Инвестициялық құю материалдары — дұрыс қорытпаны ертерек таңдаңыз

1. Талдамалы жазбахат

Инвестициялық құю (жоғалған балауыз құю) пішіннің дәлдігі үшін бағаланады, жіңішке кесінділер және күрделі геометрия.

Қорытпаны таңдау ең маңызды дизайн шешімі болып табылады, өйткені ол анықтайды: құю зауыты қандай материалдарды және балқыту/газсыздандыру әдістерін қолдануы керек; қабықтың химиясы және ату циклдері;

азықтандыру және тарылту стратегиясы; қол жеткізілетін механикалық қасиеттер және құюдан кейінгі қажетті термиялық өңдеулер; тексеру және қабылдау сынақтары; және сайып келгенде, бөлік құны мен жеткізу уақыты.

Бұл мақалада әдетте инвестициялық процесс арқылы құйылатын қорытпалардың негізгі топтары қарастырылады, олардың металлургиялық мінез-құлықтары мен өңдеу салдарын салыстырады, және типтік қолданбаларға байланысты прагматикалық таңдау нұсқаулығын қамтамасыз етеді.

2. Инвестициялық құюда материалды таңдау неге маңызды

Материалды таңдау - бұл ең маңызды инженерлік шешім Инвестициялық құю. Ол дайын бөліктің жұмыс кезіндегі өнімділігін ғана анықтамайды (күш, Коррозияға төзімділік, Жоғары температуралы тұрақтылық, биокомпания, салмақ),

сонымен қатар барлық жоғары және төменгі өндіріс тізбегі: балқыту және құю әдісі, қабықтардың химиясы және ату, өту/көтеру стратегиясы, қарауға болатын ақау режимдері, қажетті термиялық өңдеулер, тексеру әдістері, Цикл уақыты, сынықтар тәуекелі және жалпы құны.

3. Инвестициялық құюда қолданылатын материалдық отбасылар

4. Құю қорытпаларының материалдары — құймалардың соңғы өнімділігін анықтау

Құюға арналған қорытпаны таңдағанда, өзара тәуелді факторлардың жиынтығын ескеру қажет: Қажетті механикалық қасиеттер (күш, қаттылық, қажу), операциялық орта (температура, Коррозиялық бұқаралық ақпарат құралдары),

геометрия (жұқа қабырғалар массивтік бөліктерге қарсы), ұжым (дағдылу, мұздату диапазоны, реактика), кейінгі өңдеу (Термиялық өңдеу, Сан), тексеру қажеттілігі мен құны.

Темір қорытпаларының құймалары

1) Көміртекті болат құймалар

Олар қандай: көміртегі негізгі нығайту элементі болып табылатын төмен легирленген болаттар (E.Г., AISI 1020–1045, ASTM A216 WCB, эквиваленттер).
Жылжымалы & орындау: Орташа беріктігі, нормаланған кезде жақсы қаттылық, тамаша өңдеуге қабілеттілігі және төмен құны. Тығыздығы ~7,85 г/см³.
Кастинг туралы ойлар: қарапайым балқу температурасы (~1,420–1,540 °C), көптеген геометриялар үшін жақсы өтімділік, бірақ ауыр бөліктерде шөгілетін кеуектілікке бейім.
Қабық пен қақпаның дизайны жеткілікті қоректендіруді қамтамасыз етуі керек. Сутегі мен графиттің пайда болуы кейбір сорттар үшін алаңдаушылық тудыруы мүмкін.
Өңдеуден кейінгі: қалыпқа келтіру, сөндіру & көніл күй (Бағаға байланысты) қалаған қаттылыққа/беріктікке қол жеткізу.
Қолданбалар: Құрылымдық компоненттер, корпустар, коррозияға төзімділік маңызды емес жалпы инженерлік құймалар.

2) Легірленген болат құймалар

Олар қандай: Cr легирленген болаттар, Әзірлеу, -Да, V, т.б., Күшті жақсарту үшін, шыңдалу және жоғары температуралық қасиеттер (E.Г., 4140, 4340 отбасылық аналогтар).
Жылжымалы & орындау: Жоғары созылу күші, қарапайым көміртекті болаттарға қарағанда шаршауға төзімділігі мен қаттылығы; жоғары беріктікке дейін термиялық өңдеуге болады.
Кастинг туралы ойлар: қорытпа мөлшері жоғарылаған сайын сегрегацияға және ыстық крекингке жоғары сезімталдық; мұқият ысыру және көтеру қажет; кейбір қорытпалар берік болу үшін вакуумды немесе тотықсыздандырылған балқымаларды қажет етеді.
Өңдеуден кейінгі: сыни сөндіру/температура циклдері, термиялық өңдеу кезінде бұрмалануды бақылау. Сипаттарды теңестіру үшін күйзелісті жеңілдету және жұмсарту қажет болуы мүмкін.
Қолданбалар: берікек, біліктер, жоғары кернеулі құрылымдық бөліктер, мұнай кәсіпшілігінің құрамдас бөліктері.

3) Тот баспайтын болат құймалар

Олар қандай: ≥10,5% Cr бар темір негізіндегі қорытпалар; отбасыларға аустениттік кіреді (304/316/CF8 / CF8M), мартентис (410/420), дуфлекс (2205) және жауын-шашынмен қатаю (17-4 Р).

Жылжымалы & орындау: коррозияға төзімділік жалпыдан (аустентика) жоғары хлорға төзімділікке (Дуплекс / SuperDuplex);
механикалық қасиеттері кең түрде өзгереді — дуплекс жоғары беріктік ұсынады + Жақсы коррозияға төзімділік; 17-4 PH қартаюдан кейін жоғары күш береді.

Кастинг туралы ойлар: тот баспайтын балқымалар оксид/шлак түзеді; балқымалардың химиясын бақылау, тотықсыздандыру және инклюзияны жою бетті әрлеу және механикалық қасиеттер үшін маңызды.
Қатығудың жиырылуы мен ыстық жыртылуға бейімділігі әр түрлі болады.
Өңдеуден кейінгі: Шешім, сөндіру және қартаю (PH бағалары үшін); дуплекс фазалық тепе-теңдікті сақтау үшін мұқият термиялық өңдеуді қажет етуі мүмкін. Өңдеуден кейін жиі пассивация және тұздықтау.
Қолданбалар: химиялық зауыт компоненттері, клапандар, теңіз аппараттық құралдары, санитарлық бөлшектер, Тағамдарды өңдеу, Медициналық құрылғылар.

Түсті қорытпалардың құймалары

4) Алюминий қорытпасы құймалар

Олар қандай: Al-si, Al-Cu және Al-Mg отбасылары (E.Г., A356, A357, ADC12, 6061-басу) құйма компоненттері үшін.
Жылжымалы & орындау: Төмен тығыздығы (~ 2,7 г / см³), жақсы ерекше күш (кейбір қорытпалар үшін термиялық өңдеуден кейін), дұрыс легірленген кезде тамаша коррозияға төзімділік; тамаша жылу/электр өткізгіштік.
Кастинг туралы ойлар: өте жақсы өтімділік жұқа қабырғалар мен ұсақ бөлшектерді жасауға мүмкіндік береді, бірақ сутегі кеуектілігі, оксидті қабықшалар және кейбір конформациялардағы ыстық жыртылу негізгі қауіп болып табылады.
Қабықтарды күйдіру температуралары мен балауызды тазарту кестелері темір жұмысынан ерекшеленеді. Сутегін бақылау, балқыманың тазалығы және дұрыс қақпақтың болуы маңызды.
Өңдеуден кейінгі: ерітінді термиялық өңдеу және жасанды қартаю (Т6) Күш үшін; кейде маңызды аэроғарыштық бөлшектер үшін HIP.
Қолданбалар: аэроғарыш корпустары, жеңіл автомобиль компоненттері, жылуды тарататын бөліктер.

5) Мыс-базалық қорытпалар (қола, жез, Алюминий қола)

Олар қандай: -Un (қола), Cu-Zn (жез), -мен (Алюминий қола), Бізбен бірге, және нұсқалар.
Жылжымалы & орындау: Тамаша коррозияға төзімділік (әсіресе Cu-Ni/Al-қола), жақсы мойынтірек қасиеттері және жылу/электр өткізгіштігі. Тығыздығы ~8,4–8,9 г/см³.

Кастинг туралы ойлар: болаттарға қарағанда балқу температурасы төмен; жоғары жылу өткізгіштік қатаю тәртібіне әсер етеді (жылдам салқындату).
Жақсы өтімділік ұсақ бөлшектерді мүмкін етеді. Шөгу және ыстық крекинг қаупі қорытпаның құрамына байланысты.
Өңдеуден кейінгі: икемділік үшін күйдіру, өңдеу жиі қиын (жұмыс қатаю); белгілі бір ортаның әсеріне ұшыраған жезді өңдеу және мырышсыздандыру мәселелері.
Қолданбалар: теңіз аппараттық құралдары, Сорғы компоненттері, бағдарлау, сәндік және электрлік бөлшектер.

6) Титан-легирленген құймалар

Олар қандай: негізінен Ti-6Al-4V және жоғары ерекше беріктік пен биоүйлесімділікті ұсынатын басқа Ti қорытпалары.
Жылжымалы & орындау: салмаққа қарсы тамаша күш, коррозияға төзімділік және биоүйлесімділік; Төмен тығыздығы (~4,4 г/см³).

Кастинг туралы ойлар: жоғары реактивті балқыма (оттегі, азотты қабылдау) — морттану мен қосындыларды болдырмау үшін вакуум/аргонды балқыту және құю қажет.
Қаттыданудың шөгуі және оксидтің пайда болуы арнайы қабық материалдарын және балқыту тәжірибесін талап етеді. Өндіріс шығындары мен жабдыққа қойылатын талаптар жоғары.
Өңдеуден кейінгі: вакуумды термиялық өңдеу, Стрессті жеңілдету, Критикалық құрамдастардың кеуектілігін жабу үшін ортақ HIP. Шаршауға сезімтал бөлшектер үшін бетті өңдеу маңызды.
Қолданбалар: аэроғарыштық құрылымдық компоненттер, Медициналық импланттар, жоғары өнімді спорт тауарлары.

Жоғары температуралы легирленген құймалар

7) Никель негізіндегі суперқорытпалар

Олар қандай: Ni-Cr-Co-Al-Ti негізіндегі қорытпалар (Жұқпалы, Рене, Нимоникалық отбасылар) жоғары температурада беріктік пен сусымалы төзімділікке арналған (Кейбір қорытпалар үшін ~1000 °C дейін және одан жоғары).
Жылжымалы & орындау: тамаша сусылу күші, жоғары температурада тотығу және коррозияға төзімділік; тығыздығы шамамен 8,2–8,5 г/см³.

Кастинг туралы ойлар: ұзақ қатаю диапазондары сегрегация және шөгу ақауларына ықпал етеді; Вакуумдық индукциялық балқу, газсыздандыру және қосуды қатаң бақылау маңызды.
Бағытты қатаю және монокристалды құю турбиналық қалақтардың мамандандырылған нұсқалары болып табылады (әртүрлі процесс тізбегі).
Өңдеуден кейінгі: γ′ тұнбаларын дамыту үшін кешенді ерітінді және қартаю термиялық өңдеулері; HIP және өңдеу кең таралған. Аэроғарыш секторлары үшін сертификаттау қатаң NDT талап етеді.
Қолданбалар: газ-турбинаның ыстық секциялы бөліктері, аэроғарыш, Электр қуатын өндіру, жоғары температурада химиялық өңдеу.

8) Кобальт негізіндегі қорытпалар

Олар қандай: Co-Cr-Mo және сәйкес композициялар тозу және жоғары температуралық беріктік қажет болған жағдайда қолданылады (E.Г., стеллит отбасы).
Жылжымалы & орындау: жақсы ыстық қаттылық, тозуға төзімділік және коррозияға төзімділік. Көбінесе жоғары температурада жылжымалы тозу бар жерлерде қолданылады.
Кастинг туралы ойлар: жоғары балқу нүктелері және сегрегацияға сезімталдық; жоғары қаттылыққа байланысты өңдеу қиын.
Өңдеуден кейінгі: шешім/қартаю (қолданылатын жерде), трибологиялық беттерді тегістеу және жылтырату.
Қолданбалар: турбиналық тығыздағыштар, Клапан орындары, биомедициналық стоматологиялық қорытпалар (CO-CR), компоненттерді киіңіз.

9) Темір негізіндегі жоғары температуралы қорытпалар

Олар қандай: ыстыққа төзімді үтіктер (E.Г., Fe-Cr-Al, жоғары температураға арналған тот баспайтын болаттар).
Жылжымалы & орындау: орташа жоғары температурада үнемді, лайықты легірлеумен жақсы тотығуға төзімділік.
Кастинг туралы ойлар & қолданбалар: температура жоғары болған жағдайда қолданылады, бірақ никель қорытпаларының сусымалыға өте төзімділігі қажет емес (E.Г., Пеш бөлшектері, кейбір өнеркәсіптік қыздырғыштар).

Арнайы мақсаттағы легірленген құймалар

Бағалы металдар қорытпалары (алтын, күміс, платина)

Олар қандай: Ану, Зергерлік бұйымдарға арналған Ag және Pt қорытпалары, дәлдіктегі контактілер және каталитикалық қолдану.
Жылжымалы & орындау: тамаша коррозияға төзімділігі және эстетикалық қасиеттері; карат пен легірлеуге байланысты айнымалы механикалық беріктік.
Кастинг туралы ойлар: Төмен балқу нүктелері (алтын ~1,064 °C), Керемет; вакуумдық немесе басқарылатын атмосфералық құю бетті өңдеуді жақсартады.
Инвестициялық құю (Жоғалған балауыз) зергерлік бұйымдарды өндірудің басым бағыты болып табылады.
Қолданбалар: зергерлік заттар, электроника контактілері, сәндік және арнайы химиялық қолдану.

Магниттік қорытпалар (Al-Ni-Co, Nd-Fe-B нұсқалары)

Олар қандай: тұрақты магнитті материалдар және жұмсақ магниттік қорытпалар; Ескерту: көптеген жоғары энергиялы магниттер (Nd-Fe-B) әдетте инвестициялық құю арқылы жасалмайды, өйткені ұнтақ және біріктіру процестері тән. Al-Ni-Co рөлін сомдауға болады.
Жылжымалы & орындау: магниттік коэрцивтілік, ағынның тығыздығы және температураның тұрақтылығы жарамдылықты анықтайды.
Кастинг туралы ойлар: магниттік қорытпалар қажетсіз фазаларды болдырмау үшін бақыланатын қатаюды қажет етеді; магниттеуден кейінгі өңдеу қажет.
Қолданбалар: дұрорлар, моторлар, Аспап.

Пішінді есте сақтайтын қорытпалар (Ni-Ti / Нитинол)

Олар қандай: пішінді есте сақтайтын және серпімді мінез-құлқы бар экватомға жақын никель-титан қорытпалары.
Жылжымалы & орындау: қайтымды мартенситтік трансформациялар үлкен қалпына келетін штаммдарды тудырады; жетектер мен медициналық құрылғыларда қолданылады.
Кастинг туралы ойлар: Ni-Ti реактивті және композицияға сезімтал; вакуумда балқыту және Ni/Ti қатынасының дәлдігін бақылау маңызды;
көбінесе күрделі геометриялар үшін инвестициялық құю арқылы өндіріледі, бірақ ұнтақ-металлургия және С-пішінді компоненттері кең таралған. Құймадан кейінгі термиялық өңдеу трансформация температурасын реттейді.
Қолданбалар: Медициналық құрылғылар (стенттер, қапсырмалар), жетектер мен бейімделгіш құрылымдар.

5. Тұжырымдар

Материалды таңдау инвестициялық құюдағы жалғыз ең ықпалды шешім болып табылады.

Ол бөліктің жұмыс кезіндегі өнімділігін ғана реттемейді (күш, қажу, коррозия, Температура мүмкіндігі, биокомпания, ғибадат)

сонымен қатар өндірістің барлық практикалық аспектілері: балқыту әдісі, қабықтардың химиясы және ату, қоректендіру және қоректендіру стратегиясы, ықтимал ақаулық режимдері, талап етілетін термиялық өңдеу және NDT, құны және жеткізу уақыты.

Кілт, әрекет етуші қорытындылар:

• Функциядан бастаңыз, әдет емес. Үстем қызмет көрсету драйверлерін анықтаңыз (температура, коррозия, кию, Шаршау өмірі, салмақ, реттеуші шектеулер)
  және олар сізді материалдық отбасымен салыстыруға мүмкіндік береді (E.Г., никель қорытпалары жоғары температуралы сусымалыға арналған, салмақ пен биоүйлесімділік үшін титан, хлоридті қызмет көрсетуге арналған дуплексті тот баспайтын, теңіз киіміне арналған қола, зергерлік бұйымдарға/электр контактілеріне арналған асыл металдар).
• Құю өндірісінің мүмкіндігін сұранысқа сәйкес келтіріңіз. Көптеген қорытпалар (титан, СуперАлларды, Кобальт қорытпалары) вакуумды немесе инертті балқытуды қажет етеді, Сан, және жетілдірілген NDT.
  Арнайы қорытпаны білікті жеткізуші жеткізіп, куәландырмайынша көрсетпеңіз.
• Дизайн мен процесс бір-біріне тәуелді. Қорытпа атрибуттары (балқу диапазоны, дағдылу, кішірейту, реактика, бөліну тенденциясы, Жылу өткізгіштік) құрал компенсациясын орнату үшін қолданылуы керек, қақпа/көтергіш дизайны, қабық жүйесі және балауыз/күйдіру кестелері.
  Ерте модельдеу және пилоттық құю тәуекелді айтарлықтай төмендетеді.
• Трансляциядан кейінгі қадамдарды алдын ала жоспарлаңыз. Термиялық өңдеу, Сан, бетті өңдеу және өңдеу өлшемді бақылауға және құнына әсер етеді.
  Сыни компоненттер үшін, осы қадамдарды RFQ ішінде көрсетіңіз (қабылдау сынақтары мен бақылауды қамтиды).
• Сапаны спецификация бойынша бақылау. MTR қажет, термиялық өңдеу жазбалары, анықталған NDT режимдері (ішкі кеуектілікке рентгенография/КТ, қалың темір бөліктері үшін ультрадыбыстық, беттерге арналған бояу өткізгіш), және нақты белгіленген қабылдау стандарты.
  Кеуектілік шегін анықтаңыз, қосындылары және механикалық қасиеттері.
• Баланс құны, кесте және тәуекел. Арнайы қорытпалар және қатаң қабылдау хаттамалары жеткізу уақыты мен құнын арттырады.
  Функционалдық талаптарды қанағаттандыратын ең қарапайым қорытпаны пайдаланыңыз және мүмкін болса, баламаларды анықтаңыз.

ЖҚС

Кез келген металды инвестициялауға болады?

Көптеген металдар мен қорытпалар қолайлы (Болаттар, тотсыз, Никель және кобальт суперқорытпалары, мыс қорытпалары, алюминий, титан, Қымбат металдар).

Дегенмен, жарамдылығы құю қабілетіне байланысты: реактивті металдар (титан, магний) және жоғары балқитын суперқорытпалар вакуумды/инертті балқытуды және арнайы қабық жүйелерін қажет етеді.

Кейбір магнитті және ұнтақ-металлургиялық қорытпалар кәдімгі инвестициялық құю арқылы практикалық емес.

Бірнеше өнімділік қажеттіліктерін қанағаттандыратын болса, қорытпаларды қалай таңдауға болады?

Дәрежеге қойылатын талаптар (міндетті vs қалаулы), содан кейін өндіріс қабілеттілігін бағалаңыз (құю қабілеті, HIP немесе вакуумды балқыту қажет), құны, жеткізу уақыты және тексеру жүктемесі.

Пилоттық құймалар және өмірлік циклдің құнын талдау оңтайлы айырбастауды таңдауға көмектеседі.

Барлық қорытпаларға арнайы қабық материалдары немесе жабындар қажет пе?

Кейбіреулер жасайды. Реактивті немесе жоғары температурадағы балқымалар (E.Г., титан, кейбір суперқорытпалар) инертті жабындарды қажет етуі мүмкін (Циркон, көрсеткен айып) және металл қабықша реакцияларының алдын алу үшін бақыланатын ату.
Дизайн кезінде құю зауытымен қабықтың формуласын талқылаңыз.

Қорытпа таңдау беттің әрлеуіне және өңдеуге қабілеттілігіне қалай әсер етеді?

Мыс қорытпалары және алюминий сияқты металдар, әдетте, тамаша бетті өңдеуді және өңдеуді қамтамасыз етеді; никель және кобальт қорытпаларын өңдеу қиынырақ және арнайы құралдарды қажет етуі мүмкін.

Тот баспайтын болаттар әртүрлі - дуплексті және PH маркалары аустенитикадан басқаша өңделеді. Дизайнға өңдеуге рұқсатты және құрал-саймандарды қарастырыңыз.

Коррозия және қоршаған ортаға сәйкестік туралы не деуге болады?

Коррозия өнімділігі, ең алдымен, қорытпалар химиясының және құюдан кейінгі өңдеудің функциясы болып табылады (Жылуды емдеу, ауысу, жабу).

Агрессивті медиа үшін (хлоридтер, қышқылдар), коррозияға төзімді қорытпаларды таңдаңыз (дуплекс тотпайсыз, Никель қорытпалары) және тиісті біліктілік сынақтарын талап етеді (шоқы, Скр).
Қоршаған ортаны қорғау ережелері (E.Г., Ро, шектелген элементтер) қорытпа таңдауына да әсер етуі мүмкін.

Болат құюға қарағанда суперқорытпа құю қанша тұрады??

Шығындар қорытпаға байланысты кеңінен өзгереді, күрделілік және кейінгі өңдеу.

Қымбат шикізатқа байланысты суперқорытпалар мен реактивті металдар әдеттегі болаттарға қарағанда бірнеше есе қымбатқа түседі, вакуумдық пештер, Сан, және ұзартылған NDT.

Жалпы иелену құнын пайдаланыңыз (материал + ұқсату + тексеру + Өткізіп жібер) шикі балқыманың бағасы ғана емес.