Įvadas
Pamiršta vaškas Investicijų liejimas yra vienas iš seniausių tikslių metalų formavimo procesų pasaulyje, su kilme ištiesta ~ 5000 metų.
Šiuo metodu, detalus vaško raštas (dažnai senovėje bičių vaškas) yra uždengtas dailios ugniai atsparios medžiagos sluoksniais; Ištirpęs vaškas („Pamesta“), Išlydytas metalas užpildo gautą keraminę formą.
Šiuolaikinės investicijos remiasi šia tradicija, Naudojant pažengusius vaškus, ugniai atsparios ir lydiniai, kuriuos reikia pasiekti didelis tikslumas ir sudėtingos formos.
Kritinė naujovė buvo plėtra koloidinė silicio dioksida (Silicio sol) rišikliai už keraminį apvalkalą.
Koloidinis silicio dioksidas, Vandeninis nanoskalės SIO₂ dispersija, sudaro nuolatines aukštos temperatūros ryšius, sukuriančius galingus, aukšto stiprumo apvalkalai.
Nuo devintojo dešimtmečio, silicio dioksidas Sol tapo pasirinktu rišikliu tiksliai liejant, pakeičiant degus etilo silikato sistemas.
Silicio-Sol apvalkalai gali būti sudrėkinti blykstės, o ne vandens gesinimas, ir atlaiko ~ 2000 ° C. Per perdegimą.
Šios savybės dera Išskirtinis paviršiaus apdaila, griežtos nuokrypiai, ir detalė, Padaryti silicio dioksolo liejimą idealiai tinka aukščiausios klasės komponentams.
Kas yra „Silica Sol Investment“ liejimas
Investicinis silicio dioksidas yra „Lost Wax“ liejimo variantas, kai keraminis pelėsis yra suformuotas tik iš a silicio dioksido-solo rišiklio srutai ir puikūs ugniai atsparios milteliai (Dažnai cirkonio miltai ar aliuminio oksido).
Praktiškai, Vaško modeliai įšvirkščiami ir surinkti į „medį“,Tada pakartotinai padengtas silicio dioksido-SOL koloidu ir pritvirtintas ugniai atspariais miltais, kad būtų galima pastatyti keraminį apvalkalą.
Kai apvalkalas pasiekia reikiamą storią, Surinkimas džiovinamas ir raukšlėtas (Dažnai garo autoklave ar krosnyje), palikdamas tuščiavidurią pelėsį.
Tada pelėsis sukepinamas aukštoje temperatūroje (>1000 ° C.), ir išlydytas metalas pilamas. Po aušinimo, Keraminis apvalkalas nutrūksta, kad būtų atskleistos tikslios dalys.
Skirtingai nuo kitų investavimo metodų, Silicio solo rišikliai Naudokite vandens pagrindu pagamintą koloidinį silicį, o ne šarminius ar organinius rišiklius.
Tai įgalina ypač smulkius ugniai atsparius paltus (Dalelių dydžiai ~ 10–20 μm) ir praktiškai vientisai apvalkalai.
Silicio-Sol procesai dabar yra pramonės standartas, reikalaujantis reikalavimų Didelio matmens tikslumas ir paviršiaus kokybė, Nuo turbinų ašmenų iki chirurginių implantų.
Silicio solo rišiklio chemija & Medžiagos
Tipiškas silicio dioksido-solo segtuvas yra Vandeninis koloidinis silicio dioksidas formuluotė (SiO₂ nanodalelės vandenyje), Dažnai ~ 30–40 masės% kietųjų medžiagų.
Silicio dioksido dalelės yra maždaug 10–50 nm skersmens ir neša paviršiaus krūvius (PH stabilizuotas šarmu).
Komerciniai rišikliai yra toliau modifikuoti su priedais, kad būtų galima optimizuoti našumą.
Pavyzdžiui, Natrio hidroksidas arba natrio silikatas gali pakoreguoti pH, kad būtų stabilumas, tuo tarpu alginatai ar aliuminio druskos suteikia papildomą geliavimo valdymą.
Polimerų priedai (tokių kaip PVA, lateksas, ar welan gum) gali būti įtrauktas (~ 0–3%) Norėdami pagerinti šlapią jėgą, segtuvų gelio tvirtumas, ir apvalkalo lankstumas.
Šie komponentai padeda suspenduoti silicio dioksido daleles, Užtikrinkite nuoseklų nustatymą, ir užkirsti kelią įtrūkimams džiovinant.
Našumo atributai iš silicio silicio-sol rišiklių yra:
- Didelis ryšys: Džiovinant/kalcinuodami, Koloidinis silicia. Tai sukuria apvalkalus, turinčius didelį mechaninį stiprumą (tiek žali, tiek atleista).
- Šiluminis stabilumas: Amorfinis silicio dioksidas priešinasi deformacijai iki jo minkštinimo taško (~ 1200 ° C.) ir net kilimaisiais aukštesnėmis temperatūromis, Padėti apvalkalui išlaikyti formą liejimo metu.
- Geliacijos kontrolė: Chemija yra suderinta taip, kad sruta lieka skysta panardinimo metu, tačiau džiovinimo metu tolygiai geliai. Priedai, tokie kaip nedidelis latekso ar modifikuoto krakmolo kiekis, gali sulėtinti gelio laiką arba pagerinti lankstumą.
- Švarus perdegimas: Kadangi segtuvas yra vandens pagrindu, nėra degių organinių medžiagų. Dewaxing/perdegimo metu, Jokių toksiškų dūmų neišleista (Skirtingai nuo alkoholio rišiklių.
Dėl suderinamumas, vaško lydiniai, naudojami modeliams (Paprastai sudėtingi parafino mišiniai, Mikrokristalinis vaškas, Plastikai) neturi būti migracijos priedų, kurie kenkia apvalkalui.
Vaško formulatoriai užtikrina, kad pelėsio išleidimo agentai netrukdo silicio dioksido surišimui.
Specializuotiems atvejams (pvz. Labai reaktyvūs lydiniai), Galima vengti silicio dioksido lukštų, bet daugumai plieno ir lydinių, Nėra užteršimo klausimo.
Ugniai atsparios priedai:
Be silicio dioksido miltų (kvarcas) srutai, Inertiniai užpildai patinka cirkonio silikatas (cirkonis) miltai ir aliuminio oksidas yra įprasti.
Cirkonio miltai (Paprastai 200–350 akių zrsio₄) Suteikia puikų ugniai atspalvio stabilumą ir atitinka šiluminį silicio dioksido segtuko išplėtimą.
Jo tankus, smulkios dalelės padeda supakuoti apvalkalą ir nešioti šilumą, Ir jie padeda srutai „šlapias“ smulkias detales be sedimentacijos.
Aliuminio oksidas (Lentelės al₂o₃, ~ 50–325 tinklelis) Gali būti pridedamas, kad būtų padidintas apvalkalo stiprumas ir šiluminio smūgio atsparumas.
Pavyzdžiui, Lentelės aliuminio oksidas yra nereaktyvus, Didelio tankio priedas, kuris yra nebrangus ir mažina poringumą.
Kai kuriuose procesuose netgi naudojami silicio karbido grūdai, kad sulaikytų šilumą pelėsyje. Apibendrinant, Silicio solo chemija yra sukurta taip, kad būtų galima pagaminti patvariai, smulkios-poro apvalkalas, atitinkantis dalies techninius reikalavimus.
Proceso srautas & Techniniai parametrai
1. Vaško modelio gamyba:
Metalo štampai yra naudojami injekciniam vaško dalies kopijoms (arba 3D atspausdinti dervos modeliai gali pakeisti).
Sudėtingose dalyse gali būti naudojami keli vaško segmentai, sujungti kartu. Modeliai laikomi labai švarūs ir tikslūs matmenis.
2. Susirinkimas & Vartai:
Vaško modeliai surinkami ant medžio su vartais, Bėgikai ir pilo taurė. Varžybos išdėstymas yra skirtas skatinti vienodą metalinį srautą ir sumažinti turbulenciją.
Kelios dalys (dažnai <0.1–50 kg kiekvienas) yra liejami už medį.
3. Apvalkalo danga (Panardinimas ir tinkas):
Vaško medis panardinamas į silicio dioksido-sol. Tada jis nuvalomas („Tinko“) su smulkiu cirkoniu ir (arba) silicio dioksido miltais (Paprastai 200–325 akys).
Svirta. Šis procesas kartojamas: Po džiovinimo, Taikomi papildomi rišiklio ir ugnies atspalvių sluoksniai.
Tipiška seka yra vienas „veido sluoksnis“ (Itin svirtis + Puikus tinkas) po to 4–8 „užpakaliniai paltai“ palaipsniui šiurkštesni grūdai.
Kiekvienam sluoksniui leidžiama geliuoti, o po to iš dalies džiūsta prieš kitą panardinimą. Kai kuriose parduotuvėse, krosnys ar kontroliuojamos drėgmės kambariai pagreitina džiovinimą tarp sluoksnių.
Sluoksnių skaičius priklauso nuo dalies dydžio, metalas pilamas, ir reikėjo apvalkalo storio.
Gatavas apvalkalas paprastai turi 10–20 μm grūdų paviršių (už labai sklandų apdailą) su bendtu storiu 5–10 mm.
4. Džiovinimas:
Po galutinio palto, apvalkalas yra kruopščiai išdžiovintas (Kartais per naktį ~ 60–120 ° C) kad būtų pašalintas visas vanduo.
Tinkamas džiovinimas yra kritinis: Tai leidžia silicio dioksidui vienodai geliuoti ir apsaugo. Visiškai džiovinti apvalkalai tvarko būsimo „Dewax“ žingsnio šiluminius įtempius.
5. Dewaxing:
Korpuso mazgas perkeliamas į vaško kamerą. Silicio-Sol procesuose, Tai dažnai būna a garo autoklavas Arba karšto oro orkaitė (200–300 ° C.).
Vaškas yra suskystintas ir (arba) išgarinamas ir ištuštėjęs iš formos. Nes keramika yra iš anksto šilta, Beveik visas vaškas greitai pašalinamas.
Dideliems ar painiems medžiams pirmenybė teikiama autoklavų vaškeliui, Kadangi slėginis garas gali išgauti vašką iš gilių šerdžių ir plonų sekcijų.
(PASTABA: Kai kurie kiti procesai naudoja panardinimą į verdantį vandenį („Vandens rasė“), Bet tai paprastai nenaudojama su standžiais silicio dioksido lukštais).
6. Šaudymas/pašildymas:
Dingo vaškas, Korpusai patiria aukštos temperatūros šaudymo ciklą.
Paprastai tai daroma iš dujų kūrenamų krosnių ar elektrinių krosnių, padidėja iki ~ 800–1100 ° C per kelias valandas. Įkaitinimas stiprina apvalkalą ir pašalina organinius likučius.
Tinkamas šaudymas taip pat pašalina drėgmę ir karbonatą, Palikdamas sunkų, grynai keraminė forma. Šis žingsnis gali būti padalytas į dvi fazes (pvz. 300 ° C sulaikymas, Tada finalas 1000 ° C.).
7. Pilti:
Prieš pat pilti, apvalkalas iškeltas iki temperatūros (Dažnai 200–600 ° C.) įkaitinime orkaitėje, kad būtų užtikrintas matmenų stabilumas.
Ištirpęs metalas (plienas, Superalkojus, kt.) yra paruoštas tipas arba indukcinės krosnys ir perkaitintos virš jo skysčio.
Kritiniams lydiniams (Ni pagrįstas, titanas), Norint sumažinti intarpus, naudojami vakuuminiai tirpalai arba inertiniai dujų dėklai.
Tada metalas pilamas į karštą formą (Pagal gravitaciją ar vakuuminę pagalbą) kontroliuojamu greičiu.
Karštas apvalkalas padeda nukreipti kietėjimą į vidų, tobulinant tikslumą. Negabaritiniai spyruokliai/bėgikai („Rizeriai“) Maitinkite liejimą, kai jis susitraukia.
Tipiška pilimo temperatūra gali būti 1450–1600 ° C temperatūra plienams arba 1500–1700 ° C Ni-lyderyje. Perpurkite, Ventiliacija šalia apvalkalo leidžia bet koki.
8. Aušinimas ir sukrėtimas:
Užpildžius formą, Metalui leidžiama sukietėti ir atvėsti (dažnai per dešimtis minučių iki valandų, priklausomai nuo masės).
Investiciniai liejiniai paprastai gana greitai vėsta per plonas skyrius. Kartą tvirta, Keraminis pelėsis sunaikinamas (vibravo ar išmušta).
Dideli medžiai dažnai pūsta, kad būtų pašalinta keramika, ir liejiniai, atskirti nuo vartų, naudojant pjūklą, kaltai ar traškučiai. Pridedami vartai yra nukirsti kuo arčiau liejimo.
9. Valymas ir apdaila:
Tada grubios liejamos dalys išvalomos ir patikrinamos. Šlifavimas ar apdirbimas pašalina likusius vartų kamščius ir bet kokius paviršiaus pelekus.
Galutinis matmenų apdirbimas, Poliravimas ar danga atliekama pagal poreikį. Jei reikia, Šilumos procedūros (pvz. Sprendimo metinė, amžiaus) yra taikomi šiame etape, kad būtų sukurtos galutinės mechaninės savybės.
Per visą srautą, atsargiai proceso valdymas yra būtinas. Pavyzdžiui, srutų klampumas, Tinko pašarų norma, Džiovinimo kreivės, ir šaudymo profiliai stebimi, kad būtų išlaikyta nuoseklumas.
Optimizuoti dizaino ir pilavimo parametrai (dažnai per modeliavimą) kad išvengtumėte susitraukimo poringumo ir užtikrintumėte visišką pelėsio užpildymą.
Rezultatas yra liejimo procesas, galintis sudėtingus vaško modelius paversti aukšto integruotės metalinėmis dalimis.
Metalurginis poveikis & Mechaninės savybės
Tvirtas silicio dioksido liejimo keraminis apvalkalas pristato tariamą Šiluminiai gradientai Kietėjimo metu.
Sąsaja su karšto apvalkalo ekstraktais, Taigi metalas šalia pelėsio sienų pirmiausia atvėsta ir sudaro smulkiagrūdis, Dažnai stulpelių struktūra auga į vidų.
Šis kryptinis kietėjimas gali duoti pageidaujamų grūdų struktūrų (pvz. „Equiaxed“ šerdys ir stulpeliniai kraštai) kad sustiprina jėgą.
Apskritai, Investiciniai liejiniai turi mikrostruktūras, panašias į suklastotus ar kaltės atitikmenis, Nors detalės priklauso nuo lydinio ir aušinimo greičio.
Tipiškos mechaninės savybės yra specifinės legijos, Tačiau investicijos dažnai pasiekia lydinius tempimo stipriosios pusės Dėl kelių šimtų - daugiau nei tūkstančio MPA.
Pavyzdžiui, Išmeskite nerūdijančius plienus (Kaip AISI 316L/CF8M) Gali parodyti didžiausią tempimo stiprumą ~ 500–700 MPa, kai pailgėjimas 20–40%, tuo tarpu krituliai kankinantys plienai ar Ni-superallloys gali viršyti 900–1200 MPa po terminio apdorojimo.
Kietumas taip pat seka lydinio normas (pvz. ~ HRC 15–30, kad būtų galima pamaloninti).
Tikslus lietinis aliuminio ar vario lydiniai suteikia elastingą elgseną (pvz. Al investavimo liejiniai ~ 300 MPa UTS) su gero nuovargio veikimu, jei kontroliuojami grūdų dydžiai.
Pagrindinis silicio dioksido-solo liejimo pranašumas yra jo poveikis vientisumas. Nes kriauklės šaudomi aukštoje temperatūroje ir sudeginami deginant, drėgmės įkalinimas (ir atsirandantis poringumas) yra minimizuotas.
Proceso disciplinos kaip vakuuminis tirpimas, Keraminių putų filtrai, ir įtempimo kontrolės priemonės dar labiau sumažina intarpus ir poras.
Praktiškai, Kvalifikuotos investicinės dalys dažnai rodo ypač mažą poringumą (<0.5%) Kai tinkamai išmeskite.
Neardomieji testai (Ndt) pavyzdžiui, rentgeno ar ultragarsinis patikrinimas. Jei įvyksta susitraukimas ar poringumas, Paprastai jis yra izoliuotose pakilo vietose, o ne kritinėse plonose dalyse.
Stiklo mikrosferos intarpų iš esmės nėra, Skirtingai nuo kai kurių vandens stiklo procesų.
Apskritai, Dalys, išmestos į silicio dioksolo-Sol investicines formas Mechaninis atlikimas lygiai, Ypač kai gydomas šiluma.
Tempimas, derlius, o poveikio vertės paprastai atitinka atitinkamus kiekvieno lydinio standartus. (Pavyzdžiui, investicija 17-4 PH plienas gali pasiekti 1300–1500 MPa tempimą po senėjimo, Panašus į kaltinimą.)
Apibendrinant, Puikios apvalkalo valdymo ir švarios silicio dioksido liejimo sąlygos, turinčios puikų stiprumą, ausmingumas ir tvirtumas.
Matmenų tikslumas & Paviršiaus kokybė
„Silica-Sol Investment Casting“ garsėja griežtos nuokrypiai ir puikios apdailos. Tipiškas kaip CAST linijiniai nuokrypiai yra ISO 8062 CT5-CT6 diapazonas.
Pavyzdžiui, Viena liejykla pažymi, kad dideli matmenys (Iki ~ 300 mm) laikomi ± 0,1 mm (CT5).
Nepriklausomas šaltinis patvirtina, kad vandens stiklo liejiniai veikia CT7-CT8, tuo tarpu silicio dioksido liejiniai reguliariai pasiekia CT5-CT6.
Praktiškai, Tai reiškia, kad svarbiausi silicio dioksido dalies matmenys gali būti pasitikėti keliais dešimtosios milimetro, neuždengus apdirbimo.
Daugelis kompanijų cituoja apdirbimo pašalpas <0.2 mm investicinėms dalims, ir didelio tikslumo darbe, CP/CPK indeksai >1.33 dažnai nukreipiami į pagrindinius matmenis.
Paviršiaus šiurkštumas taip pat yra puikus. AS-CAST RA paprastai yra 3–6 μm eilės (125–250 MICROINCH), Kuris konkuruoja su frezuotu apdaila.
Patyrę parduotuvės praneša 60–200 μinch (1.5–5,1 μm) Daugelyje sričių. Su geriausiais tinko mišiniais (žemyn 325 Tinklo cirkonis) ir lėtai panardinant, Galima pasiekti net 0,4–1,6 μm RA paviršius.
Ši beveik veidrodžio kokybė dažnai pašalina (arba labai sumažėja) Poreikis apdirbti ar polirauti poreikį.
Geometrinės projektavimo taisyklės yra atsipalaidavę, palyginti su, pasakyti, Smėlio liejimas. Plonos keraminės sienos ir maži iškraipymai leidžia labai plonas sekcijas ir aštrius kampus.
Minimalus sienos storis yra 1–3 mm tvarka daugumai metalų (net iki ~ 0,5 mm ypatingais atvejais).
Pirmenybė teikiama mažiausiai ~ 1 mm ar daugiau kampų spinduliams, nors ir minimalus įrankių spindulys (net aštrūs kampai) gali būti įtrauktas, nes apvalkalas išsiveržia iš tokių savybių.
Rekomenduojama projektavimo gairės Didelė filė ir spindulys, kur įmanoma, kad sumažintų streso koncentraciją ir padėtų apvalkalo vientisumui.
Skirtingai nuo smėlio formų, Kampo juodraštis paprastai nėra būtini; Tiesą sakant, Dizaino taisyklės dažnai leidžia nulis arba beveik nulis grimzlės ant vertikalių veidų, Kadangi vaškas pakankamai susitraukia, kad išlaisvintų iš štampo.
(Praktiškai, Maža 0,5–1 ° grimzlė vis dar naudojama sudėtingose dalyse, kad būtų lengviau pašalinti vašką, Bet tai yra daug mažiau nei kitų rūšių pelėsyje.)
Apibendrinant, Inžinieriai gali tikėtis, kad pasirodys investicinės dalys beveik tinklo forma, su matmenų tikslumu 0,02–0,1 mm diapazone, ir paviršiaus apdaila, kaip RA 2–6 μm, be apdirbimo.
Galutiniai leistini nuokrypiai (pvz. It7 - it9 ISO sąlygomis) yra reguliariai pasiekiami daugumoje funkcijų.
Kokybės kontrolė & Neardomieji bandymai
Įsitikinti investicijų kokybę reikia atlikti kelis patikrinimus tiek apvalkale, tiek galutiniame liejinyje.
Prieš pilant, Kritiniai apvalkalai gali būti tikrinami mikroskopiškai arba naudojant ultragarsinius skaitytuvus, kad būtų galima aptikti vidines tuštumas ar įtrūkimus.
Proceso plėtros metu, Mėginių apvalkalai dažnai yra sulaužyti, kad būtų galima patikrinti dangos vienodumą ir storią.
Po liejimo, Matmenų tikrinimas (Paprastai pagal CMM arba tikslius matuoklius) Patikrina, ar įvykdomi kritiniai nuokrypiai.
Pavyzdžiui, liejyklos reguliariai naudoja koordinačių matavimo mašinas (CMM) Norėdami užfiksuoti tikslią geometriją ir palyginti su CAD modeliais. Paviršiai taip pat vizualiai tikrinami, ar nėra defektų.
Daugelis gamintojų nurodo pagrindinių matmenų CP/CPK proceso galimybių indeksus; pasiekti ≥1,33 CP (Kai CPK ≥1,0) yra dažnas etalonas, užtikrinantis nuoseklų tikslumą.
Vidiniams defektams, neardomieji bandymai (Ndt) yra būtinas, ypač saugiai- arba spektaklio kritinės dalys.
Ant paviršiaus naudojami skysčio skvarbų ar magnetinių dalelių bandymai, norint atskleisti įtrūkimus ar intarpus.
Radiografinis (Rentgeno spindulys) arba ultragarsinis nuskaitymo tikrinimas, ar nėra požeminių tuštumų, poringumas, ar intarpai.
Gamybos kontrolėje, Priėmimo kriterijai (ASTM ar klientų standartai) diktuokite maksimalų leistiną poringumą ar įtraukimo dydį.
Kaip pavyzdys, Įprasti tikslumai reguliariai naudoja ultragarsą ir rentgeno spindulius, kad patvirtintų tuos vidinius defektus (pvz. susitraukiančios ertmės) yra žemiau aptinkamų ribų.
Medžiagos sudėtis ir šilumos apdorojimas tikrinami lygiagrečiai.
Cheminė analizė („Spark-Oes“ ar „WDS“) patikrina legiruotus elementus, Nors mėginių kietumas ir tempimo bandymai patvirtina mechanines savybes.
Aviacijos ir kosmoso dalims, Šaudymas, Dažai skvarbi, ir griežtai metalografiniai patikrinimai taip pat yra įprasti.
Trumpai tariant, Investiciniai liejiniai atlieka griežtus QA/QC žingsnius: apvalkalo vientisumo patikrinimai, Visas matmenų patikrinimas (Cmm, apkabos), Paviršiaus finišo matuokliai, ir ndt (skvarbi, hidrostatinis, ultragarsinis, Rentgeno spindulys).
Tai užtikrina didelius tikslumo liejinių lūkesčius - griežtą formą ir tinkamus nuokrypius be vidinių trūkumų - bus patenkinti.
Ekonominė analizė & Kainos vairuotojai
Investicijų liejimas yra santykinai daug darbo reikalaujanti ir reikalaujanti daug laiko procesas, kuris atsispindi jo kainoje.
Pagrindiniai išlaidų elementai apima įrankius (Vaškas miršta), Vartos (vaškas, srutas, tinkas ir segtuvas), energija (perdegimas ir liejimas), ir darbas (Korpuso pastatas/džiovinimas).
Apytiksliai gedimas dažnai rodo žaliavas (Metalo plius apvalkalas) esant ~ 60–70% visų išlaidų, Energija/pridėtinė vertė ~ 15–25%, ir likusius darbus.
Rišiklio ir ugniai atsparios išlaidos:
Pats silicio dioksido rišiklis yra pagrindinės materialinės išlaidos. Koloidinis silicio dioksidas ir didelio grynumo cirkonio miltai yra daug brangesni už įprastą smėlį ar vandens stiklą.
Vienas liejyklų tinklaraštis cituoja pelėsio medžiagų išlaidas apie $6.8/kg Silicio-zirko apvalkalams, Palyginti su ~ 2,5 USD/kg vandens stiklo apvalkalams ir ~ 1,5 USD/kg už žalios spalvos suformacijas.
Priedai, tokie kaip puikus aliuminio oksidas ar specialūs dispersai, dar labiau padidina kainą. Tačiau, Šios įmokos perka tikslumo ir paviršiaus kokybės silicio dioksido-Sol.
Darbas ir laikas:
Korpuso kūrimas ir džiovinimas yra varginantis. Kiekvienas panardinimo/tinko ciklas gali užtrukti 15–30 minučių praktinio laiko ir valandų džiovinimo valandų.
Visiškas apvalkalo pastatas gali užtrukti 4–8 sluoksnius ir dažnai reikia Džiovinimo dienos. Vienas investavimo šaltinis pažymi, kad jis paprastai užtrunka 7 dienos Nuo vaško modelio iki gatavos dalies.
Kiekvienas apvalkalo sluoksnis prideda apie 1–2 valandas darbo (Paskleisdama srutą, Purškimas tinkuotas, ir patikrinimas). Daugiau paltų (storesni apvalkalai ar karštesni lydiniai) reiškia daugiau darbo ir ilgesnio ciklo.
Yra kompromisas: Pridėjus papildomų sluoksnių, padidėja apvalkalo tvirtumas (Mažiau apvalkalo gedimų) bet taip pat padidina dalį dalies ir pailgina pralaidumo laiką.
Masto ekonomija:
Nors fiksuotos vaško mirties išlaidos gali būti didelės (Dažnai nuo 5 000 USD iki 50 000 USD, atsižvelgiant į sudėtingumą), Vieno vieneto išlaidos sumažėja su apimtimi.
Dideliems bėgimams (Šimtai dalių), Investicijų liejimas gali būti ekonomiškas. Tačiau, labai mažiems bėgimams (<25 gabalai), Vieneto kainą dominuoja įrankių amortizavimas.
Sprendimas dažnai priklauso?“-daugelyje didelės vertės pramonės šakų tai daro.
Palyginamosios išlaidos:
Palyginti su vandens stiklu, Silicio-SOL kainuoja žymiai didesnes medžiagas ir lėtesnius ciklus.
Pavyzdžiui, Vienoje ataskaitoje nurodoma du ar tris kartus vandens stiklo liejinių kaina (Medžiagos ir darbas kartu).
Tačiau, Kai svarstomos griežtesnės tolerancijos ir sutaupytos santaupos, Bendros proceso išlaidos gali tai pateisinti kritinėse dalyse.
Kiti veiksniai:
Aplinka ir reguliavimas gali padidinti netiesiogines išlaidas; silicio dioksidas Sol nenaudoja pavojingų tirpiklių, galimai sumažinti atliekų apdorojimo mokesčius (Skirtingai nuo alkoholio sistemų).
Išklotos pusės, Ilgesnis švino laikas (ir sostinė surišta WIP) Silicio liejimo yra švelnios išlaidos, į kurias reikia atsižvelgti.
Apibendrinant, Kainos vairuotojai Į silicio dioksido-Sol liejimą įeina brangus rišiklis/refrakcijos ir intensyvus apvalkalo kūrimo darbas.
Projekto planuotojai turi subalansuoti sluoksnių skaičių (Kaina/laikas) prieš derlingumą (apvalkalo gedimai), ir materialinės išlaidos, susijusios su pasiektos tikslumo verte.
Kodėl verta naudoti silicio dioksidą?
Kai paraiška reikalauja aukščiausio tikslumo, „Silica-Sol Investment Casting“ suteikia neprilygstamų pranašumų:
- Puikus paviršiaus apdaila: Itin smulkios ugniai atsparios silicio dioksido apvalkalai atkuria pelėsio detales beveik nepriekaištingai.
Atsiranda dalių lygesni paviršiai nei bet kuris kitas liejimo procesas. Tipiškas asortimentas yra 3–6 μm Ra tvarka, kurių dažnai pakanka be jokio apdirbimo.
Dėl to, antrinį apdirbimą galima sumažinti arba pašalinti, taupyti laiką ir išsaugoti grynąją formą. - Griežtos nuokrypiai: Silicio-solos formos yra labai standžios ir matmenimis stabilios užpilant ir vėsiai. Tai įgalina beveik tinklo forma Gamyba su minimalia apdirbimo pašalpa.
Tolerancijos galimybės (CT5–6) iš esmės yra lygus metalo ribai. Klientams naudinga sumažėjęs laužas ir labiau nuspėjami. - Sudėtingumas ir detalės: Silicio-Sol liejimas gali suprasti ypač Sudėtingos geometrijos. Plonos sienos (<1 mm), Gali būti pasiektos mažos skylės/šerdys ir aštrūs kampai.
Tokios savybės kaip raidės, Logotipai ar subtilūs aušinimo pelekai atsiranda galutiniame metale, kaip ir vaško.
Dizaineriai beveik neturi grimzlės ir nubrėžia apribojimus, kurie kliudo kitiems liejimo būdams. - Aukštos temperatūros lydiniai: Kadangi silicio dioksido zirko apvalkalai atlaiko ~ 2000 ° C, Gali būti išmestas net aukšto tirpimo ar supervizionas.
Aukštos temperatūros galimybė apsaugo nuo apvalkalo sukepinimo ar deformacijos per daug šildymo metu.
Dėl to silicio dioksido sol, Aukštos chromo plienai ir kiti lydiniai, naudojami ekstremalioje aplinkoje. - Saugumas ir aplinka: Būti vandeniu ir nedega, Silicio solo segtuvai pozuoja Jokio LOJ ar sprogstamojo pavojaus. Kaupimo ar nutekėjimo apvalkale nėra toksiškų dūmų.
Tai ne tik saugiau darbuotojams, bet ir supaprastina aplinkosaugos laikymąsi.
Palyginti su etilo silikatu (degus alkoholis) arba natrio silikatas (Aukštas šarmas), Koloidinis silicio dioksidas yra gerybinis. Vandeniniai rišikliai taip pat generuoja gana lengvai (vandens ir silicio dioksido dumblas). - Nuoseklumas ir patikimumas: Koloidinės silicio dioksido kompozicijos yra tinkamai laikomos ir stabilios, jei tinkamai laikomos.
Apvalkalo savybės (stiprybė, nustatytas laikas, pralaidumas) Gamintojas gali griežtai valdyti.
Šis nuspėjamumas padidina pirmą kartą išimtį iš liejimo, o tai gali nusverti šiek tiek didesnes medžiagų išlaidas tiksliose programose.
Iš esmės, Pasirinktas silicio dioksido liejimas Kai reikia „premium“ kokybės: ypač lygūs paviršiai, Adatos aštrios savybės, ir praktiškai nėra požeminių defektų.
Tai yra numatytasis kritinių dalių aviacijos ir kosmoso dalyse, energijos generavimas ir medicinos laukai.
Šiek tiek didesnę kainą dažnai kompensuoja pašalinus pasroviui šlifavimą ir gaunant dalis, kurios specifikacijos atitinka specifikacijas tiesiai iš pelėsio.
Paraiškos & Atvejų tyrimai
Investicijų į „Silica-Sol“ dalyviai yra naudojami įvairiose pramonės šakose toms dalims, kur Spektaklis ir tikslumas yra svarbiausi:
- Aviacijos ir kosmoso: Tinklaraštis, Turbinos ašmenys, Manes ir konstrukciniai laikikliai paprastai investuojami su silicio dioksido solu.
Šios dalys dažnai turi sudėtingas aušinimo ištraukas ir griežtus balansavimo reikalavimus.
Pavyzdžiui, Turbinų mentės su sudėtingomis aerodinaminių folijų formomis ir vidiniais plėveliais aušinamais kanalais įprasta liejami superlaidžiuose, naudojant silicio dioksido formas.
Gebėjimas gaminti ploną sieną, Aukštos temperatūros komponentai su puikia aerofilo detale yra pagrindinis pranašumas čia.
Skrydžio kritinės dalys, tokios kaip raketa ar reaktyvinio variklio komponentai. - Medicinos Prietaisai: Chirurginiai implantai (Hipo stiebai, kelio sąnariai) ir instrumentai liejami silicio dioksido SOL procesu, nes biologiškai suderinami lydiniai (316L, COURC, Iš) gali būti naudojamas, o dalys reikalauja puikios apdailos.
Medicininiai implantai turi būti tikslūs matmenys ir labai lygūs paviršiai; investicija su silicia.
Šiuo metodu gaminami monolitiniai chirurginiai instrumentai ir painūs kaulų varžtai ar spaustukai. Jo pakartojamumas užtikrina griežtus implantų nuokrypius. - Pramoniniai siurbliai, Vožtuvai & Turbokompresoriai: Kritiniai srauto komponentai (sparnuotojai, korpusai, Siurblio volutes, vožtuvo kūnai) naudos iš silicio dioksido liejimo.
Tam dažnai reikia atsparių korozijai arba aukšto lydinio plieno, ir turi sudėtingas vidines geometrijas.
Pavyzdžiui, Aukšto slėgio siurblio impulsai, išmesti iš nerūdijančio ar dvipusio plieno <<1 mm stori ir lygūs hidrauliniai paviršiai.
Specializuoti „Turbomachinery“ komponentai (kaip purkštuko kreiptuvas „Vanes“ turbinuose) yra panašiai gaminami. - Automobiliai & Energija: Nors daugelis automobilių dalių yra štampuotos ar smėlio, Aukštos kokybės ar mažos apimties programos (pvz. Lenktynių automobilių turbokompresoriai, Pavarų korpusai, skirstomieji velenai) Naudokite investavimo liejimą.
Turbinos ir kompresorių ratai, skirti automobilių turbokompresoriams (dažnai pagamintas iš ni arba ti lydinių) yra liejami į silicio dioksido formas.
Silicio-Sol liejimas taip pat naudojamas vožtuvams ir jungiamoms detalėms aliejuje&Dujų ir galios augalų įranga, kur kritiška metalo vientisumas ir apdaila. - Meninis ir architektūrinis: Nors dažnai nepastebėta, Puikūs skulptūriniai ir architektūriniai elementai gali naudoti investavimo į silicio dioksidą.
Bronzos arba plieninės skulptūros su ypač smulkiais detalėmis gaminamos dengimo vaško meistrais.
Architektūrinė aparatūra (dekoratyviniai turėklai, Pasirinktinės jungiamosios detalės, meno instaliacijos) gali būti padaryta su procesu, Pristatymas taip patobulintas, kad reikia nedaug apdailos darbų.
(Tokios programos panaudoja tikslų silicio dioksido apvalkalo formų paviršiaus apdailą ir detalių atstatymą.) - Tyrimo/atvejo pavyzdys: Vienas atvejo tyrimas yra „Rolls-Royce“, kuriuose buvo 3D atspausdintos silicio dioksido sol šerdys, skirtai turbinų ašmenims, kad būtų drastiškai iškirptas švino laikas.
Kitas pavyzdys yra medicininio implantų įmonė, pereinanti nuo štampavimo į silicio dioksido-Sol investavimą.
Kiekvienu atveju, Sprendimas buvo susijęs, didelės vertės dalys be pertvarkymo.
Šie pavyzdžiai iliustruoja, kad visur Sudėtinga forma, griežta tolerancija, ir materialinė kokybė suartėti, Silicio-Sol liejimas yra pasirinktas sprendimas.
Lyginamoji analizė
- Silicio dioksidas Sol vs. Fosfato investicijos: Fosfato sujungtos investicijos daugiausia naudojamos dantų liejimui ne šaldiesiems lydiniams, Ne sunkiai sukeliančiose liejiniuose.
(Jie nustatė cheminę fosfatų reakciją, Netaikoma didelėms plieninėms dalims.) Pramoniniam tikslumui, Vandeninių rišiklių taisyklė.
Taigi, silicio dioksido sol nėra tiesiogiai lyginamas su fosfatu daugelyje liejyklų kontekstų. - Silicio dioksidas Sol vs. Vandens stiklas (Natrio silikatas): Kaip pažymėta, Vandens stiklas (šarminis skysto stiklo segtuvas) Gamina šiurkščiau.
Silicio solo liejimas, priešingai, Reksai krosnyje („Flash Fire“) ir duoda daug sklandžiau.
Vandens stiklo kriauklės yra pigesnės ir greitesnės, kad būtų galima pastatyti, Taigi jie tinka didesniems, Mažiau kritinių dalių.
Nykščio taisyklė: Naudokite „Silica Sol“, kad gautumėte geriausią detalę ir griežčiausią toleranciją; Naudokite vandens stiklą, kai kaina yra kritinė, o geometrija yra paprastesnė.
(Pavyzdžiui, Vandens stiklo gali pakakti dideliems siurblių kūnams, kur reikia tik vidutinio tikslumo, Tuo tarpu ta pati dalis plonesnės sienos formos gali reikalauti silicio dioksido sol.) - Silicio dioksidas Sol vs. 3D spausdintos investicinės formos: Naujausi pasiekimai leidžia 3D spausdinimas iš vaško raštų ar net ištisų keraminių formų.
3D atspausdinti modeliai (Dervos ar vaško panašūs polimerai) Pašalinkite vaško mirties poreikį, drastiškai sutrumpinti pagrindinio laiko ir išlaidų kūrimą.
Pavyzdžiui, Turbinos ašmenų spausdinimas gali užtrukti dieną, o ne 8 savaičių apdirbimas.
Tiesiogiai atspausdintos keraminės formos ar šerdys leidžia ypač smulkias savybes (0.2 mm sienos, Vidiniai kanalai) ir CT4 tolerancijos.
Tačiau, 3D spausdinimo įranga ir medžiagos yra brangios, Taigi masinei gamybai tradicinis vaško+apvalkalo procesas dažnai laimi vieneto kainą.
Atsiranda hibridinių strategijų: Naudokite 3D atspausdintas šerdis ar raštus. - Sprendimo kriterijai:Kada pasirinkti silicio dioksidą: Naudokite jį bet kada dizaino sudėtingumu, Paviršiaus kokybė ar materiali nuosavybė yra svarbiausia.
Silicio dioksidas yra idealus mažoms ir vidutinėms dalims (Sakykite 0,01–100 kg) su sudėtingomis detalėmis (Plonos sekcijos, Gilios ertmės) ir kur nuokrypiai yra CT5 - CT6 ar geresni.
Kada pasirinkti alternatyvas: Jei reikia tik vidutinio tikslumo, vandens stiklas ar kiti metodai gali būti pigesni.
Labai dideliam, Paprasti liejiniai, Smėlis ar apvalkalas (Fenolio kepimas) gali būti ekonomiškesnis.
Ir greitam prototipų kūrimui ar ypač kompleksiniams šerdims, 3D Spausdinimas gali papildyti silicio dioks-sol apvalkalus.
Galų gale, Pasirinkimas subalansuoja Tikslumas vs. Kaina/švino laikas: Silicio-Sol liejimas yra aukšto tikslo spektro gale.
Išvada
Silicio-Sol Lost-Wax liejimas išlieka a Strateginis darbo arklys šiuolaikinėje gamyboje, kai negalima pakenkti dalies kokybės.
Derinant tūkstantmečių senumo principus su pažangiausiomis medžiagomis (Nanodalelių silicio dioksido sol, 3D Vaško spausdinimas, kt.), Tai duoda ištikimo ištikimybės komponentus.
Silicio-Sol apvalkalai suteikia geriausią paviršiaus apdailos ir geometrijos valdymą bet kuriame metalo liejimo procese, įgalinant beveik tinklo lydinių gamybą, pradedant nerūdijančiais plienais ir baigiant superviziumais ir titanu.
Laukiau, Procesas tampa dar protingesnis. Kompiuterinis modeliavimas (Pelėsių užpildymo ir kietėjimo modeliai) yra naudojamas įprastai, kad optimizuotų vartų dizainą ir apvalkalo storią.
Robotika ir automatinės apvalkalo statybos mašinos pagreitina dangos ciklus. Išplėstinė NDT (3D CT nuskaitymas, Automatizuota optinė metrologija) Tolesnis užtikrinimas liejimo vientisumas.
Aplinkos patobulinimai (rišiklio atkūrimas, Šlapias šveitimas) taip pat yra integruoti.
Apibendrinant, „Silica-Sol Investment Casting“ yra skirtas panaudoti skaitmeninio projektavimo ir gamybos naujoves, išlaikant pagrindinį pranašumą: neprilygstamas tikslumas.
Inžinieriams ir gamintojams, Silicio-Sol liejimas yra subrendusi, tačiau besivystanti technologija, kuri ir toliau apibrėžia, kas įmanoma sudėtingoje metalo komponentų gamyboje.
Tai yra puikus pasirinkimas jūsų gamybos poreikiams, jei jums reikia aukštos kokybės Silicio sol investicijų liejimas paslaugos.
