1. Įvadas
Pamiršta vaškas (investicija) liejimas yra vertinamas už gebėjimą atkurti smulkias detales, plonos sekcijos ir sudėtinga geometrija su puikia paviršiaus apdaila ir santykinai mažomis leistinomis nuokrypomis.
Norint pasiekti nuoseklių rezultatų, svarbu ne tik geometrija ar mašinos nustatymai – tai iš esmės yra medžiagų problema.
Vaško mišinys, investicinė chemija, ugniai atsparūs užpildai, pagrindinė kompozicija, tiglis ir lydinių chemija sąveikauja termiškai, chemiškai ir mechaniškai vaško šalinimo metu, perdegimas ir metalo įpurškimas.
Tinkamų medžiagų pasirinkimas kiekvienam žingsniui yra skirtumas tarp didelio našumo gamybos ir pakartotinio perdirbimo.
2. Prarasto vaško liejimo darbo eigos apžvalga
Pagrindiniai etapai ir su ja susijusius pirminius materialinius elementus:
- Raštai (vaškas) — raštinis vaškas arba įpurškiamas termoplastikas; vartų/vaško sruogų sistemos.
- Susirinkimas & vartai - vaško strypai (spurizavimas), pagrindo plokštės.
- Korpuso konstrukcija (investicija) - srutos (rišiklis + gerai atsparus ugniai), tinkas / agregatiniai sluoksniai.
- Džiovinimas / vaško šalinimas — organinio rašto pašalinimas garais/autoklave arba orkaitėje.
- Perdegimas / apvalkalo sukepinimas - valdoma rampa, skirta oksiduoti / sudeginti likusias organines medžiagas ir sukepinti apvalkalą iki reikiamo stiprumo.
- Tirpimas & pilti — tiglio medžiaga ir atmosfera (oras / inertiškas / vakuumas) ir išpylimo sistema (gravitacija / Išcentrinis / tuščias).
- Aušinimas & lukšto pašalinimas — mechaninis arba cheminis apvalkalo pašalinimas; apdaila.
Kiekviename etape naudojamos skirtingos medžiagų grupės, optimizuotos pagal temperatūrą, chemija, ir mechaninės apkrovos toje stadijoje.
3. Vaškas & rašto medžiagos
Funkcijos: nešioti geometriją, apibrėžti paviršiaus apdailą, ir užtikrina numatomą plėtimąsi korpuso kūrimo metu.
Paprastas vaškas / raštų medžiagų šeimos
| Medžiaga / Šeima | Tipiška kompozicija | Tipiškas tirpimas / minkštinimo diapazonas (° C.) | Tipiškas linijinis susitraukimas (kaip pagaminta) | Tipiški pelenų likučiai po perdegimo | Geriausias naudojimas / užrašai |
| Injekcinis vaškas, kuriame gausu parafino | Parafinas + mažas modifikatorius | 45–70 °C | ~0,2–0,5 % | 0.05–0,2 masės % | Mažos išlaidos, gera apdaila; trapus, jei grynas – dažniausiai maišomas. |
| Mikrokristalinio vaško mišiniai | Mikrokristalinis vaškas + parafino + lipnumą mažinančios medžiagos | 60–95 °C | ~0,1–0,3 % | ≤0,1 masės % (jei formulėje mažai pelenų) | Pagerintas tvirtumas ir sanglauda; pageidautina sudėtingiems mazgams. |
| Rašto vaškas (sukurti mišiniai) | Parafinas + mikrokristalinis + polimerai (PE, EVA) + stabilizatoriai | 55–95 °C | ~0,10–0,35 % | ≤0,05–0,1 masės % | Standartinis liejimo modelio vaškas: sureguliuotas srautas, susitraukti ir pelenų. |
Bičių vaškas / natūralaus vaško mišiniai |
Bičių vaškas + modifikatoriai | 60–65 °C (bičių vaško) | ~0,2–0,6 % | ≤0,1–0,3 % | Geras paviršiaus blizgesys; naudojamas mažose / rankų darbo dalyse; kintamieji pelenai. |
| Karšto lydalo termoplastiniai raštai | Termoplastiniai elastomerai / poliolefinai | 120–200 °C (priklausomai nuo polimero) | kintamasis | labai mažai pelenų, jei polimeras sudega švariai | Naudojamas specialiems modeliams; mažesnis valdymo valkšnumas, bet reikalauja didesnės devaško energijos. |
| 3D-spausdintos liejamos dervos (SLA/DLP) | Fotopolimerinės dervos, sukurtos perdegimui | stiklėjimas ~50–120 °C; skilimas 200–600 °C | priklauso nuo dervos; dažnai ~0,2–0,5 proc. | 0.1–0,5 proc. (priklauso nuo dervos) | Puiki geometrijos laisvė; reikalauja griežtų vaško pašalinimo/deginimo protokolų, kad būtų išvengta likučių. |
Pagrindinės savybės ir kodėl jos svarbios
- Galimybė tekėti injekcijai: turi įtakos užpildymo ir vartų kokybei.
- Susitraukimas & Šiluminis išplėtimas: turi atitikti investicijų plėtimosi charakteristikas, kad būtų išvengta apvalkalo įtrūkimų ar matmenų paklaidos.
- Pelenų kiekis: mažas sulaikomas anglies / pelenų kiekis perdegus sumažina apvalkalo ir metalo reakcijas.
- Stiprybė & nuovargis: raštai turi išlikti tvarkomi ir sukasi be iškraipymų.
Praktiški skaičiai & užrašai
- Tipiškas vaško injekcijos susitraukimas: ~0,1–0,4% linijinis priklausomai nuo vaško ir temperatūros kontrolės.
- Naudokite mažai pelenų formulės, skirtos didelio tikslumo papuošalams ir reaktyviesiems lydiniams.
4. Investicija (ugniai atsparus) sistemos – tipai ir atrankos kriterijai
Investicija = segtuvas + ugniai atsparūs milteliai. Pasirinkimą lemia maksimali metalo pylimo temperatūra, reikalinga paviršiaus apdaila, šiluminio plėtimosi kontrolė, ir atsparumas reakcijai su išlydytu metalu.
Pagrindinės investicijų šeimos
- Gipso klijavimo investicijos (gipso pagrindu)
-
- Naudokite: papuošalai ir mažai tirpstantys lydiniai (aukso, sidabras, alavas) kur liejasi temps < ~1000 °C.
- Privalumai: Puikus paviršiaus apdaila, mažas pralaidumas (tinka smulkioms detalėms).
- Ribos: silpnas stiprumas virš ≈1000 °C; suyra ir minkštėja – netinka plienui ar aukštos temperatūros lydiniams.
- Fosfatų surištos investicijos (Pvz., natrio arba magnio fosfatas)
-
- Naudokite: aukštos temperatūros lydiniai (nerūdijantis plienas, Nikelio lydiniai) ir pritaikymams, kuriems reikalingas didesnis ugniai atsparumas iki ~1500 °C.
- Privalumai: didesnis karštas stiprumas, geresnis atsparumas metalo reakcijai ir įtrūkimams.
- Ribos: kai kuriose kompozicijose prastesnis paviršiaus poliravimas, palyginti su gipsu; sudėtingesnis maišymas.
- Silicio dioksidas / surištas koloidinis silicio dioksidas (aliuminio oksido / silicio dioksido mišiniai)
-
- Naudokite: tikslios dalys plačiame temperatūrų diapazone; pritaikomas su cirkonio arba aliuminio oksido priedais.
- Privalumai: geras stabilumas aukštoje temperatūroje, puiki paviršiaus apdaila.
- Ribos: Šiluminio plėtimosi ir stingimo laiko kontrolė yra labai svarbi.
- Cirkonas / aliuminio oksidas (oksidas) sustiprintos investicijos
-
- Naudokite: reaktyvieji lydiniai (titanas, aukštos temperatūros nikelio lydiniai) – sumažina metalo investicijų reakciją.
- Privalumai: labai didelis atsparumas ugniai, mažas reaktyvumas su aktyviais metalais.
- Ribos: žymiai didesnės išlaidos; kai kuriais atvejais sumažintas poliravimas.
Investicijų pasirinkimo kontrolinis sąrašas
- Maksimali liejimo temperatūra (pasirinkite investiciją, kurios nominali vertė viršija lydymosi temp + saugos riba).
- Pageidaujama paviršiaus apdaila (Ra taikinys).
- Šiluminio plėtimosi suderinimas — kompensuoti vaško plėtimąsi ir metalo susitraukimą.
- Pralaidumas & stiprybė — atsparus liejimo slėgiui ir išcentrinėms/vakuuminėms apkrovoms.
- Cheminis reaktyvumas — ypač reaktyviesiems metalams (Iš, Mg, Al).
5. Tinkas, dangos ir apvalkalo statybinės medžiagos
Korpusai statomi pakaitomis srutų panardinimai ir tinkas (stambesnių ugniai atsparių grūdelių). Medžiagos ir dalelių dydžiai kontroliuoja apvalkalo storį, pralaidumas ir mechaninis stiprumas.
- Srutas: investicinis segtuvas + gerai atsparus ugniai (paprastai 1–10 µm) ištrynimui ir smulkaus paviršiaus atkūrimui.
- Tinkas: stambesnių silicio dioksido/cikrono/aliuminio oksido dalelių (20– 200 µm) kurios sukuria kūno storį.
- Dangos / prausiasi: specializuoti viršutiniai sluoksniai (Pvz., daug aliuminio oksido arba cirkonio) veikti kaip barjeriniai sluoksniai reaktyviesiems lydiniams ir siekiant pagerinti rašto smulkumą arba sumažinti metalo investicijų reakciją.
Atrankos patarimai
- Naudokite a Cirkono/aliuminio barjerinis plovimas titanui ir reaktyviesiems lydiniams, siekiant sumažinti alfa atvejo ir cheminę reakciją.
- Apribokite tinko dalelių dydį galutiniuose sluoksniuose, kad pasiektumėte reikiamą paviršiaus poliravimą.
6. Šerdys ir šerdies medžiagos (nuolatinis & tirpus)
Šerdys sukuria vidines tuštumas. prarasto vaško liejimo panaudojimas:
- Keramika (ugniai atsparus) šerdys - silicio dioksidas, cirkonis, aliuminio oksido pagrindu; chemiškai sujungti (derva arba natrio silikatas) arba sukepintas.
- Tirpus (druskos, vaškas) šerdys — druskos šerdys, išplautos po liejimo sudėtingiems vidiniams kanalams, kur keraminės šerdys yra nepraktiškos.
- Hibridinės šerdys — keraminė šerdis, įdėta į investicinį apvalkalą, kad išgyventų vaško pašalinimą ir perdegimą.
Pagrindinės savybės
- Stiprumas korpuso temperatūroje išgyventi tvarkymą ir perdegimą.
- Suderinamumas su investicijų plėtra (atitinkantį žalią stiprumą ir sukepinimo elgesį).
- Pralaidumas kad pilant išeitų dujos.
7. Tigliai, liejimo sistemos & įrankių medžiagos
Tiglio ir liejimo medžiagų pasirinkimas priklauso nuo Lydinio chemija, lydymosi temperatūra, ir reaktyvumas.
Įprastos tiglio medžiagos
- Grafitas / anglies tigliai: plačiai naudojamas variui, bronza, Žalvaris, ir daug spalvotųjų metalų lydinių. Privalumai: Puikus šilumos laidumas, pigu.
Apribojimai: reaguoti su kai kuriais lydalais (Pvz., titanas) ir negali būti naudojamas kai kurių lydinių oksiduojančioje atmosferoje. - Aliuminio oksidas (Al₂O3) tigliai: chemiškai inertiškas daugeliui lydinių ir tinkamas naudoti aukštesnėje temperatūroje.
- Cirkonio tigliai: labai atsparus ugniai ir chemiškai atsparus – naudojamas reaktyviesiems lydiniams (bet brangiau).
- Silicio karbidas (SiC)-iškloti tigliai: didelis atsparumas šiluminiam smūgiui; tinka kai kuriems aliuminio lydiniams.
- Keramikos-grafito kompozitai ir tiglio dangos (oksidacijos barjerai) yra naudojami siekiant prailginti tarnavimo laiką ir sumažinti užterštumą.
Liejimo sistemos
- Gravitacijos liejimas – paprasčiausias, naudojami papuošalams ir mažos apimties.
- Išcentrinis liejimas - Papuošalams įprasta, kad metalas įgautų smulkias detales; atkreipkite dėmesį į padidėjusius pelėsių ir metalo įtempimus.
- Su vakuumu / vakuuminis pylimas — sumažina dujų įstrigimą ir įgalina reaktyvų metalo liejimą esant sumažintam slėgiui.
- Vakuuminis indukcinis lydymas (VIM) ir vakuuminis sunaudojamo elektrodo lydymas (MŪSŲ) – didelio grynumo superlydiniams ir reaktyviesiems metalams, tokiems kaip titanas.
Svarbu: reaktyviesiems arba aukštos temperatūros lydiniams (titanas, nikelio superlydiniai), naudokite vakuuminį arba inertinių dujų lydymą ir tiglius / dangas, kurios apsaugotų nuo užteršimo, ir įsitikinkite, kad išpylimo sistema yra suderinama su metalu (Pvz., išcentrinis vakuume).
8. Metalai ir lydiniai dažniausiai liejami investavimo būdu
Prarasto vaško liejimas gali apdoroti platų lydinių spektrą. Tipiškos kategorijos, reprezentatyvios lydymosi temperatūros (° C.) ir inžinerijos pastabos:
PASTABA: išvardytos lydymosi temperatūros skirtos gryniems elementams arba orientaciniams lydinių diapazonams. Norėdami tiksliai valdyti procesą, visada naudokite gamintojo pateiktus lydymosi / kietėjimo duomenis.
| Lydinio kategorija | Reprezentaciniai lydiniai | apytiksliai. ištirpti / saugojimui (° C.) | Praktinės pastabos |
| Taurieji metalai | Auksas (Au), Sidabras (Ag), Platina (Pt) | Au: 1,064° C., Ag: 962° C., Pt: 1,768° C. | Papuošalai & didelės vertės dalys; tauriųjų metalų apdailai reikia mažai pelenų turinčio vaško ir gipso investicijų; Pt reikia labai aukštos temperatūros investicijų arba tiglio. |
| Bronza / Vario lydiniai | Su-Sn (bronza), Cu-Zn (Žalvaris), Cu lydiniai | 900–1080°C (priklauso nuo lydinio) | Geras sklandumas; gali būti išlietas į standartines fosfato arba silicio dioksido investicijas; Stebėkite oksidų susidarymą ir apnašas. |
| Aliuminis lydiniai | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Greitas kietėjimas; reikalingos specialios investicijos; aukštoje temperatūroje reaguoja į anglį/grafitą – naudokite tinkamus tiglius/dangas. |
Plienai & nerūdijantis |
400/300 serija nerūdijančio plieno, Įrankių plienai | ~1.420–1.500°C (kietas/skystas skiriasi) | Reikia investicijų į fosfatą arba daug aliuminio oksido; aukštesnė užpylimo temperatūra → reikalingas stiprus apvalkalas ir inertiška / kontroliuojama atmosfera, kad būtų išvengta oksidacijos ir reakcijų. |
| Nikelio lydiniai / superlydiniai | Inconel, Hastelloy šeimos | ~1350–1500°C+ | Aukštos išpylimo temperatūros ir griežta kontrolė – dažniausiai vakuuminis arba kontroliuojamas atmosferos lydymas; investuoti su cirkonio/aliuminio oksido mišiniais. |
| Titanas & Ti lydiniai | Ti-6Al-4v | ~1.650–1.700°C (lydymosi temperatūra ≈1 668°C) | Itin reaktyvus; investicija turi būti cirkonis/aliuminio oksidas ir liejimas vakuume arba inertinėje atmosferoje (Argonas). Reikalingi specialūs tigliai/įranga; alfa raidžių formavimas yra rizika. |
| Zamac / Cinko slėginiai lydiniai (retai investuoja) | Kroviniai | ~380–420°C | Žema temp; dažniausiai vietoj to nulieti, bet įmanoma specialioms investicijoms. |
Praktinė liejimo temperatūros taisyklė: Išpylimo temperatūra dažnai būna 20-250°C aukštesnėje temperatūroje skystis, priklausomai nuo lydinio ir proceso, siekiant užtikrinti užpildymą ir kompensuoti šilumos nuostolius (Patikrinkite lydinio duomenų lapą).
9. Liejimo atmosferos, reakcijos & apsaugos priemones
Reaktyvieji lydiniai (Al, Iš, Mg) o aukštos temperatūros lydalams reikia kruopštaus atmosferos ir apvalkalo cheminės kontrolės:
- Oksidacija: atsitinka ore → ant lydalo paviršiaus susidaro oksidų plėvelės ir įstringa kaip intarpai. Naudokite inertiška atmosfera (Argonas) arba tuščias lydosi kritiniams lydiniams.
- Metalo investicijų cheminė reakcija: silicio dioksidas ir kiti oksidai gali reaguoti su išlydytu metalu ir sudaryti trapius reakcijos sluoksnius (pavyzdys: alfa dėklas ant titano).
Barjeriniai plovimai ir cirkonio/aliuminio oksido turtingas viršutinis sluoksnis sumažinti sąveiką. - Anglies surinkimas/degazavimas: anglis iš vaško / investicijų irimo gali pereiti į lydalus; tinkamas perdegimas ir nugriebimas / filtravimas sumažina užterštumą.
- Vandenilio rinktuvas (spalvotųjų metalų lydalo): sukelia dujų poringumą. Sušvelninti degazuojant lydalus (argono valymas, rotaciniai degazatoriai) ir išlaikyti investicijas sausas.
Apsauginiai žingsniai
- Naudokite barjerinės dangos reaktyviesiems metalams.
- Naudokite vakuumas arba inertinės dujos lydymo ir liejimo sistemos, kai nurodyta.
- Filtravimas (keraminiai filtrai) inkliuzams ir oksidams pašalinti pilant.
- Kontroliuokite drėgmę ir venkite šlapių investicijų – pilant vandens garai greitai plečiasi ir sukelia apvalkalo gedimą.
10. Dewaxing, perdegimas ir apvalkalo įkaitinimas — medžiagos & temperatūra
Šie trys proceso etapai pašalina organinę medžiagą, užbaigti rišiklio perdegimą ir sukepinti apvalkalą, kad jis turėtų mechaninį stiprumą ir šiluminę būseną, reikalingą pilant.
Medžiagų suderinamumas (investicijų tipas, barjeriniai paltai, pagrindinė chemija) ir griežta temperatūros kontrolė yra labai svarbios – čia padarytos klaidos sukelia apvalkalo įtrūkimus, dujų poringumas, metalo apvalkalo reakcijos ir neteisingi matmenys.
Devaškavimas – metodai, tipinius parametrus ir pasirinkimo nurodymus
| Metodas | Tipinė temp (° C.) | Tipiškas laikas | Tipiškas vaško pašalinimo efektyvumas | Geriausia / Suderinamumas | Argumentai / Trūkumai |
| Garas / Autoklavas | 100– 130 | 20– 90 min (priklauso nuo masės & vartai) | 95–99 proc. | Vanduo-stiklas / silicio dioksido lukštai; dideli asamblėjai | Greitas, švelnus apvalkalui; turi kontroliuoti kondensatą & ventiliaciją, kad išvengtumėte garų slėgio žalos |
| Tirpiklis (Cheminė) devaško | tirpiklio vonia 40–80 (priklauso nuo tirpiklio) | 1– 4 val (plius džiovinimas) | 97–99 proc. | Mažas, sudėtingi papuošalų kriauklės arba SLA liejiniai | Labai švarus pašalinimas; reikalauja apdorojimo tirpikliu, džiovinimo etapas ir aplinkos kontrolė |
| Šiluminis (orkaitę) devaško / Blykstė | 180–350 (iš anksto sudeginti) | 0.5– 3 val | 90–98 proc. | Aukštos temperatūros investicijos (fosfatas, aliuminio oksidas) ir dalis, kur nerekomenduojama garuoti | Paprasta įranga; turi kontroliuoti rampą ir ventiliaciją, kad išvengtų įtrūkimų |
| Blykstė / derinys (garas + trumpa terminė apdaila) | garų, tada 200–300 | garai 20–60 + terminis 0,5–2 val | 98–99 proc. | Dauguma gamybos apvalkalų | Geras kompromisas – pašalina masinį vašką, tada švariai sudegina likučius |
Perdegimas (rišiklio perdegimas, organinis pašalinimas ir sukepinimas)
Tikslas: oksiduoti ir pašalinti likusias organines medžiagas / pelenus, visiškos rišiklio reakcijos, sutankinti/sukepinti apvalkalą iki reikiamo karšto stiprumo, ir stabilizuoti korpuso matmenis.
Bendra perdegimo strategija (liejimo praktika):
- Valdoma rampa iš aplinkos → 200–300 °C adresu 0.5-3 °C/min Lėtai pašalinti lakiąsias medžiagas – laikant čia išvengiama smarkaus garavimo, kuris pažeidžia kriaukles.
- Toliau važiuokite rampa iki tarpinio būsto (300–600 °C) adresu 1-5 °C/min, palaikykite 0,5–3 val., priklausomai nuo apvalkalo storio, kad sudegtų rišikliai ir anglies likučiai.
- Galutinė rampa iki sukepinimo / palaikymo temperatūros tinkamas investicijai ir lydinys (žr. lentelę žemiau) ir mirkyti 1– 4 val pasiekti apvalkalo stiprumą ir mažą likutinį anglies kiekį.
Rekomenduojamas perdegimas / sukepinimo temperatūros juostos (tipiškas):
| Investicinė šeima | Tipiškas perdegimas / sukepinimo temp (° C.) | Pastabos / taikinys |
| Surištas gipsu (gipso) | ~450–750 °C | Naudoti žemo lydymosi lydiniams (taurieji metalai). Venkite >~800 °C — tinkas dehidratuoja/silpsta. |
| Silicio dioksidas / koloidinis silicio dioksidas (nereaktyvūs zoliai) | 800–1000 °C | Tinka bendrajam spalvotajam ir kai kuriems plienams; sureguliuokite laikymą pagal apvalkalo storį. |
| Surištas su fosfatu | 900–1200 °C | Plienams, nerūdijančio plieno ir nitro pagrindo superlydiniai – užtikrina didelį karščio stiprumą ir pralaidumą. |
| Cirkonas / aliuminio oksido sustiprintos investicijos | 1000–1250+ °C | Reaktyviesiems lydiniams (Iš) ir aukšta išpylimo temperatūra – sumažina metalo investicijų reakcijas. |
Korpuso pašildymas – tikslinės temperatūros, mirkymo laikas ir stebėjimas
Tikslas: padėkite apvalkalą į stabilų temperatūros pasiskirstymą, artimą išpylimo temperatūrai, kad (a) terminis šokas susilietus su lydalu yra sumažintas iki minimumo, (b) apvalkalas yra visiškai sukepintas ir tvirtas, ir (c) dujų išsiskyrimas pilant yra nereikšmingas.
Bendras nurodymas
- Įkaitinkite iki žemesnės, bet artimos liejimo temperatūros – paprastai tarp (temperatūrai − 50 ° C.) ir (temperatūrai − 200 ° C.) priklausomai nuo lydinio, apvalkalo masė ir investicijos.
- Mirkymo laikas: 30 min → 3 h priklausomai nuo apvalkalo masės ir reikiamo šiluminio tolygumo. Storesnius lukštus reikia mirkyti ilgiau.
- Vienodumas: taikinys ±10–25 °C per apvalkalo paviršių; patikrinkite su įterptomis termoporomis arba IR termografija.
Rekomenduojamas apvalkalo pašildymo stalas (praktiška):
| Lydinys / šeima | Tipinė išlydyto metalo temp (° C.) | Rekomenduojamas apvalkalo pašildymas (° C.) | Mirkyti / palaikyk laiką | Atmosfera & užrašai |
| Aliuminis (A356, AlSi lydiniai) | 610–720 °C | 300–400 °C | 30– 90 min | Oras arba sausas N₂; užtikrinti, kad korpusas būtų visiškai sausas – aliuminis reaguoja su laisva anglimi esant aukštai temperatūrai; išlaikyti apvalkalą žemiau ištirpusio patogia riba. |
| Vario / Bronza / Žalvaris | 900–1 090 °C | 500–700 °C | 30– 120 min | Oras arba N₂, priklausomai nuo investicijų; barjerinės dangos sumažina reakciją ir pagerina apdailą. |
| Nerūdijantys plienai (Pvz., 316L) | 1450–1550 °C | 600–800 °C | 1– 3 val | Naudokite fosfato / aliuminio oksido investicijas; apsvarstykite N2/N2-H₂ arba kontroliuojamą atmosferą, kad apribotumėte pernelyg didelę oksidaciją. |
Nikelio superlydiniai (Inconel 718, kt.) |
1350–1500 °C | 750–1000 °C | 1– 4 val | Naudokite aukštos temperatūros cirkonio / aliuminio oksido investicijas ir vakuuminį / inertinį lydymą; apvalkalo pašildymas gali priartėti prie užpylimo temperatūros, kad būtų geriausias šėrimas. |
| Titanas (Ti-6Al-4v) | 1650–1750 °C | 800–1000 °C (kai kurios praktikos įkaitinamos arčiau) | 1– 4 val | Reikalingas vakuumas arba inertinė atmosfera; naudokite cirkonio barjerinius ploviklius; apvalkalą iš anksto pašildykite ir supilkite vakuume / inertiškai, kad išvengtumėte alfa dėklo. |
Žemiau yra kompaktiškas, veiksmingos trikčių šalinimo lentelės susiejimas dažni investicijų liejimo trūkumai į su medžiagomis susijusios pagrindinės priežastys, diagnostiniai patikrinimai, ir praktinių priemonių / prevencija.
Naudokite jį kaip parduotuvės grindų nuorodą tirdami paleidimus – kiekviena eilutė parašyta, kad liejyklos technikas arba inžinierius galėtų atlikti diagnostikos veiksmus ir greitai pritaikyti pataisymus..
Greita legenda:INV = investicija (apvalkalas) medžiaga/rišiklis; vaškas = rašto medžiaga (arba 3D spausdinta derva); tiglis = lydalo talpykla/pamušalas.
| Defektas | Tipiški simptomai | Su medžiagomis susijusios pagrindinės priežastys | Diagnostiniai patikrinimai | Remedies / prevencija (Medžiagos & procesas) |
| Lukšto plyšimas / apvalkalo išpūtimas | Matomi radialiniai / linijiniai apvalkalo įtrūkimai, lukšto lūžis pilant ar devaškuojant | Didelis vaško plėtimasis prieš INV plėtimąsi; šlapia investicija; įstrigo kondensatas; nesuderinamas rišiklis; per greitas rampos greitis | Patikrinkite apvalkalo sausumą (masės praradimas), patikrinkite vaško pašalinimo žurnalą, vizualinis įtrūkimų kartografavimas; CT/UT po išpylimo, jei įtariama | Lėtas paraudimas ir perdegimas per 100–400 °C; užtikrinti ventiliacijos angas/verkimo angas; pereikite prie suderinamo mažai besiplečiančio vaško; visiškai išdžiovina kevalus; sureguliuokite srutų / tinko santykį; padidinti apvalkalo storį arba pakeisti rišiklį, kad būtų užtikrintas mechaninis stiprumas |
| Dujų poringumas (pūtimo skylės, skylutės) | Sferinės / netaisyklingos tuštumos dažnai šalia paviršiaus arba požeminės dangos | Vandenilis iš šlapių investicijų; aliejaus/tirpiklio likučiai vaške; prastas lydalo degazavimas; drėgmė tinkuose | Skerspjūvis, rentgenografija / rentgeno spinduliai poroms nustatyti; matuoti drėgmę (orkaitėje sausas); pelenų testas; lydalo dujų analizė arba deguonies/vandenilio monitorius | Kruopščiai išdžiovinti kriauklės; pagerinti devašką & ilgesnis džiovinimas; degti, kad ištirptų (argono rotacinis); vakuuminis pagalbinis pilimas; naudoti mažai pelenų turintį vašką; pašalinti šlapią tinką ir kontroliuoti drėgmę |
Paviršiaus skylutės / duobė |
Mažos paviršiaus duobės, dažnai per visą paviršių | Smulki likutinė anglis / rišiklio reakcija; prastos galutinės srutos/stiuko klasės; investicijų užterštumas | Duobės morfologijos vizualinė / SEM; pelenų kiekio testas (tikslinis ≤0,1 masės % jautriems lydiniams); patikrinkite galutinį tinko dalelių dydį | Naudokite smulkesnį galutinį tinko sluoksnį; pagerinti srutų mišinio kontrolę; pratęskite perdegimo sulaikymą, kad sumažintumėte anglies likučius; naudoti barjerinį plovimą (cirkonis/aliuminio oksidas) reaktyviesiems lydiniams |
| Oksido intarpai / nuodegų įstrigimas | Išsklaidyti tamsūs intarpai, šlako linijos, paviršiaus šašai | Oksiduojasi oda ant lydalo dėl lėto liejimo / oksidacijos atmosferos; užterštas tiglis arba nėra srauto | Metalografija; filtro / kaušelio patikrinimas; lydalo paviršiaus vizualinis; filtro užsikimšimas | Naudokite keraminį filtravimą ir nugriebimą; jei reikia, supilkite inertinėje arba kontroliuojamoje atmosferoje; pakeisti tiglio pamušalą arba dangą; griežtesnė įkrovimo kontrolė ir srautas |
Cheminės reakcijos sluoksnis (alfa dėklas, sąsajos reakcija) |
Trapus oksiduotas / reakcijos sluoksnis ant metalinio paviršiaus, prastas mechaninis paviršius | INV chemija reaguoja su lydalu (Ti/Al vs silicio dioksidas); anglies pasisavinimas iš rišiklio; deguonies patekimas | Skerspjūvio metalografija; reakcijos sluoksnio gylio matavimas; XRF deguoniui/angliui | Naudokite cirkonio/aliuminio oksido barjerinius plovimo sluoksnius; vakuuminis/inertiškas lydymas & užpilti; pakeisti investicijas į sistemą, kurioje gausu cirkonio oksido; sumažinti anglies likučius (ilgesnis perdegimas) |
| Nepilnas užpildymas / Šaltas uždaromas / klaidingai | Trūksta geometrijos, siūlės, susiliejusios linijos, nepilnos plonos dalys | Prastas lydinio sklandumas pasirinktai investicijai / terminei masei; žema pylimo temperatūra arba per dideli šilumos nuostoliai į šaltą apvalkalą; vaško susitraukimo neatitikimas | Vaizdinis patikrinimas, vartų analizė, korpuso išankstinio pašildymo vienodumo terminis vaizdas | Padidinkite išpylimo temperatūrą pagal lydinio specifikaciją; pašildykite apvalkalą arčiau, kad supiltumėte temp; optimizuoti užtvarą / ventiliaciją; rinkitės skystesnio lydinio arba šilumos kriauklės/šaldymo dizainą; sumažinti plonų sienelių savybes arba naudoti kitą procesą (Išcentrinis) |
Karštas ašarojimas / karštas įtrūkimas |
Netaisyklingi įtrūkimai didelio įtempimo vietose, atsirandantys kietėjant | Investicijos riboja susitraukimą (per kietas); lydinys turi platų užšalimo diapazoną; nesuderinamas šaldymo / stovo dizainas | Ištirkite įtrūkimo vietą, palyginti su kietėjimo keliu; peržiūrėti šiluminį modeliavimą | Perprojektuoti geometriją (pridėti filė, pakeisti sekcijos storį); sureguliuokite sklendes ir stovą, kad būtų skatinamas kryptinis kietėjimas; apsvarstykite alternatyvų lydinį su siauresniu užšalimo diapazonu |
| Prasta paviršiaus apdaila / grūdėta tekstūra | Grubus arba grūdėtas liejimo paviršius, prastas poliravimas | Grubus galutinis tinkas arba agresyvios srutos; investicijų užterštumas; nepakankamas galutinis suspensijos sluoksnis | Išmatuokite Ra, patikrinkite galutinį tinko dalelių dydį, patikrinkite srutų kietųjų dalelių/sieto analizę | Naudokite smulkesnį galutinį sluoksnį / grūdėtumą, padidinti smulkių srutų / tinko sluoksnių skaičių, pagerinti srutų švarumą ir maišymą, kontroliuoti aplinkos dulkes ir tvarkymą |
Matmenų paklaida / deformacija (susitraukimo iškraipymas) |
Savybės iš tolerancijos, deformacija po išpylimo / atvėsinimo | Vaško rašto susitraukimas nekompensuojamas; diferencialinis apvalkalo išsiplėtimas; neteisingas perdegimo / sukepinimo grafikas | Palyginkite modelio pritemdymą su apvalkalu; šiluminio plėtimosi rekordai; TC su apvalkalu perdegimo metu | Kalibruokite vaško / susitraukimo nuolaidas; reguliuoti perdegimo šiluminio plėtimosi kompensaciją; pakeisti apvalkalo konstrukciją (standesni užpakaliniai sluoksniai) ir išankstinio pašildymo strategija; įtraukti tvirtinimą / užveržimą vėsinimo metu |
| Pagrindinis poslinkis / vidinis nesutapimas | Vidiniai praėjimai nuo ašies, plonos sienos, kur persikėlė šerdis | Silpna keraminė šerdies medžiaga arba prasta šerdies atrama vaško surinkime; branduolio / investicijų sukibimo neatitikimas | Atskirkite dalis arba naudokite KT / rentgeno spindulius; patikrinkite šerdies žalios spalvos stiprumą ir sukibimą | Padidinkite šerdies standumą (pakeiskite dervos rišiklį arba pridėkite šapalų atramas); pagerinti pagrindines sėdynių savybes; sureguliuokite apvalkalo tinko sluoksniavimą, kad užrakintumėte šerdį; tinkamai išgydyti šerdį |
Užteršimas / anglies surinkėjas metale |
Tamsūs dryžiai, sumažintas plastiškumas; vandenilio poringumas | Anglis iš vaško arba investicinio skilimo, užterštas tiglio pamušalas | Anglies/deguonies analizė (LECO), vizualinė mikrostruktūra, pelenų testas | Naudokite mažai pelenų turintį vašką; pratęsti perdegimą; naudokite padengtą arba alternatyvų tiglį; vakuuminis/inertiškas lydalas & užpilti; pagerinti filtravimą ir degazavimą |
| Likusios drėgmės sukeltas skilimas / garų sprogimai | Lokalizuotas apvalkalo sprogimas / stiprūs smūgiai pradinio kontakto su metalu metu | Šlapias investicijas arba įstrigęs devaško kondensatas | Išmatuokite svorio netekimą po džiovinimo; orkaitės džiovinimo ir drėgmės jutiklio patikrinimai | Išdžiovinkite lukštus, kad nukreiptumėte drėgmę (nurodyti darbo instrukcijoje), lėtai kontroliuojamas vaško pašalinimas, leisti pakankamai laiko išdžiūti, prieš pilant pašildykite, kad nuvarytumėte vandenį |
12. Aplinkosaugos, Sveikata & Saugumo sumetimai; perdirbimas & atliekų tvarkymas
Pagrindiniai pavojai
- Įkvėpiamas kristalinis silicio dioksidas (RCS) nuo tinko ir investicijų dulkių – griežtai kontroliuojama (respiratoriai, vietinis išmetimas, šlapi metodai).
- Dūmai nuo perdegimo - degiosios organinės medžiagos; valdymas ventiliacija ir terminiais oksidatoriais.
- Išlydyto metalo pavojai - purslai, nudegimų; AAP ir kaušų tvarkymo protokolai.
- Reaktyvių metalų pavojai (Iš, Mg) — gaisro pavojus esant deguoniui; reikia aplinkos, kurioje nėra deguonies, kad būtų galima ištirpti / pilti.
- Karšto apvalkalo šalinimas — terminiai ir cheminiai pavojai.
Atliekos & perdirbimas
- Metalo laužas paprastai yra regeneruojamas ir perdirbamas – tai didelė tvarumo nauda.
- Naudota investicija galima susigrąžinti (srutų atskyrimas, centrifuga) ir atgauta daugkartinio naudojimo ugniai atspari medžiaga (bet stebėkite užteršimą ir baudas).
- Išleista investicija ir filtro dulkės gali būti klasifikuojamos atsižvelgiant į rišiklio chemiją – tvarkykite šalinimą pagal vietines taisykles.
13. Praktinė atrankos matrica & pirkimų kontrolinis sąrašas
Greito pasirinkimo matrica (aukšto lygio)
- Papuošalai / žemos temperatūros lydiniai: parafinas/mikrokristalinis vaškas + gipso investicijos + devaškas garais.
- Bendra bronza / Žalvaris / vario lydiniai: vaško mišiniai + investicijos į silicio dioksidą/fosfatą + rekomenduojamas vakuuminis arba inertiškas pylimas.
- Aliuminio lydiniai: vaškas + silicio dioksido zolio/koloidinės investicijos, suformuluotos Al + sausi kriauklės + inertiška arba kontroliuojama atmosfera + tinkamas tiglis (SiC/grafitas su dangomis).
- Nerūdijantis, Nikelio lydiniai: vaškas + investicijos į fosfatą arba aliuminio oksidą/cirkonį + aukšta apvalkalo sukepinimo temperatūra + vakuuminis/inertiškas lydymas & filtravimas.
- Titanas: vašku arba spausdintu raštu + investicijos į cirkonio/aliuminio oksido barjerą + vakuuminis lydymas ir pilamas + cirkonio barjerinės dangos + specialūs tigliai.
Pirkimas & piešimo kontrolinis sąrašas (privalomi daiktai)
- Lydinio specifikacija ir reikalingos mechaninės/korozinės savybės.
- Paviršiaus apdailos tikslas (Ra) ir kosmetikos reikalavimus.
- Matmenų tolerancijos & kritiniai atskaitos taškai (nustatyti apdirbtus veidus).
- Korpuso tipas (investicinė šeima) ir minimalus apvalkalo storis.
- Perdegimo grafiko apribojimai (jei taikoma) ir pašildyti/užpilti temp langą.
- Ndt & priėmimas (rentgenografija %, slėgio / nuotėkio bandymas, mechaninis mėginių ėmimas).
- Liejimo būdas (gravitacija / Išcentrinis / tuščias / spaudimas) ir tirpstanti atmosfera (oras / Argonas / tuščias).
- Tiglis & filtravimo reikalavimai (keraminis filtras, tiglio medžiagos apribojimai).
- Atliekos & perdirbimo lūkesčius (investicijų susigrąžinimas %).
- Saugumas & rizikos profilis (reaktyviųjų metalų sąlyga, leidimo poreikius).
14. Išvada
Medžiagų pasirinkimas vaško liejimui yra platus ir apimantis įvairias disciplinas: kiekviena medžiaga – vaškas, investicija, tinkas, šerdis, tiglis ir lydinys - atlieka funkcinį vaidmenį šilumoje, cheminė ir mechaninė sąveika.
Rinkitės medžiagas atsižvelgdami į lydinio lydalo chemija ir temperatūra, reikalaujama paviršiaus apdaila, priimtina poringumas, ir Post apdorojimas.
Reaktyviesiems arba aukštos temperatūros lydiniams (titanas, Ni-superlydiniai), investuoti į specializuotas investicijas (cirkonis/aliuminio oksidas), vakuuminio lydymosi ir barjerinės dangos.
Papuošalams ir žemos temperatūros lydiniams, gipso investicijos ir smulkus tinkas suteikia išskirtinę apdailą ir tikslumą.
Ankstyvas dizaino bendradarbiavimas, modeliavimo ir liejyklos komandos yra labai svarbios, kad būtų galima rasti tinkamą medžiagų rinkinį, kad būtų patikimas, didelio našumo gamyba.
DUK
Kaip pasirinkti investiciją į nerūdijančio plieno liejimą?
Pasirinkite a surištas su fosfatu arba aliuminio oksidas/cirkonis sustiprintos investicijos, kurių vertė viršija lydinio likvidumą ir yra pakankamai stipri karšta; reikalingas apvalkalo sukepinimo grafikas, kad prieš pilant apvalkalo temperatūra būtų 1 000–1 200 °C.
Ar galiu naudoti įprastą gipso investiciją aliuminiui?
Ne. Gipso investicijos suminkštėja ir suyra santykinai žemoje temperatūroje; aliuminiui reikalingos investicijos, skirtos spalvotiesiems metalams ir pritaikytos tam tikroms šiluminėms ir cheminėms aliuminio lydalų sąlygoms..
Kodėl titano liejiniai sukuria alfa korpusą??
Alfa korpusas yra deguonimi praturtintas trapus paviršiaus sluoksnis, atsirandantis dėl titano reakcijos su deguonimi aukštoje temperatūroje.
Sumažinkite jį naudodami cirkonio/aliuminio oksido barjerines dangas, vakuuminio arba argono atmosferoje ir išvalykite, sausos investicijos.
Ar ekonomiška susigrąžinti investicijas?
Taip – daugelis liejyklų susigrąžina ir perdirba investicines smulkias ir stambias medžiagas atskirdamos srutas, centrifugos ir terminis regeneravimas.
Ekonomika priklauso nuo pralaidumo ir užterštumo.
Kokį tiglį turėčiau naudoti bronzai ir titanui?
Bronza: dažnai veikia grafito arba SiC tigliai su dangomis.
Titanas: naudoti inertišką, ne anglies tigliai ir vakuuminės arba šaltojo tiglio indukcinio lydymo sistemos – įprasti grafito tigliai sureaguos ir užterš Ti.
Kokia yra ekonomiškiausia aliuminio liejinių ugniai atspari sistema?
Silicio smėlis (agregatas) + vandens stiklinė (rišiklis) kainuoja 50–60 % pigiau nei silicio dioksido-cirkonio sistemos, ir aliuminio žema lydymosi temperatūra (615° C.) išvengiama reakcijos su silicio dioksidu – idealiai tinka dideliems tūriams, pigios aliuminio detalės.
Kaip perdirbti nuvaškuotą vašką?
Nuvaškuotas vaškas filtruojamas per 5–10 μm tinklelį, kad pašalintų nešvarumus, kaitinama iki 80–100°C, kad susimaišytų, ir pakartotinai naudojamas 5–8 kartus.
Perdirbtas vaškas palaiko 95% originalo našumo ir sumažina medžiagų sąnaudas 30%.
