투자 캐스팅 표면 마감

1. 소개

투자 주조 ("잃어버린 왁스"캐스팅이라고도합니다) 복잡한 형상을 생산할 수있는 능력으로 유명합니다, 얇은 벽, 그리고 미세한 세부 사항.

다른 캐스팅 방법에 비해 가장 중요한 장점 중 하나는 본질적으로 우수한 AS 캐스트 표면 마감입니다..

그럼에도 불구하고, "충분히"고 부가가치 산업에서는 거의 충분하지 않습니다. 서피 마감은 기계적 성능에 직접적인 영향을 미칩니다., 맞다, 모습, 다운 스트림 제조 비용.

이 기사는 여러 각도에서 투자 주조 표면 마감을 탐구합니다.: 메트릭 및 측정, 프로세스 변수, 합금 효과, 캐스팅 후 치료, 산업 요구 사항, 그리고 새로운 기술.

우리의 목표는 엔지니어를 장착하는 것입니다, 파운드리 관리자, 전문가와 디자이너, 비용 및 리드 타임 균형을 유지하면서 표면 품질을 최적화하는 방법에 대한 권위있는 이해.

2. 투자 캐스팅의 기초

잃어버린 윈 프로세스의 개요

클래식 투자 주조 워크 플로는 네 가지 주요 단계로 구성됩니다:

1. 왁스 패턴 생산: 용융 왁스가 재사용 가능한 금속 다이에 주입되어 최종 형상의 복제물을 형성합니다..
   식힌 후, 패턴은 게이팅/라이저 시스템에 제거되어 조립됩니다 ("나무").
2. 쉘 빌딩: 왁스 어셈블리는 세라믹 슬러리에 반복적으로 담그다 (전형적으로 콜로이드 실리카 또는 지르코늄 기반) 미세한 내화 치장 용 벽토로 코팅.
   다중 레이어 (보통 4-8) 두께 6-15mm의 껍질을 생성합니다, 부품 크기에 따라. 중간 건조는 각 퇴적물을 따릅니다.
3. 탈 왁스 및 발사: 껍질은 열 순환하여 녹아 내리고 왁스를 연소시킵니다., 공동을 떠납니다.
   후속 고온 담금 (800–1200 ° C) 세라믹 껍질을 소결시킨다, 잔류 바인더를 제거합니다, 금속 채우기의 공동 표면을 소중히 여깁니다.
4. 금속 붓기 및 응고: 녹은 금속 (합금-특이 적 용융 ± 20–50 ° C 과열) 가열 된 껍질에 붓습니다.
   통제 된 응고 후, 껍질은 기계적으로 또는 화학적으로 녹아웃됩니다, 개별 주물은 게이팅 시스템에서 절단됩니다.

사용 된 전형적인 재료 및 합금

투자 캐스팅은 광범위한 합금을 수용합니다:

• 철강 & 스테인레스강 (예를 들어, 아이시 410, 17-4 PH, 316엘)
• 니켈 기반 슈퍼 합금 (예를 들어, 인코넬 718, 헤인즈 282)
• 코발트-크로 미움 합금 (예를 들어, 의료 임플란트의 Cocrmo)
• 알루미늄 합금 (예를 들어, A356, 7075)
• 구리 그리고 황동 합금 (예를 들어, C954 청동, C630 황동)
• 티탄 그리고 합금 (항공 우주 성분의 경우 TI-6AL-4V)

캐스트로 측정 된 거칠기는 일반적으로 범위입니다 라 0.8 µm에서 RA 3.2 μm, 쉘 제형 및 패턴 디테일에 따라.

대조적으로, 모래 주조는 종종 생성됩니다 ~ ra 6 µm에서 RA 12 μm, 그리고 다이 캐스팅 ~ ra 1.6 µm에서 RA 3.2 μm.

3. 표면 마감 지표 및 측정

거칠기 매개 변수 (라, RZ, RQ, Rt)

• 라 (산술 평균 거칠기): 중심선에서 거칠기 프로파일의 절대 편차 평균. 가장 일반적으로 지정됩니다.
• RZ (평균 최대 높이): 5 개의 샘플링 길이에 걸친 가장 높은 최고 및 최저 계곡의 합의 평균; 극단에 더 민감합니다.
• RQ (뿌리 평균 제곱 거칠기): 제곱 편차의 평균의 제곱근; RA와 비슷하지만 더 큰 편차에 가중치를 부여합니다.
• Rt (총 높이): 전체 평가 길이에 걸쳐 최고 최고점과 가장 낮은 계곡 사이의 최대 수직 거리.

일반적인 측정 도구

• 스타일러스 프로파일 미터에 연락하십시오: 다이아몬드 팁 스타일러스는 제어 된 힘 아래 표면을 가로 질러 드래그합니다.. 수직 해상도 ~ 10 nm; 일반적인 측면 샘플링 0.1 mm.
• 레이저 스캐닝/프로파일 현미경: 집중 레이저 스팟 또는 공 초점 광학을 사용한 비접촉 방법. 빠른 데이터 수집으로 3D 지형 매핑을 활성화합니다.
• 하얀 빛의 간섭계: 서브 마이크론 수직 해상도를 제공하십시오, 매끄러운 표면에 이상적입니다 (<라 0.5 μm).
• 구조화 된 조명이있는 비전 시스템: 인라인 검사를 위해 넓은 영역을 포착하십시오, 수직 해상도는 제한적입니다 (~ 1–2 µm).

산업 표준 및 관용

• ASTM B487/B487M (철강 투자 주물 - 표면 거칠기)
• ISO 4287 / ISO 3274 (기하학적 제품 사양 - 표면 텍스처)
• 고객 특유의 공차 —E.G., 항공 우주 에어 포일 뿌리면: ra ≤ 0.8 μm; 의료 임플란트 표면: ra ≤ 0.5 μm.

4. 캐스트 캐스트 표면 마감에 영향을 미치는 요인

왁스 패턴 품질

왁스 제형 및 표면 질감

• 왁스 구성: 파라핀, 미세 결정질 왁스, 중합체 블렌드는 유연성을 결정한다, 녹는점, 그리고 수축.
  프리미엄 왁스 제형에는 마이크로 필러가 포함됩니다 (폴리스티렌 구슬) 수축을 줄이고 표면 부드러움을 향상시킵니다.
• 패턴 주입 변수: 곰팡이 온도, 주입 압력, 냉각 시간, 그리고 죽은 품질은 패턴 충실도에 영향을 미칩니다.
  세련된 다이 (~ 미러 피시) 낮은 자궁을 왁스로 전달합니다 (~ RA 0.2-0.4 µm). 표준 다이 연마.

패턴 제조 방법 (주입 성형 대. 3D 인쇄)

• 기존의 사출 성형: 균일 한 균일합니다, 다이가 잘 유지 될 때 반복 가능한 표면 패턴.
• 3D 프린트 중합체 패턴 (바인더 제트, SLA): 강철 공구없이 빠른 기하학적 변화를 가능하게합니다.
  전형적인 인쇄 거칠기 (~ RA 1.0-2.5 µm) 쉘로 직접 변환합니다, 종종 추가 스무딩이 필요합니다 (예를 들어, 미세한 슬러리에 담그거나 제어 된 왁스 코트를 적용).

쉘 곰팡이 조성 및 응용

1 차 및 백업 코팅: 입자 크기, 본딩 에이전트

• 1 차 코팅 ("치장 용 벽토"): 미세한 내화 (20–35 µm 실리카 또는 지르콘). 미세한 곡물은 더 낮은 캐스트 거칠기를 생성합니다 (RA 0.8-1.2 µm).
  거친 곡물 (75–150 µm) RA 2–3 µm를 생산하지만 고온 합금의 열 충격 저항을 향상시킵니다..
• 구속력있는 슬러리: 콜로이드 실리카, 에틸 실리케이트, 또는 지르콘 솔 바인더; 점도 및 고체 함량은 패턴의 슬러리 "습식"에 영향을 미칩니다..
  핀홀이없는 균일 커버리지는 국소 거칠기 스파이크를 피하기 위해 중요합니다..
• 백업 "치장 용암"레이어: 입자 크기 증가 (100–200 µm) 각 층마다 쉘 강도를 위해 표면 충실도를 벗어나; 비닐 또는 내화 결합제는 수축 및 접착력에 영향을 미칩니다.

쉘 층의 수와 두께

• 얇은 껍질 (4–6 코트, 6–8 mm): 더 낮은 두께 변화를 생성합니다 (< ± 0.2 mm) 더 미세한 디테일이지만 탈 웨이스 중에 위험 쉘 크래킹. 전형적인 거칠기 거칠기: RA 0.8-1.2 µm.
• 두꺼운 껍질 (8–12 코트, 10–15 mm): 대형 또는 발열 합금에 대해 더 강력하지만 사소한 "인쇄"효과를 만들 수 있습니다., 쉘 굴곡으로 인해 약간 확대하는 치장 벽토 질감.
  캐스트 거칠기: RA 1.2-1.6 µm.

쉘 무결성에 대한 탈 왁스 효과

• 증기 오토 클레이브 dewax: 빠른 왁스 대피는 초기 쉘 층에서 열 응력을 유발할 수 있습니다., 표면에 각인을 일으킨다.
  통제 된 램프 속도와 짧은 사이클 (2–4 분) 결함을 완화하십시오.
• 오븐 dewax: 느린 번 아웃 (6–10 시간 램프 ~ 873–923 k) 스트레스를 줄이고 더 많은 시간을 소비합니다, 비용 증가.
• 마무리에 미치는 영향: 금이 간 껍질의 내부 표면은 캐스팅 표면에 미세한 내화 스폴을 퇴적 할 수 있습니다., 거칠기를 높입니다 (예를 들어, RA가 점프합니다 1.0 µm까지 1.5 μm).

탈 왁스 및 예열

왁스 및 쉘 크래킹 위험의 열 팽창

• 왁스 팽창 계수 (~ 800 × 10 /° C) 대. 세라믹 쉘 (~ 6 × 10 ° /° C): 증기 이하의 차동 팽창은 통풍구가 불충분하면 쉘을 깨뜨릴 수 있습니다..
• 환기 구성: 통풍구의 적절한 배치 (나무 꼭대기, 거의 부분적으로 얇은 부분) 내부에 압력 을가하지 않고 왁스가 탈출 할 수 있습니다.
• 표면 마감 충격: 금속 붓기 중에 확인되지 않은 퇴적물“치장 용 벽토 먼지”, 현지화 된 거친 반점을 유발합니다 (라 > 2 μm).

쉘 결함을 최소화하기위한 제어 번 아웃

• 램프 소아 프로파일: 느린 경사로 (50 ° C/H) 최대 500 ℃, 그런 다음 2-4 시간 동안 고정하여 바인더와 왁스를 완전히 제거하십시오..
• 진공 또는 번 아웃 오븐: 압력 환경 감소 왁스 분해 온도, 열 충격 감소. 쉘 무결성이 유지됩니다, 표면 충실도 향상.

매개 변수를 녹이고 붓습니다

용융 온도, 과열 상태, 그리고 유동성

• 과열 상태 (+20 ° C ~ +50 액체 위 100 °): 유동성을 보장합니다, 콜드 샷을 줄입니다.
  하지만, 과도한 과열 (> +75 ℃) 가스 픽업 및 산화물 연속을 촉진합니다, 서브 표면 거칠기로 이어집니다.
• 합금 점도 변화:

• • 알루미늄 합금: 용융 온도가 낮습니다 (660–750 ° C), 높은 유동성; Cast RA ~ 1.0 µm.
  • 니켈 슈퍼 합금: 1350–1450 ° C에서 녹입니다; 유동성이 낮습니다, 표면 냉기의 위험 - 약간의 잔물결에 대한 방향 (RA 1.6-2.5 µm).

• 플럭스 및 탈기: 로타리 탈기자 또는 플럭스 첨가 사용 용해 된 수소를 줄이면 (알: ~ 0.66 ml H6/100 g at 700 ℃), 지각 된 표면 거칠기에 영향을 줄 수있는 미세 공유를 최소화합니다.

쏟아지는 속도와 난기류 제어

• 층류 대. 난류 흐름: 층류 채우기 (< 1 m/s) 산화물 포획을 방지합니다. 중공 또는 복잡한 주물 용, 세라믹 필터로 제어되는 게이팅 (25–50 µm) 흐름이 더 부드럽습니다.
• 쏟아지는 기술:

• • 바닥 부어: 표면 난류를 최소화합니다; 얇은 벽 항공 우주 주물에서 선호됩니다.
  • 최상위: 산화물 폭풍의 위험; Tundish Stoppers를 사용하면 흐름을 조절하는 데 도움이됩니다.

• 표면 충격: 난기류는 공동 벽을 준수하는 산화물 내포물을 생성합니다., 마이크로 러프를 유발합니다 (RA 스파이크 > 3 현지 지역에서 µm).

응고 및 냉각

쉘 열전도율 및 냉각 속도

• 쉘 재료의 열 확산 성: 콜로이드 실리카 껍질 (~ 0.4 w/m · k) 지르콘 껍질보다 시원합니다 (~ 1.0 w/m · k).
  느린 냉각 (~ RA 1–1.2 µm) 거친 구조 대 (RA 1.5-2.0 µm).
• Sprue 위치와 오한: 전략적으로 오한 (구리 또는 강철) 핫스팟을 줄입니다, 불균일 한 수축으로 인한 표면 졸졸 감소.

핫스팟과 표면 졸업

• 큰 단면 내부의 발열 코어: 로컬 핫스팟은 응고를 지연시킬 수 있습니다, 인접한 얇은 섹션이 일찍 굳어 질 때 미묘한 표면“오렌지 껍질”텍스처 생성.
• 완화: 현지 응고 시간을 제어하기 위해 절연 피드 또는 오한을 사용하십시오.. 균일 한 곡물 성장을 보장합니다, 표면 마무리 유지 < 라 1.0 중요한 영역에서 µm.

쉘 제거 및 청소

기계식 쉘 녹아웃 대. 화학 스트립

• 기계식 녹아웃: 진동 망치 껍질 껍질, 그러나 금속 표면에 미세한 내화 칩을 포함시킬 수 있습니다..
  최소 진동력은 삽입을 줄입니다, 노크 후 RA ~ 1.0–1.5 µm 생성.
• 화학 스트립 (녹은 소금 목욕, 산성 솔루션): 기계적 힘없이 실리카 매트릭스를 용해시킵니다, 일반적으로 더 나은 표면을 보존합니다 (RA 0.8-1.2 µm) 그러나 엄격한 산 처리 및 처리 프로토콜이 필요합니다.

잔류 내화 입자 제거 (쇼트 블라스팅, 초음파)

• 쇼트 블라스팅: 유리 구슬 사용 (200–400 µm) 통제 된 압력에서 (30–50 psi) 잔류 입자와 광 산화물 스케일을 제거합니다, RA에서 정제 표면 0.8–1.0 µm.
  오버 블래스트는 표면 피닝을 유도 할 수 있습니다, 미세 지형 변경 (RA ~ 1.2 µm).
• 초음파 청소: 수성 세제 용액의 캐비테이션 마이크로 형태를 변경하지 않고 미세 먼지를 제거합니다..
  일반적으로 최소한의 거칠기가있는 의료 또는 항공 우주 주물에 사용 (<라 0.8 μm) 중요합니다.

5. 재료 및 합금 고려 사항

표면 산화물 및 미세 구조에 대한 합금 화학의 영향

• 알루미늄 합금 (A356, A380): 빠른 산화는 안정적인 필름을 형성합니다; 캐스트 곡물 경계는 최소한의 탈지를 남깁니다. RA 0.8–1.2 µm 달성 가능.
• 스테인레스강 (316엘, 17-4 PH): 수동적 인 크 인 층이 쏟아지는 동안 형성됩니다; 미세 구조 (페라이트 대. 오스테 나이트 계정) “표면 패싯”에 영향을 미칩니다. RA는 일반적으로 1.2–1.6 µm입니다.
• 니켈 슈퍼 합금 (인코넬 718): 유동성이 적습니다, 더 반응성; 슈퍼 합금 산화물은 더 두껍게 부착됩니다, 쉘 합금 반응은 쉘 인터페이스에서 Ni의 "도금"을 유도 할 수 있습니다..
  제어 된 쉘 제형은 RA를 1.6–2.0 µm로 줄입니다.
• 코발트 기반 합금 (Cocmo): 더 어렵다, 캐스팅 유동성이 낮습니다; 투자 쉘이 미세한 곡물과 함께 지르콘/뮬리트를 사용하지 않는 한, 표면 마감 종종 ~ RA 1.5–2.0 µm.

일반적인 합금 및 전형적인 캐스트 마감

표면 질감에 대한 곡물 구조 및 수축 효과

• 방향성 응고: 균일 한 입자 크기를 달성하기 위해 쉘 두께와 오한으로 제어 (<50 μm) 표면에서. 미세한 곡물은 더 부드러운 표면을 생성합니다.
• 수축 라이저와 핫스팟: 고르지 않은 고화는 무거운 부분 근처에서 약간의 오목한 "싱크 자국"또는 "딤플"을 유발할 수 있습니다..
  적절한 게이팅 및 절연 슬리브 (RA 변형 유지 < 0.3 부품을 가로 질러 µm).

6. 캐스팅 후 표면 처리

최고의 캐스트 마감조차도 종종 타이트한 사양을 충족시키기 위해 2 차 프로세스가 필요합니다.. 아래는 가장 일반적인시 캐스팅 후 치료와 표면 마감에 미치는 영향입니다..

연삭 및 가공

• 도구 & 매개 변수:

• • 텅스텐 카바이드 & CBN 인서트 강과 슈퍼 합금 용; 알루미늄을위한 텅스텐 카바이드 도구.
  • 이송 속도: 0.05회전하기위한 –0.15 mm/Rev; 0.02밀링의 경우 –0.08 mm/Rev; RA를 타겟팅 할 때 낮은 피드 < 0.4 μm.
  • 절단 속도:

• • • 알류미늄: 500–1000 m/me (마무리 패스).
    • 스테인레스: 100–200 m/i (마무리 패스).

• 표면 무결성: 부적절한 매개 변수는 채터 또는 구축 된 에지를 유도합니다, RA를 1.0–1.5 µm로 올리십시오. 최적화 된 매개 변수가 달성됩니다 RA 0.2-0.4 µm.

연마적인 폭발

• 미디어 선택:

• • 유리구슬 (150–300 µm): 더 매끄럽게 산출하십시오, 무광택 마감 (RA 0.8-1.0 µm).
  • 알루미나 곡물 (50–150 µm): 더 공격적입니다; 작은 표면 구덩이를 제거 할 수 있지만 합금을 에칭 할 수 있습니다, RA 1.2–1.6 µm 생성.
  • 세라믹 비즈 (100–200 µm): 균형 잡힌 제거 및 스무딩; 스테인리스에 이상적입니다, RA 0.8–1.2 µm 달성.

• 압력 & 각도: 30표면을 위해 45 ° –60 °에서 –50 psi.

연마 및 버핑

• 순차적 그릿 진행:

• • 320–400 그릿으로 시작하십시오 (RA 1.0–1.5 µm) → 600–800 그릿 (RA 0.4-0.6 µm) → 1200–2000 그릿 (RA 0.1-0.2 µm).

• 연마 화합물:

• • 알루미나 페이스트 (0.3 μm) 마지막 마감.
  • 다이아몬드 슬러리 (0.1–0.05 µm) 거울 표면의 경우 (라 < 0.05 μm).

• 장비: 회전 버프 휠 (오목한 표면의 경우), 진동 광택제 (복잡한 구멍을 위해).
• 응용: 보석류, 의료용 임플란트, 정책 반사가 필요한 장식 구성 요소.

화학 및 전기 화학 마감

• 산세: 산성 욕조 (10–20% HCL) 스케일과 표면 산화를 제거하십시오. 위험하고 중화가 필요합니다. 전형적인 마감: RA가 향상됩니다 1.5 µm ~ ~ 1.0 µm.
• 패시베이션 (스테인리스): 질병 또는 구연산 처리는 유리 철을 제거합니다, Crate는 보호 층을 향상시킵니다; 순 RA 감소 ~ 10–15%.
• 전해연마: 인/황산 전해질의 양극 용해.
  우선적으로 미세 부식성을 부드럽게합니다, RA 0.05–0.2 µm 달성. 의료에 일반적입니다, 항공우주, 고급 응용 프로그램.

코팅과 플라잉

• 분말 코팅: 폴리 에스테르 또는 에폭시 분말, 50–100 µm 두께로 경화됩니다. 마이크로 밸리를 채 웁니다, 최종 표면에서 RA ~ 1.0–1.5 µm를 생성합니다. 프라이머는 종종 접착력을 보장하기 위해 적용됩니다.
• 플래 팅 (~ 안에, 구리, 아연): 전기 니켈 퇴적물 (~ 2–5 µm) 일반적으로 RA는 0.4–0.6 µm입니다. 마이크로 디펙트의 배율을 피하기 위해 미리 폴리쉬로 낮은 RA가 필요합니다..
• 세라믹 코팅 (DLC, PVD/CVD): 초박형 (< 2 μm) 그리고 적합성. RA 일 때 이상적입니다 < 0.05 마모 또는 슬라이딩 표면에는 µm이 필요합니다.

7. 표면 마감은 성능에 영향을 미칩니다

기계적 성질: 피로, 입다, 스트레스 농도

• 피로의 삶: RA의 두 배가 (예를 들어, ~에서 0.4 µm까지 0.8 μm) 피로 강도를 ~ 5–10% 줄일 수 있습니다.. 날카로운 마이크로 피크는 균열 개시 부위 역할을합니다.
• 내마모성: 더 부드러운 표면 (라 < 0.4 μm) 슬라이딩 접점에서 연마 마모를 최소화하십시오. 거친 마무리 (라 > 1.2 μm) 트랩 파편, 2 바디 마모 가속화.
• 스트레스 농도: 거친 표면의 미세 노치는 순환 하중 하에서 응력을 집중시킵니다.
  제거하려면 마무리 >95% 미세 부식도는 고주파 피로 부품에 중요합니다 (예를 들어, 항공 우주 터빈 하우징).

부식성 및 코팅 접착력

• 틈새 아래의 부식: 거친 표면은 수분이나 오염 물질을 고정하는 마이크로 헌신을 생성 할 수 있습니다, 국소 부식 가속. 더 부드러운 표면 (라 < 0.8 μm) 이 위험을 줄입니다.
• 코팅 접착력: 특정 코팅 (예를 들어, 플루오로 폴리머 페인트) 통제 된 거칠기가 필요합니다 (RA 1.0–1.5 µm) 기계적 인터록을 달성합니다.
  너무 매끄럽다면 (라 < 0.5 μm), 접착 프로모터 또는 프라이머가 필요합니다.

치수 정확도 및 어셈블리 적합

• 얇은 벽 갭 공차: 유압 부품에서, 에이 0.1 MM 갭은 RA 인 경우 미세 성분에 의해 점유 될 수 있습니다 > 1.0 μm.
  가공 또는 정확한 쉘 제어는 적절한 간격을 보장합니다 (예를 들어, RA가 필요한 피스톤/실린더 피트 < 0.4 μm).
• 밀봉 표면: 라 < 0.8 µm은 정적 밀봉면에 종종 의무화됩니다 (파이프 플랜지, 밸브 시트); 더 좋은 RA < 0.4 동적 씰에 필요한 µm (로타리 샤프트).

미학 및 소비자 인식

• 보석류 및 장식 품목: 거울 마감 (라 < 0.05 μm) 럭셔리를 전달하십시오. 모든 마이크로 디스플렉션은 빛의 반사를 왜곡합니다, 인지 된 가치를 줄입니다.
• 건축 하드웨어: 눈에 보이는 부분 (문 손잡이, 명판) 종종 RA에 지정됩니다 < 0.8 µm 직접 조명 하에서 변색 및 균일 한 외관을 유지하려면.

8. 산업 별 요구 사항

항공우주

• 엔진 구성 요소 (터빈 케이스, VANES): ra ≤ 0.8 µm 공기 역학적 표면 악화를 방지하고 층류 흐름을 보장합니다..
• 구조적 피팅: ra ≤ 1.2 µm 후 캐스트, 그런 다음 ra ≤에 가공 0.4 피로 크리티컬 부품의 경우 µm.

의료기기

• 임플란트 (고관절 줄기, 치과 지대치): ra ≤ 0.2 박테리아 접착력을 최소화하기 위해 µm; 전기 표면 (RA 0.05-0.1 µm) 또한 생체 적합성을 향상시킵니다.
• 수술 도구: ra ≤ 0.4 µm 멸균을 용이하게하고 조직 축적을 방지합니다.

자동차

• 브레이크 캘리퍼 & 펌프 하우징: ra ≤ 1.6 µm as-cast; 짝짓기 표면은 종종 Ra ≤에 가공됩니다 0.8 적절한 밀봉 및 내마모성의 경우 µm.
• 미적 트림: ra ≤ 0.4 µm 일관된 페인트 광택 및 패널 통합을위한 폴리쉬 또는 코팅.

기름 & 가스

• 밸브 바디, 펌프 임펠러: AS-CAST RA ≤ 1.2 μm; 침식 내성을 향상시키기 위해 연마 유체와 접촉하는 표면은 때때로 RA 1.2–1.6 µm에 그릿 블라스팅됩니다..
• 고압 매니 폴드: ra ≤ 1.0 용접 오버레이 또는 클래딩에서 마이크로 누출을 방지하기 위해 µm.

보석과 예술

• 조각품, 펜던트, 매력: ra ≤ 0.05 거울 광택 용 µm-다단계 버핑 및 마이크로 그릿 연마제로 달성.
• 골동품 마감: 제어 된 산화 (패턴) 세부 사항을 강조하기 위해 RA ~ 0.8–1.2 µm로.

9. 품질 관리 및 검사

들어오는 왁스 패턴 검사

• 시각적 검사: 싱크 마크를 찾으십시오, 플래시 라인, 희미한 이젝터 핀 마크.
• 프로필 측정: 패턴 표면의 랜덤 샘플링; 허용 가능한 ra ≤ 0.4 포격 전에 µm.

쉘 품질 감사

• 쉘 두께 균일 성: 임계 섹션에서의 초음파 측정; ± 0.2 mm 내성.
• 다공성 검사: 작은 증인 쿠폰에 염료 침투; 어느 > 0.05 1 차 계층 트리거 재 작업의 MM 구멍.

캐스트 표면 측정

• 연락처 또는 비접촉 프로파일 측정: 부품 당 5 ~ 10 개 위치에서 RA를 측정 - 크리티컬 특징 (플랜지, 봉인면).
• 수락 기준:

• • 중요한 항공 우주 부분: ra ≤ 0.8 µm ± 0.2 μm.
  • 의료용 임플란트: ra ≤ 0.2 µm ± 0.05 μm.
  • 일반 산업: ra ≤ 1.2 µm ± 0.3 μm.

후 처리 후 최종 검사

• 3지형지도: 전체 표면에 대한 레이저 스캐닝; 현지화 된 높은 RA“스파이크”를 식별합니다.
• 코팅 접착 테스트: 크로스 해치, 특정 RA 범위에서 페인트 또는 도금 성능을 확인하기위한 풀 오프 테스트.
• 마이크로 빌드 분석: 주사 전자 현미경 (WHO) 임계 표면에서 마이크로 크랙 또는 임베디드 입자의 부재를 확인하려면.

통계적 공정 관리 (SPC)

• 제어 차트: 배치 위의 RA 트랙 -UCL/LCL은 공정 평균 주위에 ± 1.5 µm로 설정됩니다..
• CP/CPK 분석: 프로세스 기능을 보장하십시오 (CP ≥ 1.33) 주요 표면 기능.
• 지속적인 개선: 제어되지 않은 신호에 대한 근본 원인 분석 (왁스 결함, 쉘 균열, 온도 이상을 녹입니다) 변동을 줄이기 위해.

10. 비용-편익 분석

트레이드 오프: 쉘 복잡성 대. 후 프로세스 노동

• 프리미엄 쉘 (미세한 내화, 추가 코트): 쉘 비용을 10-20까지 증가시킵니다 % 그러나 캐스트 후 연삭/연마는 30-50 절을 줄입니다 %.
• 기본 쉘 (거친 내화성, 더 적은 코트): 쉘 비용을 줄입니다 15 % 그러나 동일한 마감을 달성하기 위해 다운 스트림 가공 비용을 증가시킵니다. 광범위한 재 작업이 필요한 경우 총 부품 비용을 상승시킵니다..

투자 캐스팅과 비교. 솔리드에서 가공

• 얇은 벽, 복잡한 기하학: 캐스팅은 RA와 Net 모양을 생산합니다 1.0 µm as-cast.
  단조 빌릿에서 가공하려면 상당한 재고 제거가 필요합니다; 최종 RA 0.4–0.8 µm이지만 2 ~ 3x 재료 및 가공 비용.
• 저용량의 프로토 타입: 3D 프린트 투자 패턴 (라 2.0 μm) RA에 Machined 후 CNC 일 수 있습니다 0.4 μm, 리드 타임 및 표면 공차 균형.

린 전략: 공정 제어를 통한 표면 재 작업을 최소화합니다

• 근본 원인 감소: 임계 변수를 모니터링합니다 - wax 다이 온도, 쉘 룸 습도, 일정을 부어-대상 ± 내에서 캐스트 RA를 유지하려면 0.2 μm.
• 통합 계획: 협업 설계 검토는 초안 각도와 필레가 얇은 섹션을 피하기 쉬운 얇은 섹션을 피하십시오..
• 모듈 식 마무리 셀: 폭발을위한 전용 세포, 연마, 전문 지식을 중앙 집중화하고 변동성을 줄이기위한 전기 분비, 재 작업 스크랩 절단 20 %.

11. 새로운 기술과 혁신

적층 제조 (3D 프린트 왁스/중합체 패턴)

• 중합체 패턴 (SLA, DLP): 층 두께를 제공합니다 ~ 25 μm; 인쇄 된 RA 1.2–2.5 µm.
• 표면 평활 기술: 증기 스무딩 (IPA, 아세톤) ra를 ~로 줄입니다 0.8 포격 전에 µm. 다수의 치장 용 밀 벽토 코트의 필요성을 줄입니다.

고급 쉘 재료: 나노시오, 수지 결합 껍질

• 나노 입자 슬러리: ~ 20 nm 입자를 가진 세라믹 졸은 매우 매끄러운 1 차 코트를 생성합니다., 패턴에서 초기 RA 0.3–0.5 µm 달성.
• 수지 이온 및 제올라이트 결합제: 더 나은 녹색 강도와 공극이 적습니다, 마이크로 피팅 최소화, 슈퍼 합금에서 AS-CAST RA 0.6–0.9 µm.

표면 거칠기 예측을위한 시뮬레이션 및 디지털 트윈

• 계산 유체 역학 (CFD): 모델 용융 금속 흐름, 국소 표면 결함과 상관 관계가있는 재산 화 구역 예측.
• 열 분리 모델링: 국부 냉각 속도를 예측합니다; 곡물 확대가 표면에 걸릴 수있는 핫스팟을 식별합니다.
• 디지털 쌍둥이 피드백: 실시간 센서 데이터 (쉘 온도, 비장, 퍼니스 분위기) 예측 알고리즘에 공급됩니다 - 자동화 된 조정은 RA를 ± 내에 유지합니다 0.1 μm.

쉘 빌딩의 자동화, 붓는 것, 그리고 청소

• 로봇 쉘 담그는 스테이션: ± 내에서의 슬러리 거주 시간과 치장 용 벽토 적용 두께를 제어합니다. 0.05 mm.
• 자동화 된 붓 스테이션: 정확히 미터 용융 과열 및 유량 (± 1 ℃, ± 0.05 m/s), 난기류 최소화.
• 초음파 쉘 제거 및 초음파 청소: 일관된 쉘 녹아웃 및 내화성 제거를 보장하십시오, 재현 가능한 Ra ±를 생성합니다 0.1 μm.

12. 결론

투자 캐스팅의 특징.

그러나 우수한 표면 마감을 달성하고 유지합니다 (ra ≤ 0.8 μm, 또는 중요한 응용 프로그램에 더 좋습니다) 왁스 패턴 디자인에서 쉘 빌딩에 이르기까지 모든 단계에 대한 부지런한 제어가 필요합니다., 주조, 그리고 후 처리.

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