Investīciju liešanas virsmas apdare

1. Ievads

Investīciju liešana (pazīstama arī kā “pazaudētā vaska” liešana) tiek novērtēts par spēju radīt sarežģītas ģeometrijas, plānas sienas, un smalkas detaļas.

Viena no tās nozīmīgākajām priekšrocībām salīdzinājumā ar citām liešanas metodēm ir pēc būtības izcila liešanas virsmas apdare.

Tomēr, Ar “pietiekami labu” reti pietiek augstvērtīgās nozarēs — virsmas apdare tieši ietekmē mehānisko veiktspēju, der, izskats, un pakārtotās ražošanas izmaksas.

Šajā rakstā ir apskatīta investīciju liešanas virsmas apdare no vairākiem leņķiem: metrika un mērījumi, procesa mainīgie, sakausējuma efekti, ārstēšana pēc liešanas, nozares prasībām, un jaunās tehnoloģijas.

Mūsu mērķis ir aprīkot inženierus, lietuvju vadītāji, un dizaineri ar profesionāli, autoritatīvu izpratni par to, kā optimizēt virsmas kvalitāti, vienlaikus līdzsvarojot izmaksas un izpildes laiku.

2. Investīciju liešanas pamati

Pārskats par Lost-Wax procesu

Klasiskais investīciju liešana darbplūsma sastāv no četriem galvenajiem posmiem:

1. Vaska rakstu izgatavošana: Izkausēts vasks tiek ievadīts atkārtoti lietojamā metāla presformā, lai izveidotu galīgās ģeometrijas kopijas.
   Pēc atdzesēšanas, raksti tiek noņemti un samontēti vārtu/stāvvadu sistēmās ("koki").
2. Čaumalas ēka: Vaska komplektu vairākkārt iemērc keramikas suspensijā (parasti uz koloidālā silīcija dioksīda vai uz cirkonija bāzes) un pārklāts ar smalku ugunsizturīgu apmetumu.
   Vairāki slāņi (parasti 4-8) iegūst 6–15 mm biezu apvalku, atkarībā no daļas izmēra. Pēc katras nogulsnes tiek veikta starpžāvēšana.
3. Atslogošana un apdedzināšana: Korpusi tiek termiski apstrādāti, lai izkausētu un sadedzinātu vasku, atstājot dobumu.
   Sekojoša mērcēšana augstā temperatūrā (800-1200 °C) saķepina keramikas apvalku, nodzen atlikušo saistvielu, un gruntē dobuma virsmu metāla pildījumam.
4. Metāla liešana un sacietēšana: Izkusis metāls (sakausējumam raksturīgs kausējums ± 20–50 °C pārkarsēt) tiek ieliets sakarsētā čaulā.
   Pēc kontrolētas sacietēšanas, apvalks ir mehāniski vai ķīmiski izsists, un atsevišķi lējumi tiek izgriezti no vārtu sistēmas.

Tipiski izmantotie materiāli un sakausējumi

Investīciju liešana ietver plašu sakausējumu klāstu:

• Tērauds & Nerūsējoši tēraudi (Piem., Aisi 410, 17-4 Ph, 316Lukturis)
• Supersakausējumi uz niķeļa bāzes (Piem., Neiebilstība 718, Heinss 282)
• Kobalta-hroma sakausējumi (Piem., CoCrMo medicīniskiem implantiem)
• Alumīnija sakausējumi (Piem., A356, 7075)
• Vara un misiņa sakausējumi (Piem., C954 bronza, C630 misiņš)
• Titāns un tā sakausējumi (Ti-6Al-4V kosmosa komponentiem)

Izmērītais liešanas raupjums parasti svārstās no Ra 0.8 µm līdz Ra 3.2 µm, atkarībā no apvalka sastāva un modeļa detaļām.

Turpretī, smilšu liešana bieži vien dod ~Ra 6 µm līdz Ra 12 µm, un liešana spiedienā ~Ra 1.6 µm līdz Ra 3.2 µm.

3. Virsmas apdares metrika un mērījumi

Nelīdzenuma parametri (Ra, Rz, Rq, Rt)

• Ra (Vidējais aritmētiskais raupjums): Nelīdzenuma profila absolūto noviržu vidējā vērtība no viduslīnijas. Visbiežāk norādīts.
• Rz (Vidējais maksimālais augstums): Augstākās virsotnes un zemākās ielejas summas vidējais rādītājs piecos paraugu ņemšanas garumos; jutīgāks pret galējībām.
• Rq (Saknes vidējais kvadrātveida raupjums): Kvadrātsakne no vidējās kvadrātiskās novirzes; līdzīgs Ra, bet svērts uz lielākām novirzēm.
• Rt (Kopējais augstums): Maksimālais vertikālais attālums starp augstāko virsotni un zemāko ieleju visā novērtējuma garumā.

Kopējie mērīšanas rīki

• Sazinieties ar Stylus profilometriem: Irbulis ar dimanta galu velkas pa virsmu ar kontrolētu spēku. Vertikālā izšķirtspēja ~10 nm; tipiska sānu paraugu ņemšana plkst 0.1 mm.
• Lāzerskenēšanas/profila mikroskopi: Bezkontakta metode, izmantojot fokusētu lāzerpunktu vai konfokālo optiku. Iespējo 3D topogrāfijas kartēšanu ar ātru datu ieguvi.
• Baltās gaismas interferometri: Nodrošiniet zem mikronu vertikālo izšķirtspēju, ideāli piemērots gludām virsmām (<Ra 0.5 µm).
• Redzes sistēmas ar strukturētu gaismu: Uzņemiet lielas platības tūlītējai pārbaudei, lai gan vertikālā izšķirtspēja ir ierobežota (~1–2 µm).

Nozares standarti un pielaides

• ASTM B487/B487M (Tērauda lējumi — virsmas raupjums)
• Iso 4287 / Iso 3274 (Produkta ģeometriskās specifikācijas — virsmas faktūra)
• Klientam raksturīgās pielaides, piemēram,, aerokosmiskās spārnu sakņu virsmas: Ra ≤ 0.8 µm; medicīnisko implantu virsmas: Ra ≤ 0.5 µm.

4. Faktori, kas ietekmē liešanas virsmas apdari

Vaska rakstu kvalitāte

Vaska sastāvs un virsmas tekstūra

• Vaska sastāvs: Parafīns, mikrokristālisks vasks, un polimēru maisījumi nosaka elastību, kušanas punkts, un saraušanās.
  Augstākās kvalitātes vaska sastāvi ietver mikropildvielas (polistirola krelles) lai samazinātu saraušanos un uzlabotu virsmas gludumu.
• Pattern Injection Variables: Pelējuma temperatūra, injekcijas spiediens, dzesēšanas laiks, un matricas kvalitāte ietekmē modeļa precizitāti.
  Pulēta presforma (~spoguļa apdare) pārnes zemu raupjumu uz vasku (~Ra 0,2–0,4 µm). Nestandarta presformas pulēšana var radīt vājas ežektora tapu pēdas vai metināšanas līnijas, kas nospiež uz korpusa.

Modeļu ražošanas metodes (Iesmidzināšanas formēšana vs. 3D drukāšana)

• Parastā iesmidzināšanas formēšana: Ražas uniforma, ļoti atkārtojami virsmas raksti, ja presformas ir labi uzturētas.
• 3D-drukāti polimēru raksti (Binder Jet, SLA): Iespējojiet ātras ģeometrijas izmaiņas bez tērauda instrumentiem.
  Tipisks apdrukas raupjums (~Ra 1,0–2,5 µm) tulko tieši apvalkā, bieži vien ir nepieciešama papildu izlīdzināšana (Piem., iemērcot smalkā putriņā vai uzklājot kontrolētu vaska pārklājumu).

Shell veidņu sastāvs un pielietojums

Primārais un rezerves pārklājums: Graudu lielums, Līmējošie līdzekļi

• Primārais pārklājums ("Apmetums"): Smalki ugunsizturīgi (20–35 µm silīcija dioksīds vai cirkons). Smalkāki graudi rada mazāku liešanas raupjumu (Ra 0,8–1,2 µm).
  Rupjāki graudi (75-150 µm) Ra 2–3 µm, bet uzlabo siltuma triecienizturību augstas temperatūras sakausējumiem.
• Saistošā virca: Koloidālais silīcija dioksīds, etilsilikāts, vai cirkona sola saistvielas; viskozitāte un cietvielu saturs ietekmē vircas "izslapināšanu" uz raksta.
  Vienmērīgs pārklājums bez caurumiem ir ļoti svarīgs, lai izvairītos no lokāliem raupjuma kāpumiem.
• Dublējiet "Stucco" slāņus: Daļiņu izmēra palielināšana (100-200 µm) ar katru slāni maina virsmas precizitāti pret apvalka izturību; vinila vai ugunsizturīgās saistvielas ietekmē saraušanos un saķeri.

Apvalka slāņu skaits un biezums

• Plānas čaulas (4– 6 kārtas, 6-8 mm): Raža mazāka biezuma variācija (< ±0,2 mm) un smalkākas detaļas, bet riskē apvalka plaisāšanu attīrīšanas laikā. Tipisks liešanas raupjums: Ra 0,8–1,2 µm.
• Biezākas čaulas (8– 12 kārtas, 10-15 mm): Izturīgāks lieliem vai eksotermiskiem sakausējumiem, taču var radīt nelielus "izdrukas" efektus, nedaudz palielinoša apmetuma tekstūra čaulas lieces dēļ.
  Kā-lējuma raupjums: Ra 1,2–1,6 µm.

Devasksācijas ietekme uz apvalka integritāti

• Tvaika autoklāvs Devasks: Ātra vaska evakuācija var izraisīt termisku stresu agrīnos apvalka slāņos, radot mikroplaisas, kas nospiež uz virsmas.
  Kontrolēts rampas ātrums un īsāki cikli (2– 4 min) mazināt defektus.
• Krāsns Devasks: Lēnāka izdegšana (6–10 h rampa līdz 873–923 K) samazina stresu, bet patērē vairāk laika, pieaugošās izmaksas.
• Ietekme uz apdari: Saplaisājusi čaulas iekšējā virsma var nogulsnēt smalkas ugunsizturīgas šļakatas uz liešanas virsmas, paaugstinot raupjumu (Piem., Ra lec no 1.0 µm līdz 1.5 µm).

Devaskošana un priekšsildīšana

Vaska termiskās izplešanās un apvalka plaisāšanas risks

• Vaska izplešanās koeficients (~800 × 10⁻⁶ /°C) vs. Keramikas apvalks (~6 × 10⁻⁶ /°C): Diferenciālā izplešanās tvaika atsvaidzināšanas laikā var saplaisāt apvalku, ja ventilācija nav pietiekama.
• Ventilācijas konfigurācijas: Pareiza ventilācijas atveru novietošana (koka galotne, tuvu daļai plānas sadaļas) ļauj vaskam izplūst, neradot spiedienu iekšpusē.
• Virsmas apdares ietekme: Plaisas, kas paliek nekontrolētas, metāla ieliešanas laikā nogulsnē “apmetuma putekļus”., izraisot lokālus raupjus plankumus (Ra > 2 µm).

Kontrolēta izdegšana, lai samazinātu apvalka defektus

• Ramp-Soak profili: Lēna rampa (50 °C/h) līdz 500 ° C, pēc tam turiet 2–4 stundas, lai pilnībā noņemtu saistvielu un vasku.
• Vakuuma vai izdegšanas krāsnis: Pazemināta spiediena vide pazemina vaska sadalīšanās temperatūru, termiskā šoka samazināšana. Korpusa integritāte tiek saglabāta, uzlabo virsmas precizitāti.

Kausēšanas un liešanas parametri

Kušanas temperatūra, Pārkarsts, un plūstamība

• Pārkarsts (+20 ° C līdz +50 °C šķidrums augstāk): Nodrošina plūstamību, samazina aukstos šāvienus.
  Lai arī, pārmērīga pārkaršana (> +75 ° C) veicina gāzes savākšanu un oksīdu aizvadīšanu, kas noved pie apakšvirsmas raupjuma.
• Sakausējuma viskozitātes izmaiņas:

• • Alumīnija sakausējumi: Zemākas kušanas temperatūras (660-750 °C), augsta plūstamība; kā lietie Ra ~1,0 µm.
  • Niķeļa supersakausējumi: Izkausē 1350–1450 °C temperatūrā; zemāka plūstamība, virsmas atdzišanas risks, kas izraisa nelielu viļņošanos (Ra 1,6–2,5 µm).

• Fluxing un degazēšana: Rotācijas degazētāju vai plūsmas piedevu izmantošana samazina izšķīdušā ūdeņraža daudzumu (Al: ~0,66 ml H₂/100 g at 700 ° C), līdz minimumam samazinot mikroporainību, kas var ietekmēt uztverto virsmas raupjumu.

Ieliešanas ātruma un turbulences kontrole

• Laminārs vs. Turbulentā plūsma: Lamināra pildījums (< 1 m/s) novērš oksīdu iesprūšanu. Dobiem vai sarežģītiem lējumiem, kontrolēti vārti ar keramikas filtriem (25-50 µm) vēl vairāk izlīdzina plūsmu.
• Liešanas paņēmieni:

• • Apakšējais ielej: Samazina virsmas turbulenci; priekšroka tiek dota plānsienu kosmosa lējumiem.
  • Top For: Oksīdu vētru risks; caurteces aizbāžņu izmantošana palīdz regulēt plūsmu.

• Virsmas ietekme: Turbulence rada oksīdu ieslēgumus, kas pielīp pie dobuma sienas, izraisot mikroraupjumus (Ra tapas > 3 µm lokalizētās zonās).

Cietināšana un dzesēšana

Korpusa siltumvadītspēja un dzesēšanas ātrums

• Korpusa materiālu termiskā difūzija: Koloidālie silīcija dioksīda apvalki (~0,4 W/m·K) atdzesē lēnāk nekā cirkona apvalki (~1,0 W/m·K).
  Lēnāka dzesēšana veicina smalkāku dendrītu struktūru ar vienmērīgākām graudu robežām (~Ra 1–1,2 µm) pret rupjāku struktūru (Ra 1,5–2,0 µm).
• Sprū atrašanās vieta un drebuļi: Stratēģiski novietoti drebuļi (varš vai tērauds) samazināt karstos punktus, virsmas viļņošanās mazināšanās nevienmērīgas saraušanās dēļ.

Karstie punkti un virsmas viļņošanās

• Eksotermiski serdeņi lielos šķērsgriezumos: Vietējie karstie punkti var aizkavēt sacietēšanu, radot smalkas virsmas "apelsīna mizas" tekstūras, kad blakus esošās plānākas daļas agrāk sacietē.
• Mazināšana: Lai kontrolētu vietējo sacietēšanas laiku, izmantojiet izolējošus padeves vai aukstumus. Nodrošina vienmērīgu graudu augšanu, saglabājot virsmas apdari < Ra 1.0 µm kritiskajās zonās.

Apvalku noņemšana un tīrīšana

Mehāniskais apvalks nokauts vs. Ķīmiskā noņemšana

• Mehāniskais nokauts: Vibrējošā kalšana pārrauj apvalku, bet var iestrādāt smalkas ugunsizturīgas skaidas metāla virsmā.
  Minimālais vibrācijas spēks samazina iegulšanu, iegūstot pēcnokauta Ra ~ 1,0–1,5 µm.
• Ķīmiskā noņemšana (Kausētās sāls vannas, Skābie šķīdumi): Izšķīdina silīcija dioksīda matricu bez mehāniska spēka, parasti saglabā labāku virsmu (Ra 0,8–1,2 µm) bet prasa stingrus skābes apstrādes un iznīcināšanas protokolus.

Atlikušo ugunsizturīgo daļiņu noņemšana (Šāvienu spridzināšana, Ultraskaņa)

• Šāvienu spridzināšana: Izmantojot stikla krelles (200-400 µm) kontrolētā spiedienā (30-50 psi) noņem atlikušās daļiņas un vieglā oksīda zvīņas, rafinēšanas virsma līdz Ra 0,8–1,0 µm.
  Pārmērīga spridzināšana var izraisīt virsmas lobīšanos, mainot mikrotopogrāfiju (Ra ~1,2 µm).
• Ultraskaņas tīrīšana: Kavitācija ūdens mazgāšanas līdzekļa šķīdumos noņem smalkus putekļus, nemainot mikro formu.
  Parasti izmanto medicīniskiem vai kosmosa lējumiem, kur ir minimāls raupjums (<Ra 0.8 µm) ir kritisks.

5. Materiālu un sakausējumu apsvērumi

Sakausējumu ķīmijas ietekme uz virsmas oksīdiem un mikrostruktūru

• Alumīnija sakausējumi (A356, A380): Ātra oksidēšanās veido stabilu plēvi; as-cast graudu robežas atstāj minimālu izciļņu. Ra sasniedzams 0,8–1,2 µm.
• Nerūsējoši tēraudi (316Lukturis, 17-4 Ph): Ieliešanas laikā veidojas pasīvais Cr₂O3 slānis; mikrostruktūra (ferīts vs. austenīta attiecība) ietekmē "virsmas slīpēšanu". Ra parasti 1,2–1,6 µm.
• Niķeļa supersakausējumi (Neiebilstība 718): Mazāk šķidruma, reaktīvāks; supersakausējuma oksīds pielīp biezāk, un apvalka sakausējuma reakcija var izraisīt Ni “pārklāšanos” uz apvalka saskarnes.
  Kontrolēti čaumalu sastāvi samazina Ra līdz 1,6–2,0 µm.
• Sakausējumi uz kobalta bāzes (CoCrMo): Grūtāk, zemāka liešanas plūstamība; virsmas apdare bieži ~ Ra 1,5–2,0 µm, ja vien ieguldījumu apvalkā nav izmantots cirkons/mullīts ar smalkiem graudiem.

Parastie sakausējumi un to tipiskā liešanas apdare

Graudu struktūra un saraušanās ietekme uz virsmas tekstūru

• Virziena sacietēšana: To kontrolē apvalka biezums un aukstums, lai sasniegtu vienmērīgu graudu izmēru (<50 µm) pie virsmas. Smalkāki graudi rada gludākas virsmas.
• Saraušanās stāvvadi un karstie punkti: Nevienmērīga sacietēšana var radīt nelielas ieliektas “izlietnes pēdas” vai “bedrītes” smagu posmu tuvumā.
  Pareizas norobežojošās un izolējošās uzmavas mazina lokālos izliekumus, kas traucē virsmas integritāti (saglabājot Ra variāciju < 0.3 µm pāri daļai).

6. Virsmas apstrāde pēc liešanas

Pat vislabākajai liešanas apdarei bieži ir nepieciešami sekundāri procesi, lai tie atbilstu stingrām specifikācijām. Tālāk ir norādītas visizplatītākās apstrādes pēc liešanas un to ietekme uz virsmas apdari.

Slīpēšana un apstrāde

• Instrumenti & Parametri:

• • Volframa karbīds & CBN ieliktņi tēraudiem un supersakausējumiem; volframa karbīda instrumenti alumīnijam.
  • Barības likmes: 0.05–0,15 mm/apgr. pagriešanai; 0.02–0,08 mm/apgr. frēzēšanai; zema plūsma, atlasot Ra < 0.4 µm.
  • Griešanas ātrums:

• • • Alumīnijs: 500-1000 m/me (finiša piespēle).
    • Nerūsējošais: 100-200 m/I (finiša piespēle).

• Virsmas integritāte: Nepareizi parametri izraisa pļāpāšanu vai apbūves malu, paaugstinot Ra līdz 1,0–1,5 µm. Optimizēti parametri tiek sasniegti Ra 0,2–0,4 µm.

Abrazīvā strūkla

• Multivides izvēle:

• • Stikla krelles (150-300 µm): Raža gludāka, matēta apdare (Ra 0,8–1,0 µm).
  • Alumīnija oksīda graudi (50-150 µm): Agresīvāks; var noņemt nelielas virsmas bedrītes, bet var kodināt sakausējumus, dod Ra 1,2–1,6 µm.
  • Keramikas krelles (100-200 µm): Līdzsvarota noņemšana un izlīdzināšana; ideāli piemērots nerūsējošajam tēraudam, sasniedzot Ra 0,8–1,2 µm.

• Spiediens & Leņķis: 30–50 psi pie 45°–60° pret virsmu nodrošina vienmērīgu tīrīšanu bez pārmērīgas lobīšanās.

Pulēšana un pulēšana

• Secīgā smilšu progresēšana:

• • Sāciet ar 320–400 graudu (Ra 1,0–1,5 µm) → 600–800 smilšu (Ra 0,4–0,6 µm) → 1200–2000 smiltis (Ra 0,1–0,2 µm).

• Pulēšanas savienojumi:

• • Alumīnija oksīda pasta (0.3 µm) gala finišam.
  • Dimanta virca (0.1-0,05 µm) spoguļa virsmai (Ra < 0.05 µm).

• Aprīkojums: Rotējoši pulēšanas riteņi (ieliektām virsmām), vibrācijas pulētāji (sarežģītiem dobumiem).
• Pieteikumi: Rotaslietas, medicīniskie implanti, dekoratīvās sastāvdaļas, kurām nepieciešama spožuma atstarošana.

Ķīmiskā un elektroķīmiskā apdare

• Kodināšana: Skābās vannas (10-20% HCl) noņemt nogulsnes un sub-virsmas oksidāciju. Bīstams un nepieciešama neitralizācija. Tipiska apdare: Ra uzlabo no 1.5 µm līdz ~ 1,0 µm.
• Pasniegšana (nerūsējošajam): Apstrāde ar slāpekļskābi vai citronskābi noņem brīvo dzelzi, uzlabo Cr₂O₃ aizsargslāni; neto Ra samazinājums ~10–15%.
• Elektropolēšana: Anodiskā šķīdināšana fosforskābes/sērskābes elektrolītā.
  Vēlams izlīdzina mikrošķērumus, sasniedzot Ra 0,05–0,2 µm. Izplatīts medicīnā, avi kosmosa, un augstas tīrības pakāpes lietojumiem.

Pārklājumi un pārklājumi

• Pulvera pārklājums: Poliestera vai epoksīda pulveri, sacietē līdz 50–100 µm biezumam. Aizpilda mikroielejas, iegūstot Ra ~ 1,0–1,5 µm uz galīgās virsmas. Lai nodrošinātu saķeri, bieži tiek uzklāti grunti.
• Apšuvumi (Iekšā, Cu, Zn): Bez elektrības niķeļa nogulsnes (~2–5 µm) parasti Ra ir 0,4–0,6 µm. Nepieciešama iepriekšēja pulēšana līdz zemam Ra, lai izvairītos no mikrodefektu palielināšanās.
• Keramikas pārklājumi (DLC, PVD/CVD): Īpaši plāns (< 2 µm) un konformāls. Ideāli, ja Ra < 0.05 µm ir nepieciešami nodiluma vai slīdošām virsmām.

7. Virsmas apdares ietekme uz veiktspēju

Mehāniskās īpašības: Nogurums, Valkāt, Stresa koncentrācija

• Noguruma dzīve: Katrs Ra dubultojums (Piem., no 0.4 µm līdz 0.8 µm) var samazināt noguruma izturību par ~ 5–10%. Asas mikrosmailes darbojas kā plaisu rašanās vietas.
• Nodilums pretestība: Gludākas virsmas (Ra < 0.4 µm) samazinātu bīdāmo kontaktu abrazīvo nodilumu. Rupjāka apdare (Ra > 1.2 µm) lamatas gruveši, paātrinot divu korpusu noberšanos.
• Stresa koncentrēšanās: Mikroiegriezumi no raupjām virsmām koncentrē spriegumu cikliskās slodzes apstākļos.
  Apdare, lai noņemtu >95% mikroasperitātes ir būtiska augsta cikla noguruma daļām (Piem., aviācijas un kosmosa turbīnu korpusi).

Izturība pret koroziju un pārklājuma saķere

• Korozija zem spraugām: Nelīdzenas virsmas var radīt mikroplaisas, kas satur mitrumu vai piesārņotājus, Lokalizētas korozijas paātrināšana. Gludākas virsmas (Ra < 0.8 µm) samazināt šo risku.
• Pārklājuma adhēzija: Noteikti pārklājumi (Piem., fluorpolimēru krāsas) prasa kontrolētu raupjumu (Ra 1,0–1,5 µm) lai panāktu mehānisku bloķēšanu.
  Ja pārāk gluda (Ra < 0.5 µm), ir nepieciešami adhēzijas veicinātāji vai gruntskrāsas.

Izmēru precizitāte un montāžas atbilstība

• Plānās sienas spraugas pielaides: Hidrauliskajās detaļās, izšķirt 0.1 mm atstarpi var aizņemt mikroasperitātes, ja Ra > 1.0 µm.
  Apstrāde vai precīza apvalka vadība nodrošina pareizu klīrensu (Piem., virzuļa/cilindru montāžai nepieciešama Ra < 0.4 µm).
• Blīvēšanas virsmas: Ra < 0.8 µm bieži ir obligāti statiskām blīvējuma virsmām (cauruļu atloki, vārstu sēdekļi); smalkāks Ra < 0.4 µm, kas nepieciešami dinamiskām blīvēm (rotācijas vārpstas).

Estētika un patērētāju uztvere

• Rotaslietas un dekoratīvi priekšmeti: Spoguļu apdare (Ra < 0.05 µm) nodot greznību. Jebkurš mikrodefekts izkropļo gaismas atstarošanu, samazinot uztverto vērtību.
• Arhitektūras aparatūra: Redzamās daļas (durvju rokturi, plāksnes) bieži norādīts Ra < 0.8 µm, lai izturētu aptraipīšanu un saglabātu vienmērīgu izskatu tiešā apgaismojumā.

8. Nozarei specifiskās prasības

Avi kosmosa

• Dzinēja sastāvdaļas (Turbīnu korpusi, Lāpstiņas): Ra ≤ 0.8 µm, lai novērstu aerodinamiskās virsmas nolietošanos un nodrošinātu lamināro plūsmu.
• Strukturālie piederumi: Ra ≤ 1.2 µm pēc liešanas, pēc tam apstrādāts līdz Ra ≤ 0.4 µm nogurumam kritiskām daļām.

Medicīniskās ierīces

• Implanti (Gurnu kāti, Zobu abatmenti): Ra ≤ 0.2 µm, lai samazinātu baktēriju adhēziju; elektropulētas virsmas (Ra 0,05–0,1 µm) arī uzlabo bioloģisko saderību.
• Ķirurģiski instrumenti: Ra ≤ 0.4 µm, lai atvieglotu sterilizāciju un novērstu audu uzkrāšanos.

Autobūves

• Bremžu suporti & Sūkņu korpusi: Ra ≤ 1.6 µm kā lieti; pārošanās virsmas bieži apstrādātas līdz Ra ≤ 0.8 µm pareizai blīvēšanai un nodilumizturībai.
• Estētiskā apdare: Ra ≤ 0.4 µm pēcpulēšana vai pārklājums konsekventam krāsas spīdumam un paneļa integrācijai.

Eļļas & Gāze

• Vārstu ķermeņi, Sūkņa lāpstiņriteņi: As-cast Ra ≤ 1.2 µm; virsmas, kas saskaras ar abrazīviem šķidrumiem, dažreiz tiek apstrādātas ar smilšu strūklu līdz Ra 1,2–1,6 µm, lai uzlabotu izturību pret eroziju.
• Augstspiediena kolektori: Ra ≤ 1.0 µm, lai novērstu mikro noplūdes zem metinājuma pārklājuma vai apšuvuma.

Rotaslietas un māksla

• Skulptūras, Kuloni, Piekariņi: Ra ≤ 0.05 µm spoguļu pulēšanai — bieži tiek panākta ar daudzpakāpju pulēšanu un mikrograudainiem abrazīviem līdzekļiem.
• Antikvāra apdare: Kontrolēta oksidēšanās (patinācija) ar Ra ~ 0,8–1,2 µm, lai akcentētu detaļas.

9. Kvalitātes kontrole un pārbaude

Ienākošā vaska raksta pārbaude

• Vizuāla pārbaude: Meklējiet izlietnes pēdas, zibspuldzes līnijas, vājas ežektora tapas pēdas.
• Profilometrija: Rakstu virsmu izlases veida paraugu ņemšana; pieņemams Ra ≤ 0.4 µm pirms lobīšanas.

Shell kvalitātes audits

• Korpusa biezuma viendabīgums: Ultraskaņas mērīšana kritiskajos posmos; ±0,2 mm pielaide.
• Porainības pārbaudes: Krāsu caurlaide uz maziem liecinieku kuponiem; jebkura > 0.05 mm poras uz primārā slāņa izraisa atkārtotu apstrādi.

Lietās virsmas mērīšana

• Kontaktpersonu vai bezkontakta profilometrija: Izmēriet Ra piecās līdz desmit vietās katrai daļai — kritiskās pazīmes (atloki, blīvējuma virsmas).
• Pieņemšanas kritēriji:

• • Kritiskā aviācijas un kosmosa daļa: Ra ≤ 0.8 µm ± 0.2 µm.
  • Medicīniskie implanti: Ra ≤ 0.2 µm ± 0.05 µm.
  • Vispārējā rūpniecība: Ra ≤ 1.2 µm ± 0.3 µm.

Galīgā pārbaude pēc pēcapstrādes

• 3D Topogrāfijas kartēšana: Lāzerskenēšana visai virsmai; identificē lokalizētus augstus Ra “smailes”.
• Pārklājuma adhēzijas testi: Šķērslūka, novilkšanas testi, lai pārbaudītu krāsas vai pārklājuma veiktspēju noteiktos Ra diapazonos.
• Mikrobilžu analīze: Skenējošā elektronu mikroskopija (KAS) lai apstiprinātu, ka uz kritiskajām virsmām nav mikroplaisu vai iegultu daļiņu.

Statistiskā procesa kontrole (SPC)

• Kontroles diagrammas: Track Ra virs partijām — UCL/LCL iestatīts uz ±1,5 µm ap procesa vidējo vērtību.
• Cp/Cpk analīze: Nodrošināt procesa spēju (Cp ≥ 1.33) galvenajām virsmas iezīmēm.
• Nepārtraukta pilnveidošanās: Pamatcēloņu analīze nekontrolējamiem signāliem (vaska defekti, apvalka plaisas, kušanas temperatūras anomālijas) lai samazinātu variācijas.

10. Izmaksu un ieguvumu analīze

Kompromisi: Apvalka sarežģītība vs. Pēcprocesa darbs

• Premium Shell (Smalki ugunsizturīgi, Papildu mēteļi): Palielina apvalka izmaksas par 10–20 % bet samazina pēcliešanas slīpēšanu/pulēšanu par 30–50 %.
• Pamata apvalks (Rupjāki ugunsizturīgi, Mazāk mēteļu): Samazina čaulas izmaksas par 15 % bet palielina pakārtotās apstrādes izmaksas, lai sasniegtu to pašu apdari — galu galā palielinot kopējās detaļu izmaksas, ja ir nepieciešama plaša pārstrāde.

Salīdzinot Investment Casting un. Apstrāde no Solid

• Plānās sienas, Sarežģītā ģeometrija: Liešana dod gandrīz tīkla formu ar Ra 1.0 µm kā lieti.
  Apstrādei no kaltas sagataves ir nepieciešama ievērojama masas noņemšana; galīgais Ra 0,4–0,8 µm, bet ar 2–3 × materiāla un apstrādes izmaksām.
• Maza apjoma prototipi: 3D-drukāti investīciju modeļi (Ra 2.0 µm) var pēc CNC pēcapstrādes līdz Ra 0.4 µm, līdzsvarojot sagatavošanās laiku un virsmas pielaidi.

Lean stratēģijas: Virsmas pārstrādes samazināšana, izmantojot procesa kontroli

• Pamatcēloņa samazināšana: Pārraugiet kritiskos mainīgos — vaska presformas temperatūru, čaulas telpas mitrums, izliešanas grafiks — lai saglabātu as-cast Ra mērķa ± robežās 0.2 µm.
• Integrētā plānošana: Sadarbīgie dizaina pārskati nodrošina, ka iegrimes leņķi un filejas izvairās no plānām daļām, kurām ir tendence viļņot.
• Moduļu apdares šūnas: Īpašas šūnas spridzināšanai, slīpēšana, un elektropulēšana, lai centralizētu zināšanas un samazinātu mainīgumu, griežot pārstrādes lūžņus 20 %.

11. Jaunās tehnoloģijas un inovācijas

Piedevu ražošana (3D-printed vaska/polimēru raksti)

• Polimēru raksti (SLA, DLP): Piedāvājuma slāņa biezums ~ 25 µm; drukātā veidā Ra 1,2–2,5 µm.
• Virsmas izlīdzināšanas metodes: Tvaika izlīdzināšana (IPA, acetons) samazina Ra līdz ~ 0.8 µm pirms lobīšanas. Samazina vajadzību pēc vairākiem apmetuma slāņiem.

Uzlaboti apvalka materiāli: Nano-SiO₂, Ar sveķiem savienoti apvalki

• Nano-daļiņu vircas: Keramikas soli ar ~ 20 nm daļiņām nodrošina īpaši gludu primāro pārklājumu, sasniedzot sākotnējo Ra 0,3–0,5 µm uz modeļiem.
• Sveķu joni un ceolīta saistvielas: Nodrošiniet labāku zaļo spēku un mazāk tukšumu, līdz minimumam samazinot mikro bedrīšu veidošanos, liets Ra 0,6–0,9 µm supersakausējumos.

Simulācija un digitālais dvīnis virsmas raupjuma prognozēšanai

• Skaitļošanas šķidruma dinamika (CFD): Modelē izkausēta metāla plūsmu, prognozējot reoksidācijas zonas, kas korelē ar vietējiem virsmas defektiem.
• Termiskās sacietēšanas modelēšana: Prognozē vietējos dzesēšanas ātrumus; identificē karstos punktus, kur graudu palielināšanās varētu sabojāt virsmu.
• Digitālās dvīņu atsauksmes: Reāllaika sensora dati (apvalka temp, par liesu, krāsns atmosfēra) tiek ievadīti paredzamajos algoritmos — automatizētās korekcijas saglabā Ra ± robežās 0.1 µm.

Automatizācija Shell Building, Izliešana, un Tīrīšana

• Robotu čaulu iegremdēšanas stacijas: Kontrolējiet vircas aiztures laiku un apmetuma uzklāšanas biezumu ar precizitāti ± 0.05 mm.
• Automatizētās ieliešanas stacijas: Precīzi mērīt kausējuma pārkaršanu un plūsmas ātrumu (± 1 ° C, ± 0.05 m/s), līdz minimumam samazinot turbulenci.
• Ultraskaņas apvalku noņemšana un ultraskaņas tīrīšana: Nodrošiniet konsekventu apvalka izsitumu un ugunsizturīgo noņemšanu, iegūstot reproducējamu Ra ± 0.1 µm.

12. Secinājums

Investīciju liešanas iezīme ir tā spēja nodrošināt smalkas virsmas detaļas salīdzinājumā ar citiem liešanas procesiem.

Tomēr izcilas virsmas apdares sasniegšana un uzturēšana (Ra ≤ 0.8 µm, vai labāk kritiskām lietojumprogrammām) nepieciešama rūpīga kontrole pār katru soli — no vaska raksta dizaina līdz korpusa veidošanai, liešana, un pēcapstrāde.

Ievērojot labāko praksi — stingru pārbaudi, procesu standartizācija, un uz sadarbību vērsts dizains — ražotāji var piegādāt investīcijas komponentus ar prognozējamu,

augstas kvalitātes virsmas apdare, kas atbilst mehāniskai, funkcionāls, un estētiskās prasības kosmosa jomā, medicīnisks, autobūves, un tālāk.

Gaidāms, nepārtraukti jauninājumi materiālu jomā, automatizācija, un digitālie dvīņi paaugstinās latiņu, Ļaujot ieguldījumu atlasei palikt par labāko izvēli smalki detalizētai informācijai, augstākās kvalitātes komponenti.

 

DEZE sniedz augstas kvalitātes investīciju liešanas pakalpojumus

Šis ir investīciju atlases priekšgalā, nodrošinot nepārspējamu precizitāti un konsekvenci misijai kritiskiem lietojumiem.

Ar bezkompromisa apņemšanos nodrošināt kvalitāti, mēs pārveidojam sarežģītus dizainus nevainojamos komponentos, kas pārsniedz nozares standartus izmēru precizitātes ziņā, virsmas integritāte, un mehāniskā veiktspēja.

Mūsu zināšanas sniedz klientiem iespēju kosmosa jomā, autobūves, medicīnisks, un enerģētikas nozarēm brīvi ieviest jauninājumus — pārliecināti, ka katrs lējums iemieso savā klasē labāko uzticamību, atkārtojamība, un izmaksu efektivitāte.

Nepārtraukti ieguldot progresīvos materiālos, uz datiem balstīta kvalitātes nodrošināšana, un sadarbības inženiertehniskais atbalsts,

Šis dod partneriem iespēju paātrināt produktu izstrādi, samazināt risku, un sasniegt izcilu funkcionalitāti savos prasīgākajos projektos.