분실된 왁스 주조 공정

1. 소개

잃어버린 왁스 (투자) 주조 세라믹 쉘을 통해 정확한 희생 패턴(전통적으로 왁스)을 금속 부품으로 변환합니다..

그 핵심 강점은: 우수한 표면 조도, 높은 차원 정확도, 복잡한 형상과 고성능 합금을 주조하는 능력.

프로세스 변형 (왁스 등급, 쉘 화학 및 핵심 방법) 엔지니어가 비용과 충실도를 비교하고 스테인리스강에 적합한 경로를 선택할 수 있습니다., 구리 합금, 족쇄, 그리고 - 특별한 예방조치를 통해 - 티타늄 및 니켈 초합금.

2. 분실된 왁스 주조 공정

일반적인 순서 (높은 수준):

1. 무늬: 왁스를 만들다 (또는 주조 가능한 수지) 무늬(에스) — 단일 조각 또는 나무/다발.
2. 집회: 러너/게이팅에 패턴을 부착하여 클러스터를 형성합니다..
3. 투자하다 / 쉘 빌드: 바인더 슬러리에 딥 어셈블리 + 치장 용 벽토; 쉘을 빌드하려면 반복하세요..
4. 치유법 / 마른: 코팅 사이의 젤 및 부분적으로 건조한 껍질; 최종 건조.
5. Dewax: 왁스를 제거하다 (증기 또는 녹는다).
6. 번 아웃 / 발사: 유기물을 태우고 껍질을 안정화시키는 경사로.
7. 붓다: 금속을 녹여 예열된 껍질에 붓는다.
8. 쉐이크 아웃 & 청소: 껍질을 제거하다, 컷 게이트, 깨끗한.
9. 후 처리: 열처리, 잘 알고 있기 (필요한 경우), 가공, 표면 마무리, 점검.

3. 패턴재료: 낮은-, 중간-, 그리고 고온 왁스

메모 & 안내

• 부품 크기에 따라 왁스 선택, 툴링 수명 및 예상되는 쉘/빌드 순서. 저온 왁스는 섬세한 디테일과 소량 작업에 적합하지만 긴 사이클이나 따뜻한 작업장에서는 크리프 현상이 발생합니다..
  중간 온도는 엔지니어링 주조의 핵심입니다.. 고온 왁스 (및 엔지니어링 패턴 폴리머) 핸들링이나 긴 쉘이 왜곡 위험이 있는 곳에 사용됩니다..
• 패턴 첨가제: 가소제, 안정제, 흐름 개선제와 착색제는 사출 거동에 영향을 미칩니다., 탈랍 잔류물 및 연소 가스 발생 - 주조소에서 승인한 제제 지정.

4. 패턴제작: 압형, 주입 왁스, 및 추가 패턴

• 사출 성형: 왁스용 강철/알루미늄 다이 — 높은 표면 품질과 대량 생산 시 낮은 개당 비용. 툴링 비용 규모는 복잡성에 따라 달라집니다..
• 3D 프린트된 캐스터블 왁스/레진 패턴: SLA, DLP, 재료 분사 또는 주조 가능한 왁스 프린터로 프로토타입 및 소규모 실행을 위한 툴링이 필요 없음.
  최신 캐스터블 수지는 왁스를 깨끗하게 제거하고 주입 왁스 표면 품질에 접근합니다..
• 패턴 트리잉 및 게이팅 설계: 효율적인 붓기와 공급을 위해 중앙 스프루에 패턴을 배열합니다.; 수축 공급을 위한 희생 라이저 포함.
  대규모 클러스터의 게이팅 및 공급 균형을 위한 시뮬레이션 사용.

5. 쉘 시스템: 실리카-고체, 물유리, 및 하이브리드 쉘

쉘 시스템은 표면 충실도를 결정하는 가장 중요한 단일 변수입니다., 열 저항, 투과성/통풍, 유실 왁스 주조의 진공 호환성 및 합금 적합성.

세 가지 실용적인 제품군이 현대적인 상점에 사용됩니다.:

• 실리카-고체 (콜로이드-실리카) 껍질 — 프리미엄, 충실도가 높은 경로.
• 물유리 (규산나트륨) 껍질 — 경제적, 더 큰 규모를 위한 견고한 경로 / 철강/제철 작업.
• 하이브리드 쉘 - 벌금을 결합, 내화학성 내부 코팅 (실리카졸 또는 지르콘) 물유리 외부 코팅으로 비용과 성능의 균형 유지.

실리카졸 껍질 (콜로이드 실리카)

그것이 무엇이며 어떻게 작동합니까?

실리카졸 껍질은 서브미크론 실리카 입자의 콜로이드 현탁액 바인더로서.

첫 번째 코트 (아주 미세한 세탁) 세부 사항을 기록하는 초미세 회반죽을 운반하기 위해 콜로이드를 사용합니다.; 후속 코팅은 두께를 형성하고 건조 및 고온 소성에 의해 통합됩니다. (소결) 조밀하게 생산하는, 강한 껍질.

주요 특징:

• 표면 충실도: 가장 잘 이용 가능함 - 일반적으로 Ra를 캐스팅한 상태로 사용함 ~0.6~3μm 고운 세탁으로.
• 열 안정성 / 발사: 껍질은 다음과 같이 통합할 수 있습니다. 600–1,000 ° C (상점 관행은 치장벽토에 따라 다릅니다.). 고온 소성으로 쉘 강도와 열 충격 저항이 증가합니다..
• 진공/불활성 호환성:훌륭한 — 실리카졸 쉘은 진공 및 불활성 대기 주입과 호환되며 티타늄에 일반적으로 선택됩니다., 니켈 및 코발트 초합금.
• 투과성 제어: 높은 가치를 위한 제어된 환기를 제공하기 위해 치장벽토 등급 지정 및 소성으로 조정할 수 있습니다., 단단한 주조.
• 오염 민감도:높은 — 이온 오염으로 인해 콜로이드 안정성이 저하됩니다. (염류, 금속 벌금) 그리고 유기물; 슬러리와 공장의 청결도가 중요합니다.
• 전형적인 초벌 치장벽토: 10μm 이하의 용융 실리카, 반응성 인터페이스를 위한 지르콘 또는 지르코니아.
• 일반적인 사용 사례: 항공우주 터빈 부품, 슈퍼 합금, 진공 주입된 티타늄, 의료용 임플란트, 정밀 소형 부품.

물유리 껍질 (규산나트륨)

그것이 무엇이며 어떻게 작동합니까?

물유리 껍질은 수성 나트륨 (또는 칼륨) 규산염 용액 바인더로.

CO2 가스 발생 또는 화학 경화제를 사용하여 실리카와 같은 네트워크에 젤을 코팅합니다. (산성염), 등급 내화 치장벽토와 결합하면 견고한 세라믹 쉘 생성.

주요 특징:

• 표면 충실도: 일반 엔지니어링에 적합 - 일반적으로 주조된 Ra ~2.5~8μm 세탁물과 치장벽토에 따라.
• 발사: 일반적으로 안정 ~400~700°C; 껍질은 실리카졸 시스템과 같은 정도로 소결되지 않습니다..
• 진공 호환성:제한된 — 진공/불활성 타설 또는 반응성이 가장 높은 합금에는 적합하지 않습니다..
• 침투성 / 환기: 일반적으로 강철/철에 적합; 투과성은 최적화된 실리카졸 쉘보다 더 거친 경향이 있습니다..
• 경화방법:CO2 가스 발생 (급속 겔화) 또는 산성 경화제 — 빠름, 작업 현장의 견고한 세트.
• 오염 민감도: 중간 — 이온 오염은 경화 및 겔 균일성에 영향을 미치지만 물유리는 일반적으로 실리카졸보다 더 내성이 있습니다..
• 전형적인 초벌 치장벽토: 미세 용융 실리카; 향상된 표면 보호를 위해 지르콘을 사용할 수 있습니다..
• 일반적인 사용 사례: 밸브 몸체, 펌프 하우징, 대형 강철/철 부품, 해양 하드웨어, 일반 산업용 주물.

하이브리드 쉘 (실리카졸 또는 지르콘 내부 코팅 + 물유리 외부 코팅)

그것이 무엇이며 어떻게 작동합니까?

일반적인 경제적 타협: 에이 프리미엄 이너코트 (실리카졸 또는 지르콘/지르코니아 세척) 디테일을 포착하고 내화학성 장벽을 만들기 위해 먼저 적용됩니다., 그 다음에 물유리 외부 코팅 저렴한 비용으로 대량 강도를 제공하도록 제작되었습니다..

주요 특징:

• 표면 충실도 & 화학적 장벽: 내부 실리카졸/지르콘은 실리카졸에 가까운 표면 품질을 제공하고 금속 경계면에서 금속-쉘 반응을 방지하는 데 도움이 됩니다..
• 비용 & 손질: 외부 물유리 코팅은 총 실리카졸 사용량을 줄이고 쉘을 취급 및 대형 크기에 더욱 견고하게 만듭니다..
• 진공 호환성: 향상된 대 순수한 물유리 (내부 코트 덕분에) 그러나 여전히 전체 실리카졸 쉘만큼 이상적이지는 않습니다. 용융/주입 분위기가 제어되는 경우 많은 스테인레스 및 일부 니켈 합금에 유용합니다..
• 일반적인 용도: 고품질 습식 표면을 갖춘 밸브 본체, 어느 정도 진공 호환성이 필요한 중간 가치 터빈 부품, 비용과 성능의 균형을 맞춰야 하는 애플리케이션.

6. 핵심기술

• 수용성 코어 (용해되도록 만든 왁스 또는 폴리머 코어): 내부 통로를 생성 (냉각 채널); 뜨거운 물이나 용매로 제거.
• 바인더로 가열된 세라믹 코어 (규토, 알루미나, 지르콘): 초합금의 경우 고온에서 안정함; 쉘 코어 호환성이 필요합니다.
• 3D 인쇄 코어: 바인더 제트 또는 SLA 세라믹 코어는 툴링 없이 복잡한 내부 형상을 가능하게 합니다..

코어 설계에서는 코어 지원을 고려해야 합니다., 환기, 용융 금속과의 열팽창 및 화학적 호환성.

7. 탈 왁스, 번 아웃 & 포탄 발사 — 실제 일정 및 제어 지점

탈 왁스

• 증기/오토클레이브 탈왁스: 일반 왁스 나무에 일반적. 일반적인 표면 온도 100~120°C; 왁스 양과 나무 크기에 따라 몇 분에서 몇 시간까지의 주기.
• 열 탈랍 / 용매 용해: 일부 폴리머에 사용됨 - 용매 회수 및 제어 사용.

번 아웃 / 소진 일정 (전형적인 엔지니어링 예)

• 비탈길: 100~200°C까지 천천히 올려 수분/왁스 잔류물을 제거합니다. (두꺼운 껍질의 경우 증기 기포를 방지하기 위해 3~5°C/분 이하가 권장됩니다.).
• 잡고 있다 1: 150–250 ° C (1–4 시간) 끓는점이 낮은 유기물을 제거하기 위해.
• 비탈길 2: 350~500°C까지 ~3°C/분.
• 최종 보류: 4쉘 시스템 및 합금에 따라 350~700°C에서 –8시간. 실리카졸 쉘은 소결/강도를 위해 600~1000°C에서 소성될 수 있습니다.; 물유리 껍질은 일반적으로 400~700°C에서 안정화됩니다..
• 주요 컨트롤: 램프 속도, 산소 가용성 (반응성 금속 껍질의 과도한 산화를 피하십시오.), 타설 중 가스 발생을 방지하기 위해 유기물을 완전히 제거합니다..

붓기 전 쉘 예열: 열충격을 최소화하고 금속 흐름을 개선하기 위해 합금에 따라 쉘을 200~800°C로 예열합니다.; 예를 들어, 스테인리스는 일반적으로 200~450°C로 예열됩니다.; 초합금은 쉘에 따라 더 높은 값이 필요합니다..

8. 붓는 것: 녹는 연습, 진공/불활성 옵션 및 주입 매개변수

• 용해로: 유도 또는 저항; 청결을 위한 탈기/여과 및 플럭싱.
• 온도용 (전형적인):

• • 알루미늄 합금: 650–720°C
  • 구리 합금: 1000–1200 ° C
  • 철강: 1450–1650°C
  • 니켈 초합금: 1400–1600+ °C (합금 의존)

• 진공 및 불활성 주입: 티타늄 및 반응성이 높은 합금에 필수; 진공은 산화 및 금속-쉘 반응을 감소시킵니다..
• 패션을 위해: 중력 붓기 vs 바닥 붓기 국자 vs 진공 보조 - 난류 및 혼입 가스를 최소화하도록 선택. 포함 제어를 위해 게이팅에 필터 사용.

9. 일반적으로 주조되는 재료 & 특별한 고려 사항

• 스테인레스강 (300/400, 듀플렉스): 물유리 둘 다에 좋음 & 실리카-고체; 쉘 투과성 및 최종 예열 제어.
• 탄소 & 저합금강, 연성 철: 물유리 껍질에 매우 적합; 높은 유동 에너지에서 스케일링 및 쉘 침식을 관찰하십시오..
• 구리 합금 (청동, 우리와 함께): 흔한; 껍질 세척을 피하기 위해 과열을 제어하십시오..
• 알루미늄 합금: 가능하지만 다른 주조 방법을 사용하면 가격이 더 저렴해지는 경우가 많습니다.; 통기성/투과성 보장.
• 티탄 & 당신은 합금: 반응성 - 실리카졸 껍질을 선호함, 지르콘/알루미나 1차 코팅, 진공이 녹는다, 불활성 대기. 차단 코팅 및 특수 제어 장치를 사용하지 않는 한 물유리 사용을 피하세요..
• 니켈 & 코발트 초합금: 실리카졸 껍질을 사용하세요, 필요한 경우 고온 소성 및 진공/불활성 처리.

10. 전형적인 차원, 표면 및 공차 기능

• 치수 공차 (전형적인 주조): 공칭 치수의 ±0.1–0.3% (예를 들어, ±0.1~0.3mm 켜짐 100 MM 기능).
• 표면 마무리 (라 캐스팅): 실리카졸 ~0.6–3.2 µm; 물유리 ~2.5–8 µm.
• 선형 수축 허용치: ~1.2~1.8% (합금 & 주조소는 정확한 것을 지정합니다).
• 최소 실제 벽 두께: 주얼리/마이크로 부품: <0.5 mm; 엔지니어링 부품: 1.0–1.5mm(일반); 구조적으로 두꺼운 부분이 일반적임.
• 반복성: 우수한 파운드리 관행은 중요 기준점에서 실행 간 ±0.05~0.15%를 산출합니다..

11. 일반적인 결함, 근본 원인과 해결 방법

12. 주조 후 공정

• 쉐이크 아웃 & 세라믹 제거: 기계적 또는 화학적 방법.
• 열처리: 솔루션 처리, 노화 (T6), 어닐링 - 합금에 따라 다름. 일반적인 용액 온도: Al 합금 ~520~540°C; 강철이 더 높다.
• 뜨거운 등방성 프레스 (잘 알고 있기): 피로에 민감한 부품의 내부 수축 다공성을 줄입니다.; 일반적인 HIP 사이클은 합금에 따라 다릅니다. (예를 들어, 100–200MPa 및 450–900°C).
• 가공 & 마무리 손질: 임계 구멍, 공차에 맞춰 가공된 씰링 면; 세련, 필요에 따라 패시베이션 또는 코팅 적용.
• NDT & 테스트: 정수압, 압력, 누출 테스트, 엑스레이/CT, 초음파, 염료침투제, 사양에 따른 기계적 테스트.

13. 프로세스 제어, 점검 & 자격

• QC 지표 쇼핑: 슬러리 고형물, 점도, 젤타임, 오븐 곡선, 탈왁스 로그, 번아웃 램프 차트, 용융 화학 및 탈기 로그.
• 샘플 쿠폰: 인장, 경도 & 대표적인 미세 구조 및 기계적 특성을 위해 게이팅에 주조된 금속학 쿠폰.
• NDT 샘플링: 중요한 구성 요소에 대한 방사선 촬영 및 CT 스캐닝; 다공성에 대한 허용 수준 지정 (vol% 또는 최대 결함 크기).
• 통계적 공정 관리 (SPC): 중요한 입력에 적용 (고형물을 씻다, 쉘 두께, 수소를 녹이다) 그리고 출력 (치수 변화, 다공성 카운트).

14. 일반적인 오해 & 설명

“로스트 왁스 캐스팅은 고정밀 부품에만 해당됩니다”

거짓. 물유리 기반 로스트 왁스 주조는 중정밀 부품에 비용 효과적입니다. (± 0.3–0.5 mm) - 40% 의 자동차 분실 왁스 주물이 이 변형을 사용합니다..

“저온 왁스는 중온 왁스보다 열등합니다”

상황에 따른. 저온왁스는 가격이 저렴하고 정밀도가 낮은 작업에 적합합니다., 대량 부품 (예를 들어, 하드웨어) — 중온 왁스는 더 엄격한 공차에만 필요합니다..

“실리카 솔은 항상 물유리보다 낫습니다”

거짓. 물유리는 중간 정밀도 응용 분야에서 50~70% 더 저렴하고 빠릅니다. 실리카졸은 ±0.1mm 허용 오차가 필요한 항공우주/의료 부품에만 적합합니다..

“분실된 왁스 주조는 폐기율이 높습니다”

거짓. 실리카졸 로스트 왁스 주조의 폐기율은 2~5%입니다. (다이캐스팅과 비교불가) — 물유리에는 5~10%가 들어있습니다. (모래 주조의 10~15%보다 여전히 낮습니다.).

“3D 프린팅으로 인해 잃어버린 왁스 주조가 더 이상 사용되지 않게 됩니다”

거짓. AM은 프로토타입/소량 제작에 이상적입니다., 그러나 로스트 왁스 주조는 중대형 볼륨의 경우 5~10배 저렴합니다. (>1,000 부분품) 더 큰 부품을 처리합니다. (최대 500 kg).

15. 결론

로스트 왁스 주조 공정은 복합물을 생산하는 최고의 방법으로 남아 있습니다., 충실도가 높은 금속 부품.

오른쪽으로 페어링하면 패턴 소재, 쉘 화학 그리고 용융/대기 연습 엄격한 프로세스 제어로, 유실 왁스 주조는 다른 방법으로는 어렵거나 불가능한 부품을 안정적으로 만들어냅니다..

현대적인 개선 사항 (3D 프린트 패턴, 하이브리드 쉘, 진공 주입 및 HIP) 프로세스를 새로운 합금 및 응용 분야로 확장합니다. 하지만 신중한 사양이 필요합니다., 평가판 및 QA.

 

자주 묻는 질문

티타늄에는 어떤 쉘 시스템을 선택해야 합니까??

실리카-고체 (지르콘/알루미나 1차 코팅) + 진공/불활성 용융 및 붓기. 물유리는 일반적으로 광범위한 차단 조치 없이는 적합하지 않습니다..

분실된 왁스 주조로 기능이 얼마나 정밀할 수 있습니까??

특징 <0.5 mm 가능합니다 (주얼리/정밀); 엔지니어링 부품의 목표 ≥1mm 시험을 통해 입증되지 않는 한 견고성을 위해.

기대할 수 있는 일반적인 표면 마감?

실리카-고체: ~0.6~3.2μm Ra; 물유리: ~2.5~8μm Ra. 왁스 다이의 정밀한 세척 및 연마로 마무리가 향상됩니다..

HIP은 언제 추천되나요??

피로에 민감한 경우, 압력 함유, 또는 내부 다공성을 최소화해야 하는 항공우주 부품 - HIP는 피로 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다..

왁스 툴링 대신 3D 프린팅 패턴을 사용할 수 있나요??

예 - 주조 가능한 수지 인쇄된 왁스는 프로토타입/낮은 볼륨의 툴링 시간과 비용을 줄여줍니다.. 수지 탈랍 특성과 쉘 호환성이 검증되었는지 확인하세요..