1. Įvadas
Investicijų liejimas – dažnai vadinamas prarasto vaško procesas— leidžia gamintojams gaminti kompleksus, beveik tinklinės formos metaliniai komponentai, pasižymintys išskirtine paviršiaus apdaila ir matmenų tikslumu.
Kai suporuotas su didelio našumo legiruotų plienų, ši technika tiekia dalis, kurios atlaiko ekstremalias apkrovas, korozinę aplinką, ir pakilusi temperatūra.
Šiame straipsnyje nagrinėjami legiruotojo plieno liejiniai nuo pagrindinių principų iki medžiagų pasirinkimo, proceso valdymas, Mikrostruktūra, paraiškos, projektavimo gairės, ir užbaigiant geriausią praktiką.
2. Legiruotojo plieno investicinis liejimas
Investicijų liejimas- taip pat žinomas kaip prarasto vaško procesas- pateikia tikslius komponentus, derindamas vienkartinį vaško raštą su patvaria keramine forma.
Kai taikoma legiruotų plienų, jis atrakina sudėtingas geometrijas ir puikų našumą, kuris konkuruoja su brangiu apdirbimu ar kelių dalių gamyba.
Žemiau, išskaidome pagrindinius žingsnius, palyginkite jo tikslumą su smėlio liejimu ir CNC apdirbimu, ir pabrėžti lemiamus pranašumus.
Proceso apžvalga
- Vaško raštų kūrimas
• Įpurškimo forma didelio tikslumo vaško paskutinės dalies kopija – leistini nuokrypiai gali siekti ±0,1 mm.
• Šablonų medžiai gali sugrupuoti kelias dalis, kad būtų galima apdoroti paketą, pralaidumo didinimas. - Keramikos apvalkalo pastatas
• Panardinimas: Vaško mazgas patenka į smulkiagrūdę keraminę srutą (klampumas ~15 cP).
• Tinkavimas: Nusausinus, apvalkalas gauna ugniai atsparaus smėlio sluoksnį (15-30 µm).
• Kartojasi: Pakaitomis panardinus ir tinkuojant 4–8 kartus, gaunamas 4–8 mm storio apvalkalas, kurio Ra galima pasiekti 1–3 µm.. - Vaškavimas ir apvalkalo stiprinimas
• Autoklavas arba garų karštis ištirpdo vašką, paliekant tuštumą, tiksliai atitinkančią norimą geometriją.
• Tada lukštai džiūsta 200–300 °C temperatūroje, kad pašalintų likutinę drėgmę ir sustiprintų pelėsį. - Išlydyto legiruoto plieno liejimas
• Išlydyti legiruotą plieną (Pvz., 4140) EAF arba indukcinėje krosnyje į 1 450–1 550 ° C..
• Supilkite į iš anksto pašildytą (>200 ° C.) apvalkalai, kad sumažintų šiluminį šoką ir užtikrintų visišką užpildymą. - Lukšto pašalinimas & Galutinė apdaila
• Iškratymas numuša keramiką, sekė sraigtinis valymas ir šlifavimas.
• Kritiniai apdirbti paviršiai turi 1–2 mm nuolaidas, kad būtų pasiektas ±0,25 mm nuokrypis.
Palyginimas su smėlio liejimu ir apdirbimu
| Aspektas | Legiruotojo plieno investicinis liejimas | Smėlio liejimas | CNC apdirbimas iš baro atsargų |
|---|---|---|---|
| Matmenų tolerancija | ±0,25 mm | ±1,0 mm | ±0,05 mm |
| Paviršiaus apdaila (Ra) | 1-3 µm | 10-25 µm | 0.4–1,6 µm |
| Sudėtinga geometrija | Labai sudėtingas, Plonos sienos | Vidutinis, reikalingas juodraštis | Apribota prieiga prie įrankių |
| Medžiagos išeiga | > 90 % | 60–70 % | 30–50 % |
| Antrinis apdirbimas | 30–50 % sumažinimas | Dažnai platus | Pirminis procesas |
3. Tipiškos legiruotojo plieno rūšys investiciniams liejiniams
Pasirinkus tinkamą legiruotojo plieno rūšį, lemia investicinio liejinio mechaninės savybės, atsparumas korozijai, ir atsparumas karščiui.
Toliau pateikiamas dažniausiai naudojamų klasių, suskirstytų pagal kategorijas, suskirstymas su būdingomis savybėmis ir tipinėmis programomis.
| Pažymys | Kategorija | Pagrindiniai legiravimo elementai | Tempimo stiprumas (MPA) | Kietumas (HRC) | Tipiškos programos |
|---|---|---|---|---|---|
| 8620 | Mažo lydinio kietėjimas | C 0.18%, Į 0.40%, Kr 0.40%, MO 0.15% | 550–650 | 20–30 | Grūdintos pavaros, velenai, įvorės |
| 4140 | Chromo-moly mažo lydinio | C 0.40%, Kr 1.00%, MO 0.25%, Mn 0.75% | 800– 950 | 28–40 | Didelio stiprumo velenas, rokerių rankos |
| 4340 | Nikelio-chromo-molio mažo lydinio | C 0.40%, Į 1.80%, Kr 0.80%, MO 0.25% | 900–1 100 | 32–45 | Orlaivių detalės, sunkiasvorių ašių |
| 17-4Ph | Kritulius grūdinantis SS | Fe–17Cr–4Ni–4Cu–0,3Nb | 850–1 100 | 28–40 | Korozijai atsparūs siurblių korpusai, vožtuvų dalys |
| 316L | Austenitinis nerūdijantis | Fe–18Cr–12Ni–2Mo | 480–620 | ≤25 | Cheminio apdorojimo įranga, jūrinės detalės |
| 410 | Martensitinis nerūdijantis | Fe – 12Cr | 450–600 | 30–45 | Dėvėjimui atsparūs korpusai, vožtuvo apdaila |
| A217 WC6 | Cr-Mo slėgio indų plienas | C 0.10%, Kr 2.25%, MO 1.00% | 550–700 | ≤30 | Aukštos temperatūros vožtuvai, garo vamzdynas |
| A217 WC9 | Cr–Mo–V slėginių indų plienas | C 0.08%, Kr 9.00%, MO 1.00%, V 0.20% | 600–750 | ≤32 | Itin perkaitinti garo vožtuvai, sunkiasvorių katilų dalys |
4. Mikrostruktūra ir terminis apdorojimas
Investicinis legiruotasis plienas sukietėja į dendritinis struktūros su netolygu tirpių medžiagų pasiskirstymu ir blokiniais karbidais, sutelktais tarpdendritiniuose regionuose.
Pavyzdžiui, kaip-lietas AISI 4140 dažnai eksponuoja a pirminis dendrito rankų atstumas iš 50– 200 µm, su daug chromo turinčiais M₇C3 karbidais ir M₆C karbidais, kuriuose gausu molibdeno, susidarančių ties grūdelių ribomis.
Tokie nehomogeniškumas lemia kintamą kietumą (aplinkui 280-320 HBW) ir lokalizuoti streso koncentratoriai, kurios kenkia nuovargio eksploatavimo trukmei ir apdirbamumui.
Atkaitinimas ir grūdų rafinavimas
Mikrostruktūrai homogenizuoti, liejyklos dažniausiai metalas liejiniai prie 800–850 °C 2-4 valandas, po to aušinamas krosnis ≤20 °C/val.
Šis ciklas skatina sferoidizacija karbidų ir sumažina kietumą iki 180-220 HBW, palengvinti apdirbimą.
Dėl to, grūdelių dydis patobulinamas nuo ASTM 4–6 įvertinimo iki 6–8, didinant plastiškumą 15–25 % ir sumažinti vidinius įtempius iki 90 %.
Normalizuojančios ir vienodos savybės
Vėliau, normalizuojantis adresu 900–950 °C su oro aušinimu išgrynina grūdus toliau iki ASTM 5–7 ir išgauna vienodesnę formą perlitinis-feritas matrica.
Normalizuotas 4340 liejiniai pasiekia tempimo stiprumą 850– 950 MPa ir Charpy smūgio vertės netoli 35 J, gerinant tvirtumą 20 % lyginant su liejimo būkle.
Užgesinti & Temperatūra dėl didelio stiprumo
Maksimaliam stiprumui, legiruotasis plienas gesinti & temperamentas: austenitinimas ties 840–860 °C, alyvą atvėsinkite iki kambario temperatūros, tada grūdinimas at 550–600 °C už 2 × 2 valandos. Ši seka paverčia matricą į grūdintas martensitas, išsklaido smulkius karbidus (10– 50 nm), ir padidina kietumą HRC 45–50 kurių tempiamasis stipris iki 1 200 MPA. Grūdinimas taip pat atkuria tvirtumą 15– 25 J, subalansuojant stiprumą ir atsparumą smūgiams.
Sprendimas Gydyti & Nerūdijančio plieno lydinių amžius
Nerūdijančio plieno markės kaip 17-4Ph naudos iš gydymas tirpalu adresu 1 040 ° C., gesinimas vandenyje, ir senėjimas adresu 480 ° C. už 4 valandos.
Šis kritulių kietėjimo ciklas sukuria nano masto Ni₃(Al,Cu) dalelių, pakeliantis kietumą iki HRC 38–42 ir atsparumą 850 MPA išlaikant atsparumą korozijai.
5. Pagrindiniai legiruotojo plieno investicinių liejinių pranašumai
Legiruotojo plieno liejimas suteikia unikalų tikslumo derinį, Spektaklis, ir ekonomiškumas, kurį gali prilygti tik keli procesai:
Sudėtingos geometrijos ir dizaino laisvė
Investicinis liejimas su kitais būdais neįmanomomis arba pernelyg brangiomis formomis susidoroja – sumažina, vidiniai praėjimai, plonos sienos iki 1 mm, ir sudėtingos gardelės struktūros.
Dėl to, dizaineriai sumažina dalių skaičių iki 50 % pakeičiant kelių dalių suvirinimo siūles ar mazgus į vieną investicinį liejimo komponentą.
Griežtos leistinos nuokrypos ir puiki paviršiaus apdaila
Tipiškas ±0,25 mm matmenų tikslumas ir Ra 1–3 µm liejinio paviršiaus apdaila pašalina platų antrinį apdirbimą.
Todėl, gamintojų ataskaita 30–50 % greičiau CNC ciklo laikas ir iki 40 % žemiau apdailos išlaidos, palyginti su smėliu liejamomis detalėmis.
Puikus medžiagų panaudojimas ir išeiga
Beveik tinklinės formos sumažina žaliavų atliekas, pasiekti didesnį medžiagų išeigą 90 % prieš 60–70 % smėlio liejimui arba 30–50 % ruošinių apdirbimui.
Mažesnės laužo normos tiesiogiai paverčiamos 15–25 % didelės vertės lydinių medžiagų sąnaudų sutaupymas.
Plataus lydinio suderinamumas
Iš mažai legiruotų plienų (8620, 4140, 4340) iki nerūdijančio plieno ir karščiui atsparių rūšių (17-4Ph, 316L, H13), Investicinis liejimas tinka praktiškai bet kokiai lydinio formulei.
Liejyklos gali griežtai kontroliuoti cheminę sudėtį ir lydalo švarą (įtraukimo lygiai < 100 ppm),
užtikrinant pastovias mechanines savybes – atsparumą tempimui nuo 350 į 1 200 MPA, kietumas iki HRC 55, ir Charpy kietumo vertės 10–60 J.
Pakartojamumas ir mastelio keitimas
Keraminės formos atsparios deformacijai 50–100 liejimų, duoda nuoseklius rezultatus visuose gamybos etapuose.
Pakartojamumas geresnis nei 95 % dėl kritinių matmenų leidžia originalios įrangos gamintojams užtikrintai pereiti nuo prototipų partijų 10 dalių pilno masto gamybai 1 000+ kūrinių su minimalia perkvalifikacija.
6. Legiruotojo plieno investicinių liejinių taikymas
Aviacijos ir kosmoso
- Pagrindiniai komponentai: Turbinos ašmenys, konstrukciniai laikikliai, variklio atramos, korpuso dalys.
Automobilių pramonė
- Pagrindiniai komponentai: Turbokompresoriaus korpusai, transmisijos dalys, stabdžių sistemos komponentai, Variklio dalys.
Nafta ir dujos
- Pagrindiniai komponentai: Vožtuvo kūnai, siurblių korpusai, sparnuotojai, gręžimo įrankiai, jungtys.
Pramoninės mašinos
- Pagrindiniai komponentai: Pavaros, movos, kumšteliai, mechaninės rankos, hidrauliniai komponentai.
Kariuomenė ir gynyba
- Pagrindiniai komponentai: Ginklo komponentai, šarvuočių dalių, raketų sistemos elementai.
Medicinos įranga
- Pagrindiniai komponentai: Chirurginiai instrumentai, ortopediniai implantai, odontologijos įrankiai.
Galia ir energija
- Pagrindiniai komponentai: Garo turbinos dalys, dujų turbinų mentės, generatoriaus komponentai, katilų jungiamosios detalės.
7. Pasirinkite DEZE savo legiruotojo plieno investiciniams liejiniams
Tai yra įsipareigojusi tiekti aukštos kokybės legiruotojo plieno liejinius, atitinkančius griežtus šiuolaikinės pramonės reikalavimus.
Su pažangia prarasto vaško liejimo technologija ir tiksliai kontroliuojamais procesais, Tai užtikrina išskirtinį matmenų tikslumą, pakartojamumas, ir paviršiaus apdaila.
Kiekvienas liejinys yra pritaikytas tam, kad atitiktų konkrečius mechaninius reikalavimus, šiluminis, ir atsparumo korozijai reikalavimus,
gaminimas Tai patikimas partneris tokiuose sektoriuose kaip aviacija, naftos chemija, energija, transportavimas, ir medicinos įranga.
Nuo pirminės projektavimo konsultacijos iki galutinės apžiūros, Tai sujungia griežtą kokybės kontrolę ir metalurgijos patirtį, kad būtų užtikrintas ilgaamžiškumas, didelio našumo legiruotojo plieno komponentai, kurie patikimai veikia reikliausioje aplinkoje.
8. Išvada
Legiruotojo plieno investicinis liejimas susilieja dizaino sudėtingumas su didelio našumo metalurgija.
Tiksliai kontroliuojant vaško raštus, keraminiai apvalkalai, pilti, ir terminis apdorojimas,
gamintojai tiekia komponentus su tempimo stipris iki 1 200 MPA, paviršiaus apdaila Ra 1–3 µm, ir matmenų tolerancijos ±0,25 mm.
Kaip skaitmeninis modeliavimas, priedinio vaško gamyba, o pažangūs lydiniai vystosi, investicijų liejimas ir toliau formuos svarbių kosmoso dalių ateitį, energija, Medicinos, ir toliau.
