로스트왁스 주조 재료 | 왁스, 도예, 포탄 & 합금

1. 소개

잃어버린 왁스 (투자) 주조 섬세한 디테일을 재현하는 능력으로 높이 평가됩니다., 뛰어난 표면 마감과 상대적으로 엄격한 공차를 갖춘 얇은 단면과 복잡한 형상.

일관된 결과를 얻는 것은 단지 형상이나 기계 설정의 문제가 아니라 근본적으로 재료 문제입니다..

왁스 블렌드, 투자화학, 내화물 골재, 핵심 구성, 도가니와 합금 화학은 모두 열적으로 상호 작용합니다., 탈왁스 동안 화학적으로나 기계적으로, 소진 및 금속 주입.

각 단계에 적합한 재료를 선택하는 것이 고수율 생산 실행과 반복적인 재작업의 차이입니다.

2. 분실 왁스 주조 작업 흐름 개요

주요 단계 관련된 기본 재료 요소:

1. 패터닝 (밀랍) — 패턴 왁스 또는 사출 성형 열가소성 수지; 게이팅/왁스 스프루 시스템.
2. 집회 & 게이팅 — 왁스 막대 (가짜), 베이스 플레이트.
3. 쉘 빌드 (투자) — 슬러리 (접합재 + 정밀 내화물), 치장벽토/골재 코팅.
4. 건조 / 탈 왁스 — 유기 패턴의 증기/오토클레이브 또는 오븐 제거.
5. 번 아웃 / 쉘 소결 — 잔류 유기물을 산화/연소하고 쉘을 필요한 강도로 소결하는 제어 램프.
6. 녹는 & 붓는 것 — 도가니 재료와 대기 (공기/불활성/진공) 그리고 쏟아지는 시스템 (중력 / 원심 분리기 / 진공).
7. 냉각 & 껍질 제거 — 기계적 또는 화학적 껍질 제거; 마무리 손질.

각 단계는 온도에 최적화된 다양한 재료군을 사용합니다., 화학, 그리고 그 단계에서의 기계적 부하.

3. 밀랍 & 패턴 재료

기능: 캐리 기하학, 표면 마감 정의, 쉘 구축 중에 예측 가능한 확장을 제공합니다..

일반왁스 / 패턴 소재 가족

주요 속성과 중요한 이유

• 주입을 위한 흐름성: 채우기 및 게이트 품질에 영향을 미칩니다..
• 수축 & 열팽창: 쉘 균열이나 치수 오류를 방지하려면 투자 확장 특성과 일치해야 합니다..
• 재 함량: 소진 시 잔류 탄소/재가 적어 쉘-금속 반응 감소.
• 힘 & 피로: 패턴은 왜곡 없이 취급 및 쉘 회전을 견뎌야 합니다..

실용적인 숫자 & 메모

• 일반적인 왁스 주입 수축: ~0.1~0.4% 선형 왁스와 온도 조절에 따라.
• 사용 저회분 고정밀 보석 및 반응성 합금용 제제.

4. 투자 (내화 물질) 시스템 - 유형 및 선택 기준

투자=바인더 + 내화물 분말. 선택은 최대 금속 주입 온도에 따라 결정됩니다., 필요한 표면 마감, 열팽창 제어, 용융 금속과의 반응에 대한 저항성.

주요 투자 패밀리

1. 석고보세투자 (석고 기반)

• • 사용: 보석 및 저융점 합금 (금, 은, 땜납) 쏟아지는 온도 < ~1,000°C.
  • 장점: 우수한 표면 조도, 낮은 투과성 (세세한 부분까지 좋습니다).
  • 제한: 1,000°C 이상에서는 강도가 낮음; 분해되고 부드러워집니다. 강철이나 내열합금에는 적합하지 않습니다..

2. 인산염 결합 투자 (예를 들어, 나트륨 또는 인산마그네슘)

• • 사용: 고온 합금 (스테인리스강, 니켈 합금) 최대 1,500°C까지 더 큰 내화 강도가 필요한 응용 분야.
  • 장점: 더 높은 열 강도, 금속 반응 및 균열에 대한 더 나은 저항성.
  • 제한: 일부 제형에서는 석고에 비해 표면 광택이 더 나쁨; 더 복잡한 혼합.

3. 실리카졸 / 콜로이드 실리카 결합 (알루미나/실리카 혼합물)

• • 사용: 넓은 온도 범위의 정밀 부품; 지르콘이나 알루미나를 첨가하여 적용 가능.
  • 장점: 좋은 고온 안정성, 미세한 표면 마감.
  • 제한: 열팽창 및 응결 시간을 제어하는 ​​것이 중요합니다..

4. 지르콘 / 알루미나 (산화물) 투자 강화

• • 사용: 반응성 합금 (티탄, 고온 니켈 합금) — 금속 투자 반응을 줄입니다..
  • 장점: 매우 높은 내화도, 활성 금속과의 낮은 반응성.
  • 제한: 상당히 높은 비용; 어떤 경우에는 광택이 감소합니다..

투자 선택 체크리스트

• 최대 붓는 온도 (용융 온도보다 높은 등급의 투자를 선택하십시오. + 안전 마진).
• 원하는 표면 마감 (라 타겟).
• 열팽창 매칭 — 왁스 팽창 및 금속 수축을 보상하기 위한 오프셋.
• 침투성 & 힘 — 주조 압력 및 원심/진공 하중에 저항합니다..
• 화학 반응성 — 특히 반응성 금속의 경우 (의, 마그네슘, 알).

5. 치장 용 벽토, 코팅 및 쉘 건축 자재

쉘은 교대로 만들어집니다. 슬러리 딥 그리고 치장 용 벽토 (더 거친 내화성 곡물). 재료 및 입자 크기는 쉘 두께를 제어합니다., 투과성 및 기계적 강도.

• 슬러리: 투자 바인더 + 정밀 내화물 (일반적으로 1~10μm) Rub-out 및 미세한 표면 재현을 위해.
• 치장 용 벽토: 더 거친 실리카/지크론/알루미나 입자 (20–200 µm) 몸을 두껍게 만드는 것.
• 코팅 / 세탁하다: 특수 탑코트 (예를 들어, 알루미나 또는 지르콘이 풍부함) ~로 행동하다 장벽층 반응성 합금용 및 패턴 정밀도 향상 또는 금속-투입 반응 감소.

선택 팁

• 사용 지르콘/알루미나 배리어 워시 알파케이스 및 화학반응을 최소화하기 위한 티타늄 및 반응성 합금용.
• 필요한 표면 광택을 달성하기 위해 최종 코팅에서 치장벽토 입자 크기를 제한하십시오..

6. 코어 및 코어 재료 (영구적인 & 녹는)

코어는 내부 보이드를 생성합니다.. 잃어버린 왁스 주조 용도:

• 세라믹 (내화 물질) 코어 — 실리카, 지르콘, 알루미나 기반; 화학적으로 결합 (수지 또는 규산나트륨) 또는 소결.
• 녹는 (소금, 밀랍) 코어 — 세라믹 코어가 실용적이지 않은 복잡한 내부 채널을 위해 주조 후 침출된 염 코어.
• 하이브리드 코어 — 탈랍 및 연소에도 ​​견딜 수 있도록 매몰 쉘에 담긴 세라믹 코어.

주요 속성

• 껍질 온도에서의 강도 취급 및 소진에서 살아남기 위해.
• 투자 확대와의 호환성 (그린 강도와 소결 거동 일치).
• 침투성 주입하는 동안 가스가 빠져나가도록 하기 위해.

7. 도가니, 쏟아지는 시스템 & 공구 재료

도가니와 주입 재료의 선택은 다음에 따라 달라집니다. 합금 화학, 녹는 온도, 그리고 반동.

일반적인 도가니 재료

• 석묵 / 탄소 도가니: 구리에 널리 사용됨, 청동, 놋쇠, 그리고 많은 비철 합금. 장점: 우수한 열 전도성, 값이 싼.
  제한 사항: 약간의 용융물과 반응 (예를 들어, 티탄) 일부 합금의 경우 산화 분위기에서는 사용할 수 없습니다..
• 알루미나 (Al₂O₃) 도가니: 많은 합금에 대해 화학적으로 불활성이며 더 높은 온도에서도 사용 가능.
• 지르코니아 도가니: 내화성이 매우 높고 화학적으로 저항성이 높음 - 반응성 합금에 사용됨 (하지만 더 비싸다).
• 실리콘 카바이드 (SiC)-늘어선 도가니: 높은 열충격 저항; 일부 알루미늄 용융물에 적합.
• 세라믹-흑연 복합재 그리고 도가니 코팅 (산화 장벽) 수명을 연장하고 오염을 최소화하는 데 사용됩니다..

쏟아지는 시스템

• 중력 붓기 — 가장 간단한, 주얼리용, 소량용으로 사용.
• 원심 캐스팅 — 보석이 금속을 세밀하게 세밀하게 만드는 것이 일반적입니다.; 금형 및 금속 응력 증가에 유의하세요..
• 진공 보조 / 진공 붓다 — 가스 포집을 줄이고 감압 하에서 반응성 금속 주조를 가능하게 합니다..
• 진공 유도 용해 (정력) 및 진공 소모성 전극 용해 (우리의) — 고순도 초합금 및 티타늄과 같은 반응성 금속용.

중요한: 반응성 또는 고온 합금용 (티탄, 니켈 초합금), 오염을 방지하는 진공 또는 불활성 가스 용융 및 도가니/코팅을 사용합니다., 쏟아지는 시스템이 금속과 호환되는지 확인하십시오. (예를 들어, 진공하에서 원심분리).

8. 매몰 공정으로 일반적으로 주조되는 금속 및 합금

Lost-wax Casting은 광범위한 합금 스펙트럼을 처리할 수 있습니다.. 일반적인 카테고리, 대표적인 융점 (℃) 및 엔지니어링 노트:

메모: 나열된 융점은 순수 원소 또는 표시 합금 범위에 대한 것입니다.. 정확한 공정 제어를 위해 항상 제조업체가 제공한 용융/응고 데이터를 사용하십시오..

실제 주조 온도 규칙: 붓는 온도는 종종 20-250°C 이상 충진을 보장하고 열 손실을 보상하기 위해 합금 및 공정에 따른 액상선 (합금 데이터시트를 확인하세요).

9. 캐스팅 분위기, 반응 & 보호 조치

반응성 합금 (알, 의, 마그네슘) 고온 용융에는 세심한 대기 및 쉘 화학 제어가 필요합니다.:

• 산화: 공기 중에서 발생 → 용융 표면에 산화막이 형성되어 함유물로 갇히게 됩니다.. 사용 불활성 분위기 (아르곤) 또는 진공 중요한 합금용 용융물.
• 금속 투자 화학 반응: 매몰된 실리카 및 기타 산화물은 용융 금속과 반응하여 부서지기 쉬운 반응층을 형성할 수 있습니다. (예: 티타늄 소재의 알파 케이스).
  배리어 세척 그리고 지르콘/알루미나가 풍부한 탑 코트 상호작용을 줄이다.
• 탄소 픽업/탈기: 왁스/투자 분해로 인한 탄소는 용융물로 이동할 수 있습니다.; 적절한 연소 및 스키밍/여과로 오염 감소.
• 수소 픽업 (비철 용융물): 가스 다공성을 유발. 용융물을 탈기하여 완화 (아르곤 퍼지, 회전식 탈기기) 투자를 건조하게 유지.

보호 조치

• 사용 장벽 코팅 반응성 금속용.
• 사용 진공 또는 불활성 가스 지정된 경우 용융 및 주입 시스템.
• 여과법 (세라믹 필터) 붓는 동안 개재물과 산화물을 제거하기 위해.
• 습기를 조절하고 젖은 투자를 피하십시오 - 붓는 동안 수증기가 빠르게 팽창하여 쉘 파손을 유발합니다.

10. 탈 왁스, 연소 및 쉘 예열 - 재료 & 온도

이 세 가지 공정 단계에서 유기 패턴 소재를 제거합니다., 완전히 바인더를 소진하고 쉘을 소결하여 쏟아지는 데 필요한 기계적 강도와 열 상태를 유지합니다..

재료 호환성 (투자 유형, 배리어 코트, 핵심화학) 엄격한 온도 제어가 중요합니다. 여기서 실수하면 껍질이 깨질 수 있습니다., 가스 다공성, 금속-쉘 반응 및 잘못된 치수.

탈랍 — 방법, 일반적인 매개변수 및 선택 지침

번 아웃 (바인더 소진, 유기물 제거 및 소결)

목적: 잔류 유기물/재를 산화 및 제거합니다., 완전한 결합제 반응, 쉘을 필요한 열간 강도로 치밀화/소결하십시오., 쉘 치수 안정화.

일반적인 번아웃 전략 (주조 실습):

1. 주변 온도에서 제어된 램프 → 200~300°C ~에 0.5-3°C/분 휘발성 물질을 천천히 제거하려면 여기를 잡고 있으면 껍질을 손상시키는 격렬한 기화를 피할 수 있습니다..
2. 중간 드웰로 계속 진입 (300–600 ° C) ~에 1-5°C/분, 바인더와 탄소성 잔류물을 태우려면 껍질 두께에 따라 0.5~3시간 동안 유지하세요..
3. 소결/유지 온도로의 최종 상승 투자 및 합금에 적합 (아래 표를 참조하세요) 그리고 몸을 담그십시오 1–4 h 쉘 강도와 낮은 잔류 탄소 달성.

권장 번아웃 / 소결 온도대 (전형적인):

쉘 예열 - 목표 온도, 담금 시간 및 모니터링

목표: 쉘을 쏟아지는 온도에 가까운 안정적인 온도 분포로 가져와 (에이) 용융물과 접촉 시 열충격이 최소화됩니다., (비) 쉘은 완전히 소결되어 있고 강함, 그리고 (기음) 주입 시 가스 발생은 무시할 수 있음.

일반 지침

• 붓는 온도에 가깝지만 아래 온도로 예열하세요. — 일반적으로 사이 (임시 직원용 - 50 ℃) 그리고 (임시 직원용 - 200 ℃) 합금에 따라, 껍질 질량과 투자.
• 담그는 시간: 30 분 → 3 시간 쉘 질량과 필요한 열 균일성에 따라 다름. 껍질이 두꺼울수록 담가두는 시간이 더 길어집니다.
• 일률: 목표 ±10~25°C 껍질 표면 전체에 걸쳐; 내장된 열전대 또는 IR 열화상으로 확인.

권장 쉘 예열 표 (현실적인):

11. 재료 선택과 관련된 결함 & 문제 해결

아래는 컴팩트, 실행 가능한 문제 해결 테이블 연결 일반적인 매몰 주조 결함 에게 재료 관련 근본 원인, 진단 검사, 그리고 실용적인 구제책 / 방지.

실행을 조사할 때 작업 현장 참조로 사용하십시오. 각 행은 파운드리 기술자 또는 엔지니어가 진단 단계를 따르고 신속하게 수정 사항을 적용할 수 있도록 작성되었습니다..

빠른 범례:INV = 투자 (껍데기) 재료/바인더; 밀랍 = 패턴 소재 (또는 3D 프린팅 레진); 도가니 = 용융물 용기/라이닝.

12. 환경, 건강 & 안전 고려 사항; 재활용 & 폐기물 처리

주요 위험

• 호흡 가능한 결정질 실리카 (RCS) 치장벽토 및 투자 먼지로부터 - 엄격하게 통제 (호흡기, 국소배기, 습식 방법).
• 소진으로 인한 연기 — 가연성 유기물; 환기 및 열 산화제로 제어.
• 용융 금속 위험 — 튀다, 화상; PPE 및 국자 취급 프로토콜.
• 반응성 금속 위험 (의, 마그네슘) — 산소 존재 시 화재 위험; 용융/부어를 위해서는 무산소 환경이 필요합니다..
• 핫쉘 처리 — 열적, 화학적 위험.

쓰레기 & 재활용

• 금속 스크랩 일반적으로 재생 및 재활용됩니다 - 주요 지속 가능성 이점.
• 중고투자 회수될 수 있다 (슬러리 분리, 원심분리기) 재사용 가능한 내화물 회수 (하지만 오염과 벌금에 주의하세요.).
• 지출된 투자 필터 분진은 바인더 화학물질에 따라 분류될 수 있습니다. 현지 규정에 따라 폐기를 관리하세요..

13. 실용적인 선택 매트릭스 & 조달 체크리스트

빠른 선택 매트릭스 (높은 수준)

• 보석류 / 저온 합금: 파라핀/미정질 왁스 + 석고 투자 + 증기 탈랍.
• 일반청동 / 놋쇠 / 구리 합금: 왁스 블렌드 + 실리카/인산염 투자 + 진공 또는 불활성 주입 권장.
• 알루미늄 합금: 밀랍 + Al용으로 제조된 실리카 졸/콜로이드 투자 + 마른 껍질 + 불활성 또는 통제된 분위기 + 적합한 도가니 (코팅된 SiC/흑연).
• 스테인레스, 니켈 합금: 밀랍 + 인산염 또는 알루미나/지르콘 투자 + 높은 쉘 소결 온도 + 진공/불활성 용융 & 여과법.
• 티탄: 왁스 또는 인쇄 패턴 + 지르코니아/알루미나 장벽 투자 + 진공 용해 및 붓기 + 지르콘 장벽 코트 + 특수 도가니.

획득 & 그리기 체크리스트 (필수 아이템)

1. 합금 사양 및 필요한 기계적/부식 특성.
2. 표면 마무리 목표 (라) 및 미용 요구 사항.
3. 치수 공차 & 임계 데이텀 (가공된 얼굴 식별).
4. 쉘 유형 (투자 가족) 최소 쉘 두께.
5. 번아웃 일정 제약 (해당되는 경우) 예열/부어 온도 창.
6. NDT & 수락 (방사선 촬영 %, 압력/누출 테스트, 기계적 샘플링).
7. 주조방식 (중력 / 원심 분리기 / 진공 / 압력) 녹는 분위기와 (공기 / 아르곤 / 진공).
8. 도가니 & 여과 요구 사항 (세라믹 필터, 도가니 재료 제약).
9. 쓰레기 & 재활용 기대 (투자 회수 %).
10. 안전 & 위험 프로필 (반응성 금속 조항, 허가 필요).

14. 결론

로스트왁스 주조의 재료 선택은 광범위하고 여러 분야에 걸쳐 이루어집니다.: 모든 재료 - 왁스, 투자, 치장 용 벽토, 핵심, 도가니 및 합금 - 열에서 기능적 역할을 합니다., 화학적 및 기계적 상호작용.

눈으로 재료를 선택하세요. 합금의 용융 화학 및 온도, 필수의 표면 마무리, 받아들일 수 있는 다공성, 그리고 후처리.

반응성 또는 고온 합금용 (티탄, Ni-초합금), 특화된 투자에 투자하다 (지르코니아/알루미나), 진공 용융 및 차단 코팅.

보석 및 저온 합금용, 석고 매몰과 고운 치장벽토는 뛰어난 마감과 정확성을 제공합니다..

디자인 간의 초기 협업, 패터닝 및 주조 팀은 신뢰할 수 있는 올바른 재료 세트를 확보하는 데 필수적입니다., 고수율 생산.

 

자주 묻는 질문

스테인레스 주조에 대한 투자를 선택하는 방법?

a를 선택하십시오 인산염 결합 또는 알루미나/지르콘 합금의 액상선 이상으로 평가되고 충분한 열간 강도를 갖춘 강화된 투자; 타설 전 쉘 온도가 1,000~1,200°C에 도달하는 쉘 소결 일정이 필요합니다..

알루미늄에 일반 석고 투자를 사용할 수 있습니까??

아니요. 석고 투자는 상대적으로 낮은 온도에서 부드러워지고 분해됩니다.; 알루미늄에는 비철금속에 대한 투자가 필요하며 Al 용융물의 특정 열적, 화학적 조건을 처리하도록 설계되어야 합니다..

티타늄 주물이 알파 케이스를 발생시키는 이유?

알파케이스는 티타늄과 산소가 고온에서 반응하여 산소가 풍부한 취성 표면층입니다..

지르코니아/알루미나 차단 코팅을 사용하여 이를 줄입니다., 진공 또는 아르곤 분위기에서 청소, 건조한 투자.

투자금을 회수하는 것이 경제적인가??

예 - 많은 주조소에서는 슬러리 분리를 통해 투자 미세분과 거친 재료를 회수하고 재활용합니다., 원심분리기 및 열 회수.

경제성은 처리량과 오염에 따라 달라집니다..

청동과 티타늄을 비교하려면 어떤 도가니를 사용해야 할까요??

청동: 코팅이 된 흑연 또는 SiC 도가니가 작동하는 경우가 많습니다..

티탄: 불활성을 사용하다, 비탄소 도가니 및 진공 또는 저온 도가니 유도 용융 시스템 — 일반 흑연 도가니는 반응하여 Ti를 오염시킵니다..

알루미늄 주조를 위한 가장 비용 효율적인 내화 시스템은 무엇입니까??

실리카 모래 (골재) + 물 유리 (접합재) 실리카 졸-지르콘 시스템보다 비용이 50-60% 저렴합니다., 알루미늄의 녹는점이 낮아 (615℃) 실리카와의 반응을 방지합니다. 대량 생산에 이상적입니다., 저가형 알루미늄 부품.

왁스가 제거된 왁스를 재활용하는 방법?

왁스를 제거한 왁스를 5~10μm 메쉬를 통해 필터링하여 불순물을 제거합니다., 균질화를 위해 80~100°C로 가열, 5~8회 재사용.

재활용 왁스는 유지합니다 95% 원본의 성능을 그대로 유지하고 재료비를 절감합니다. 30%.