesak, aplikacije visoke performanse ili niskog volumena (npr.. trkački automobili turbopunjači, Kućišta zupčanika, bregavica) Koristite investicijsko lijevanje.
Kotači turbine i kompresora za automobile turbopunjače (često izrađene od ni ili ti legura) su lijevani u silikatne kalupe.
Lijevanje silika-sola koristi se i za ventile i okove u ulju&Oprema za plin i biljku gdje su integritet i završetak lijevanih metala kritični. - Umjetnički i arhitektonski: Iako često previdjena, Fini skulpturalni i arhitektonski elementi mogu koristiti investiciranje silika-sol.
Brončane ili čelične skulpture s ultra-finim detaljima proizvode se premaznim voskom Masters u silika sol suspenzija.
Arhitektonski hardver (ukrasne ograde, Prilagođeni okovi, Umjetničke instalacije) može se napraviti s postupkom, isporuka kastinga toliko rafinirana da je potrebno malo završne obrade.
(Takve primjene utječu na preciznu površinsku završnu obradu i detalje okupljanja kalupa silicijeve školjke.) - Primjer istraživanja/slučaja: Jedna studija slučaja je Rolls-Royce, koji su upotrijebili 3D otisnute silicijeve sol jezgre za noževe turbine da bi se drastično smanjile vrijeme.
Drugi primjer je tvrtka za medicinski implantat koja se prebacila s lijevanja na silika-sol ulaganja u bolju dimenzionalnu kontrolu na malim aluminijskim ortopedskim uređajima.
U svakom slučaju, Odluka je ovisila o sposobnosti silika-sola da proizvodi kompleks, Dijelovi visoke vrijednosti bez prerade.
Ovi primjeri ilustriraju to gdje god složen oblik, tijesna tolerancija, i kvaliteta materijala konvergirati, lijevanje silika-sol je rješenje izbora.
Komparativna analiza
- Silicijul sol vs. Ulaganje u fosfat: Ulaganja vezana uz fosfat uglavnom se koriste u zubnom lijevanju za neplaćene legure, ne u teškim inženjerskim odljevanjima.
(Postavili su kemijskom reakcijom fosfata, Nije primjenjivo na velike čelične dijelove.) Za industrijsku preciznost lijevanja, Vodena veziva vode.
Tako, Silicij SOL nije izravno uspoređen s fosfatom u većini ljevaoničkih konteksta. - Silicijul sol vs. Čaša s vodom (Natrijev silikat): Kao što je napomenuto, lijevanje vode (Alkalno vezivo s tekućim staklom) proizvodi grube površine i zahtijeva dewax u gašenju vode.
Silika sol casting, za razliku od, Dewaxes u peći ("Flash Fire") i donosi mnogo glatkiji završetak.
Školjke s vodom-staklenicom jeftinije su i brže za izgradnju, Tako odgovaraju većem, Manje kritični dijelovi.
Pravilo: Upotrijebite silicij sol za najbolje detalje i najjaču toleranciju; Koristite staklo vode kada je trošak kritičan, a geometrija jednostavnija.
(Na primjer, Vodena stakla može biti dovoljna za velika tijela pumpe gdje je potrebna samo umjerena točnost, dok isti dio u tankoj oblika može zahtijevati silicijum sol.) - Silicijul sol vs. 3D s ispisanim investicijskim kalupima: Nedavni napredak dopušta 3D Print voštanih uzoraka ili čak čitavih keramičkih kalupa.
3D-tiskani uzorci (Polimeri poput smole ili voska) Uklonite potrebu za voskom matrice, Drastično smanjenje vremena i troškova prototipa.
Na primjer, Ispis uzorka turbinske oštrice može potrajati jedan dan umjesto 8 Tjedni obrada.
Izravno tiskani keramički kalupi ili jezgre omogućuju izuzetno fine značajke (0.2 MM zidovi, Unutarnji kanali) i tolerancije CT4.
Međutim, 3D Oprema za ispis i materijali su skupi, Dakle, za masovnu proizvodnju tradicionalni postupak voska+školjke često pobjeđuje na jediničnom trošku.
Pojavljuju se hibridne strategije: Koristite jezgre ili uzorke s 3D-om s školjkom silika-sol. - Kriteriji za odlučivanje:Kada odabrati silicij sol: Koristite ga kad god je složenost dizajna, Površinska kvaliteta ili svojstvo materijala su najvažniji.
Silika sol idealan je za male do srednje dijelove (recimo 0,01–100 kg) s zamršenim detaljima (tanki presjeci, duboke šupljine) i gdje su tolerancije CT5 -CT6 ili bolje.
Kada odabrati alternative: Ako je potrebna samo umjerena točnost, Vodena stakla ili druge metode mogu biti jeftinije.
Za vrlo velik, Jednostavni odljevi, pijesak ili ljuska (fenolna peca) može biti ekonomičniji.
I za brzo prototipiranje ili ultra složene jezgre, 3D ispis može nadopuniti školjke silika-sol.
Konačno, Izbor ravnoteža Preciznost vs. Vrijeme troškova/olova: lijevanje silika-sola sjedi na visoko preciznom kraju spektra.
Zaključak
Silika-sol izgubljeni vosak ostaje a Strateška radna konja u modernoj proizvodnji kad god se kvaliteta dijela ne može ugroziti.
Kombiniranjem principa starih tisućljeća s vrhunskim materijalima (nanočestica silika sols, 3D tiskanje voska, itd.), Daje se komponente uistinu visoke vjernosti.
Školjke silika-sola isporučuju najfiniju kontrolu nad površinskim završnim obradom i geometrijom u bilo kojem postupku lijevanja metala, Omogućavanje gotovo net-proizvodnje legura u rasponu od nehrđajućih čelika do superologe i titana.
Veseliti se, Proces postaje još pametniji. Računalna simulacija (Modeli punjenja i očvršćivanja kalupa) koristi se rutinski za optimizaciju dizajna vrata i debljine školjke.
Robotika i automatizirani strojevi za izgradnju školjki ubrzavaju cikluse premaza. Napredni NDT (3D CT skeniranje, automatizirana optička metrologija) dodatno uvjerite integritet lijevanja.
Poboljšanja okoliša (oporavak veziva, mokro pročišćavanje) također su integrirani.
Ukratko, Casting ulaganja u silika-sol pozicioniran je kako bi iskoristio digitalni dizajn i proizvodnju inovacija, zadržavajući svoju osnovnu prednost: neusporediva preciznost.
Za inženjere i proizvođače, lijevanje silika-sola je zrela, ali evoluirajuća tehnologija koja i dalje definira ono što je moguće u kompleksnoj proizvodnji metalnih komponenti.
OVAJ je savršen izbor za vaše potrebe za proizvodnjom ako vam treba visokokvalitetna Investicing silika sol servis.
