1. 소개
잃어버린 폼 캐스팅 (LFC) 대 투자 (잃어버린 왁스) 주조 (IC) 두 가지 주요 네트 모양의 기술로 두드러집니다.
자동차 전역에서 복잡한 구성 요소의 생산을 가능하게합니다, 항공우주, 에너지, 의료 부문.
당연히, 올바른 캐스팅 방법을 선택하는 것은 최종 품질뿐만 아니라 비용에도 영향을 미칩니다., 리드타임, 지속 가능성.
따라서, 엔지니어 및 파운드리 관리자는 부품 복잡성과 일치하도록 여러 프로세스를 정기적으로 평가합니다., 합금 요구 사항, 및 생산량.
오늘, 더 엄격한 공차에 대한 산업 요구, 더 미세한 표면 마감, 그리고 더 복잡한 형상은 잃어버린 폼 캐스팅과 투자와 적시에 가치있는 투자를 심도있게 비교합니다..
2. 잃어버린 폼 캐스팅이란 무엇입니까? (LFC)?
잃어버린 폼 캐스팅 소모품 확장 폴리스티렌을 사용합니다 (EPS) CNC 가공을 통해 제조 된 폼 패턴, 조형, 또는 3D 프린팅.
연산자가 이러한 패턴을 클러스터로 조립하고 느슨하게 입력하면, 언 결합 된 모래, 그들은 녹은 금속 (일반적으로 알루미늄 또는 연성 철을 부어 넣습니다..
열은 폼을 기화시킵니다, 모래를 통해 탈출합니다, 금속은 즉시 캐비티를 채 웁니다.
결과적으로, LFC 큰 생산, 최소 초안 각도를 가진 단일 피스 주물, 별도의 코어가 없습니다, 기하학적 자유는 전통적인 모래 주조와 비교할 수 없습니다.
3. 투자 란 무엇입니까? (잃어버린 왁스) 주조 (IC)?
투자 주조, 종종 잃어버린 wax 캐스팅, 용융 왁스를 금속 죽이에 주입하여 생성 된 정밀 왁스 패턴으로 시작합니다..
연산자들은이 패턴을“나무 위로”, 그런 다음 내화 된 슬러리에서 여러 딥을 통해 세라믹 쉘을 만듭니다. (경제를위한 미세한 디테일 또는 물 유리를위한 실리카 Sol) 그리고 후속 치장 용 벽토 코트.
탈 웬트 후 150 600–900 ° C에서 ° C 및 고온 소진, 그들은 스테인레스 강을 포함하여 예열 금속을 부어 넣습니다, 슈퍼 합금, 그리고 티타늄 - 가열 껍질을 구사하십시오.
마지막으로, 그들은 세라믹 곰팡이를 제거하여 밀접한 공차가있는 부품을 드러냅니다. (± 0.1–0.3 mm) 그리고 우수한 표면 마감 (RA 0.8-3.2 µm).
4. 프로세스 기본 사항
잃어버린 폼 캐스팅
- 패턴 생성: CNC 또는 부가 방법을 통해 부품 당 1-4 시간 내에 EPS 모양을 생성합니다..
- 클러스터 어셈블리: 첨부하십시오 20 게이팅 헤드 당 폼 패턴은 처리량을 극대화합니다.
- 모래 충전: 85-90% 상대 밀도에서 소형 미지의 실리카 모래, 균일 한 지원 보장.
- 붓는 것 & 증발: 용융 금속을 부어 넣으십시오 660 ℃ (알류미늄) 또는 1,400 ℃ (철), 30-60 초 이내에 폼을 기화시키고 굳어집니다.
투자 주조
- 왁스 패턴 주입: 패턴 당 20-30 초의 사이클 시간, ± 0.05 mm의 치수 반복성을 생성합니다.
- 쉘 빌딩: 실리카 SOL에 2-4 일 동안 8-12 층의 세라믹 슬러리와 치장 용 벽토를 적용하십시오., 또는 물 유리로 24-48 시간.
- Dewax & 번 아웃: 증기 오토 클레이브에서 왁스를 제거하십시오; 쉘 균열을 피하기 위해 1-2 ° C/분에서 소진 온도로 진입.
- 금속 붓기: 초대형을 붓습니다 1,550 ° C 난류 및 다공성을 최소화하기위한 진공 또는 원심 분리 보조 지원.
5. 재료 & 합금 호환성
손실 된 폼 주조 합금
- 알루미늄 합금: 파운드리는 대부분 AL-SI 시스템을 사용합니다 (예를 들어, A356, A380).
이 합금은 사이에 녹습니다 580 ° C 및 615 ℃, 좋은 유동성과 가벼운 강도를 제공합니다 (200–300 MPa의 인장 강도). - 연성이 있는 철: 65–45–12 등급 (65 KSI UTS, 45 KSI YS, 12% 연장) 펌프 하우징 및 배기 매니 폴드에 인기가 있습니다. 녹는 온도가 가리 둥입니다 1,370 – 1,420 ℃.
- 저합금강: 특정 탄소 및 CR-MO 강철 (예를 들어, 4140, 4340) 강인함이 극도의 부식 저항을 능가 할 때 LFC에 맞습니다; 그들은 주변을 굳히고 있습니다 1,450 – 1,500 ℃.
잃어버린 폼 캐스팅은 폼 패턴을 기화시킵니다, 탄화수소 유래 가스를 생성 할 수 있습니다.
따라서, 파운드리는 구현해야합니다 degassing 비공식 가스 버블 링과 같은 기술은 다공성을 최소화합니다.
뿐만 아니라, LFC의 모래 환경은 종종 원주 곡물 구조를 생성합니다, 방향 강도를 향상시킬 수 있지만 미세 구조를 개선하기 위해 열처리가 필요할 수 있습니다..
투자 캐스팅 합금
- 오스테나이트계 스테인레스강: 다음과 같은 등급 304, 316엘, 그리고 17-4 pH는 500-1,200 MPa의 인장 강도와 뛰어난 부식성을 나타냅니다., 녹는 범위 사이에서 1,370 ° C 및 1,450 ℃.
- 니켈-베이스 슈퍼 합금: 인코넬 718 그리고 625 온도를 초과하는 온도에서 작동합니다 700 ℃; 그들은 위의 항복 강도를 유지합니다 800 MPA 650 ℃.
그들의 용융점이 초과됩니다 1,350 ℃, 산화를 제어하기 위해 진공 또는 비활성 가스가 쏟아져 필요합니다.. - 티타늄 합금: Ti-6Al-4V (등급 5) 항공 우주 및 생물 의학 시장에 서비스를 제공합니다; 그것은 1,660 ° C 융점 및 산소 수요에 대한 높은 친화력 통제 대기권 주조.
- 브론즈 & 구리 합금: 형광체 청동 및 고전도 구리 구리는 투자 프로세스에서 잘 캐스팅됩니다., 300–500 MPa의 인장 강도를 전달합니다.
투자 캐스팅은 a 세라믹 쉘, 가스 포획과 수율을 억제합니다 미세한 equixed 곡물, 우수한 기계적 균질성으로 이어집니다.
게다가, 껍질의 불활성 특성은 금속 금 반응을 방지합니다, 표면 무결성 보존.
하지만, 파운드리는 균열이나 뜨거운 눈물을 피하기 위해 합금의 수축과 쉘의 열 팽창을 신중하게 일치시켜야합니다..
6. 치수 정확도 & 표면 마감
| 미터법 | 잃어버린 폼 캐스팅 | 투자 주조 |
|---|---|---|
| 치수 용인 | ± 0.5–1.0 mm | ± 0.1–0.3 mm |
| 표면 거칠기 (라) | 3.2–6.3 µm | 0.8–3.2 µm |
| 가공 여유 | 1.5–3 mm | 0.5–1.5 mm |
| 최소 벽 두께 | ~2.5mm | ~ 1.0 mm |
7. 디자인의 자유 & 복잡성
야심 찬 디자인을 현실로 번역 할 때, 둘 다 잃어버린 폼 캐스팅 (LFC) 그리고 투자 캐스팅 (IC) 독특한 장점을 제공합니다.
하지만, 그들의 강점은 부품 복잡성에 직접적인 영향을 미치는 방식으로 분기됩니다., 툴링 전략, 그리고 전체 비용.
잃어버린 폼 캐스팅-외지 스케일 복잡성
- 언더컷 & 중공 섹션: EPS 폼 패턴이 완전히 기화되기 때문입니다, LFC는 언더컷을 처리합니다, 내부 공동, 별도의 인서트가없는 코링.
예를 들어, 자동차 배기 매니 폴드 무게 10 KG는 복잡한 흐름 통로를 단일 붓로 통합 할 수 있습니다., 조립 비용 절감 15 %.
- 최소 초안 각도: 설계자는 초안 각도를 0.5 °로 낮게 지정할 수 있습니다, 기존 모래 주조에 종종 필요한 2-3 °에 비해.
결과적으로, 벽 2.5 MM은 부품까지 가능한 상태로 유지됩니다 1.8 m 길다. - 빠른 반복: 폼 패턴은 각각 $ 100 ~ $ 300에 걸쳐 CNC 또는 3D 프린팅을 통해 몇 시간 안에 돌아옵니다., 개발 중 일주일에 3-5 개의 설계 루프를 활성화합니다.
투자 캐스팅-비밀 정밀도
- 얇은 벽 & 복잡한 기능: 투자 캐스팅은 벽 두께를 안정적으로 생성합니다 1 mm 및 필렛 반경 아래 0.5 mm.
항공 우주 연료 노즐, 예를 들어, 종종 통합됩니다 12 내부 냉각 채널 0.8 직경의 mm - 다른 방법에서는 불가능합니다. - 높은 패턴 재현성: 왁스는 ± 0.05 mm의 치수 반복성을 제공하고 RA만큼 매끄럽게 표면 마감 처리 0.8 μm. 이 정밀도는 마시 닝 후 최대 감소합니다 50%.
- 다중 성분 나무: 수십 개의 패턴을“트리 링”으로, 파운드리는 소규모에 대한 높은 처리량을 달성합니다, 복잡한 부품 - 의료 임플란트 또는 정밀 기어 하우징의 비유.
8. 경제 분석
- 툴링 비용: 손실 된 폼 캐스팅 폼 패턴은 각각 $ 100- $ 300입니다; 투자 캐스팅 스틸 다이 비용은 $ 15,000 ~ $ 60,000입니다, 세라믹 재료의 $ 3– $ 8/kg.
- 단가 대. 용량: ~에 5,000 부품/년 (알류미늄), 손실 된 폼 캐스팅 장치 비용 ~ $ 22; 투자 캐스팅 스테인리스 부품 비용 ~ $ 120. ~에 20,000 단위, LFC가 떨어집니다 $15, IC가 떨어지는 동안 $95 다이 상각을 통해.
- 사이클 시간: LFC의 모래 채우기 및 붓기 사이클이 완료됩니다 30 분; IC는 최소값이 필요합니다 48 쉘 빌드 및 번 아웃 시간.
- 생산하다 & 권투 시합: LFC 스크랩은 5-10%, 주로 거품 결함으로 인해; IC 스크랩이 남아 있습니다 5%, 강력한 쉘 품질 덕분에.
9. 품질 관리 & 결함
캐스트 구성 요소의 무결성을 보장하려면 엄격한 품질 관리가 필요합니다. (QC) 프로세스-특이 적 결함 메커니즘에 대한 프로토콜 및 이해.
잃어버린 폼 캐스팅 (LFC) 그리고 투자 캐스팅 (IC) 각각은 뚜렷한 실패 모드를 나타냅니다,
따라서 파운드리는 그에 따라 검사 방법과 완화 전략을 조정해야합니다..
손실 된 거품 캐스팅의 일반적인 결함
가스 다공성
- 원인: 모래에서 EPS 폼 또는 수분의 불완전한 기화는 수소와 탄소 질 가스를 생성합니다..
- 영향: 구형 공간까지 3 직경이 mm 20 %.
- 완화: 사전 건조 패턴 60 ° C 2 시간; 아래에서 용해 된 가스 레벨을 달성하기 위해 진공 보조 gassing 시스템을 설치하십시오. 0.1 CM³/100 g의 금속.
모래 침식
- 원인: 느슨하게 압축 된 모래로의 고속 금속 진입로 곰팡이면을 방해합니다..
- 영향: 표면 흠과 지느러미가 필요합니다 1.5 가공 허용량의 mm.
- 완화: 모래 압축을 증가시킵니다 90% 상대 밀도; 곡물 등급 실리카 모래를 사용하십시오 (0.2–0.4 mm) 곰팡이 안정성 향상.
불완전한 채우기 (오도)
- 원인: 게이팅의 큰 단면 또는 차가운 반점 주위의 빠른 냉각.
- 영향: 부품 기능을 손상시키는 국소화 된 수축 공동.
- 완화: 열 시뮬레이션으로 게이팅 디자인을 최적화하십시오; 합금 액체의 ± 10 ° C 이내에 쏟아지는 온도 유지.
투자 캐스팅의 일반적인 결함
쉘 크래킹
- 원인: 이스 왁스 또는 번 아웃 사이클 동안 세라믹 층 간의 차동 열 팽창.
- 영향: 균열보다 균열 0.2 mm 금속 누출을 허용합니다, 울퉁불퉁 한 가장자리 또는 전체 부품 스크랩으로 이어집니다.
- 완화: 제어 쉘 층 두께 (6–8 mm 총) 및 ≤ ramp 가열 2 열 충격을 최소화하기 위해 번 아웃 중 ° C/분.
포함 및 슬래그 포획
- 원인: 부적절한 용융 정제 또는 세라믹 필터가 부재합니다.
- 영향: 비금속 포함 (0.1–0.5 mm) 스트레스 농축기 역할을합니다, 피로 수명을 최대 줄입니다 30 %.
- 완화: 인라인 세라믹 폼 필터를 통합하십시오 (10- 인치당 20 개의 구멍) 그리고 아래의 포용 수를 낮추기 위해 Argon Shroud Degassing을 수행하십시오. 2 입자/cm².
다공성과 물집
- 원인: 내화 된 치장 용 밀 벽토의 강화 된 껍질 또는 수분에 갇힌 가스.
- 영향: 압력 부양 구성 요소에서 누출 경로로 이어지는 지하 물집.
- 완화: 건조한 어셈블리 150 ° C 4 시간; 슬러리 솔리드 컨텐츠가 위에 남아 있는지 확인하십시오 70 투과성을 감소시키기위한 wt%.
검사 및 테스트 프로토콜
결함을 감지하고 정량화합니다, 파운드리는 비파괴 및 파괴적인 테스트의 조합을 사용합니다:
| 방법 | 적용 범위 | 감광도 |
|---|---|---|
| 방사선 촬영 테스트 (RT) | 내부 공극, 포함 | ≥ 0.5 MM 결함 10 mm 강철 |
| 초음파 테스트 (유타) | 내부 균열과 다공성 | ≥ 0.3 MM 평면 결함 |
| 염료 침투성 테스트 (Pt) | 표면을 깨는 균열 | ≥ 0.1 MM 균열 |
| 자기 입자 (산) | 철 합금의 표면 근처 균열 | ≥ 0.2 mm 불연속 |
| 금속 조영술 | 미세구조, 카바이드 침전 | 곡물 크기 ASTM 5–8, 페라이트 함량 |
10. 응용 & 산업 사례 연구
- 자동차 (LFC): 글로벌 OEM 보고서 18% 가벼운 흡기 매니 폴드 및 12% 알루미늄 손실 폼 캐스팅 대 전통적인 캐스팅을 사용한 비용 절감.
- 항공우주 (IC): 주요 엔진 제조업체는 생산합니다 50,000 인코넬 718 매년 연료 노즐, ± 0.1 mm 공차를 달성하고 재 작업 감소 40%.
- 에너지 & 기름 & 가스: 해수 서비스를위한 펌프 임펠러는 염화물 공격에 저항하기 위해 IC 316L 채택, 실패 사이의 평균 시간 연장 (MTBF) ~에 의해 30%.
- 신흥 필드: 하이브리드 접근법-IC에 사용되는 3D 프린트 폼 패턴-벽 두께가 낮은 티타늄 정형 외과 임플란트의 미세 캐스팅 0.7 mm.
11. 잃어버린 폼 캐스팅과 잃어버린 왁스 캐스팅의 차이점
| 표준 | 잃어버린 폼 캐스팅 | 투자 주조 |
|---|---|---|
| 합금 범위 | 알, 연성 철, 저금리 강철 | 스테인레스강, 슈퍼 합금, 티탄, 청동 |
| 용인 | ± 0.5–1.0 mm | ± 0.1–0.3 mm |
| 표면 마감 | RA 3.2-6.3 µm | RA 0.8-3.2 µm |
| 툴링 비용 | $100- 패턴 당 $ 300 | $15,000- $ 60,000 |
| 사이클 시간 | 30 최소 | 48–72 H 쉘 빌드 + 번 아웃 |
생산하다 |
90–95% | 95–98% |
| 최대 부품 크기 | 최대 2 중 | 일반적으로 ≤ 1 중 |
| 최소 벽 두께 | ~2.5mm | ~ 1.0 mm |
| 볼륨 적합성 | 중간에서 최고 (> 5K/년) | 저에서 중간 (< 20K/년) |
| 환경에 미치는 영향 | VOC, 거품 폐기물 | co₂, 세라믹 쉘 폐기물 |
| 일반적인 응용 분야 | 자동차 매니 폴드, 엔진 블록 | 항공 우주 노즐, 의료용 임플란트 |
12. 선택 기준 & 의사 결정 프레임 워크
잃어버린 폼 캐스팅 중에서 선택합니다 (LFC) 그리고 투자 캐스팅 (IC), 다음 지침을 따르십시오:
- 부분 형상 & 크기: LFC를 크게 사용하십시오, 간단한 모양; 소형화하려면 IC를 선택하십시오, 복잡한 구성 요소.
- 합금 요구 사항: 알루미늄 또는 철 기반 합금에 LFC를 바릅니다; 스테인리스 일 때 투자 캐스팅을 선택하십시오, 슈퍼 알코이, 또는 티타늄 성능 문제.
- 생산량: 위의 실행에 대해 LFC를 선호합니다 5,000 매년 조각; 전문화 된 IC를 활용하십시오, 낮은 대량 부품 (< 20,000 단위).
- 용인 & 완료 요구: 공차가 ± 0.3 mm 이하로 조이는 경우 IC를 선택하고 RA가 아래에 떨어집니다. 3 μm.
- 비용 & 리드타임: IC의 우수한 정밀도 및 재료 다양성에 대한 LFC의 빠른 처리 및 낮은 툴링 비용 균형.
13. 결론
결론적으로, 둘 다 잃어버린 폼 캐스팅 대 투자 주조 거의 네트 모양의 장점과 뚜렷한 강점을 제공합니다.
잃어버린 폼 캐스팅은 빠른 패턴 생성을 제공합니다, 툴링 비용이 낮습니다, 대규모 기능,
투자 캐스팅은 최고 정밀도를 제공합니다, 탁월한 표면 마감, 광범위한 합금 호환성.
부품 복잡성을 신중하게 평가함으로써, 물질적 요구, 볼륨 요구 사항, 그리고 품질 목표,
제조업체는 최적의 캐스팅 방법을 자신있게 선택할 수 있습니다..
~에 이것, 우리는 설계 프로세스 초기에 귀하의 프로젝트에 대해 논의하여 합금이 선택되거나 시사 후 적용되는지 확인합니다., 결과는 기계 및 성능 사양을 충족합니다.
귀하의 요구 사항에 대해 논의합니다, 이메일 [email protected].
자주 묻는 질문: 잃어버린 폼 캐스팅 대 투자 캐스팅
잃어버린 폼 캐스팅과 투자 캐스팅의 주요 차이점은 무엇입니까??
잃어버린 폼 캐스팅 (LFC) 소비 가능한 EPS 폼 패턴을 사용하지 않은 모래에 포함시킵니다; 녹은 금속은 폼을 기화시키고 공동을 채 웁니다.
투자 주조 (IC) 세라믹 쉘에 코팅 된 왁스 패턴을 사용합니다; 왁스가 탈 웨축되고 금속이 쏟아지기 전에 껍질이 발사됩니다..
LFC 크게 맞습니다, 더 간단한 모양과 알루미늄 또는 철 합금, ~하는 동안 IC 복잡한 곳에서 탁월합니다, 얇은 벽 부품 및 더 넓은 합금 범위.
더 엄격한 차원 공차를 제공하는 프로세스?
투자 캐스팅은 강력한 세라믹 곰팡이와 정확한 왁스 툴링에 감사합니다..
손실 된 폼 캐스팅은 일반적으로 ± 0.5–1.0 mm 공차를 유지합니다, 덜 중요한 적합에 적합합니다.
표면 마감은 어떻게 비교됩니까??
IC 부품은 RA 0.8–3.2 µm 곰팡이에서 직접 마감 처리됩니다., 종종 가벼운 연마 만 필요합니다.
LFC 표면은 Ra -3.2–6.3 µm입니다. 더 광범위한 가공이 필요합니다..
각 방법은 어떤 합금을 캐스트 할 수 있는지?
LFC 일반적으로 알루미늄을 처리합니다 (A356, A380), 연성 철, 저금리 강철을 선택하십시오.
IC 스테인레스 강을 수용합니다, 니켈-베이스 슈퍼 합금 (예를 들어, 인코넬 718), 티타늄 합금, 그리고 Bronzes, 고성능 애플리케이션에 이상적입니다..
어떤 프로세스가 더 비용 효율적입니다?
중간에서 높은 양의 간단한 합금 (예를 들어, 알루미늄 매니 폴드), LFC 더 낮은 툴링 비용을 제공합니다 ($100- 폼 패턴 당 $ 300) 그리고 빠른 사이클 시간.
IC선불 다이 비용이 높습니다 ($15,000- $ 60,000) 저용량으로 자신을 정당화하십시오, 고정밀 실행 또는 프리미엄 합금을 사용할 때.
어떤 프로세스가 더 빠른 리드 타임을 가지고 있습니다?
LFC 리드 타임은 일반적으로 패턴에서 완성 된 부품까지 1-3 일 실행됩니다., 빠른 폼 패터닝 및 단일 단계 붓기로 인해.
IC 쉘 빌딩에는 4-7 일이 필요합니다, Dewax, 번 아웃, 그리고 쏟아져, 계획된 생산 실행에 더 적합합니다.
이 방법으로 큰 주물을 생산할 수 있습니까??
LFC 부품을 처리 할 수 있습니다 2 무게가 M과 수백 킬로그램의 M.
IC 보통 캡을 주위에 1 부품 당 M 및 50–100 kg, 쉘 강도 및 번 아웃 제약으로 인해.
LFC와 IC 중에서 어떻게 선택합니까??
부품 복잡성을 고려하십시오 (미세한 세부 사항은 IC를 선호합니다), 합금 요구 사항 (프리미엄 합금은 IC를 선호합니다), 용량 (높은 볼륨은 LFC를 선호합니다),
공차와 마무리 요구 (가장 큰 사양은 IC를 선호합니다), 툴링 예산 (저렴한 비용 호의 LFC).
