1. Ievads
Lost-vasks (investīcijas) liešana tiek novērtēts par spēju reproducēt smalkas detaļas, plānas sekcijas un sarežģīta ģeometrija ar izcilu virsmas apdari un salīdzinoši stingrām pielaidēm.
Konsekventu rezultātu sasniegšana nav saistīta tikai ar ģeometriju vai iekārtas iestatījumiem — tā būtībā ir materiālu problēma.
Vaska maisījums, investīciju ķīmija, ugunsizturīgie agregāti, kodola sastāvs, tīģeļa un sakausējuma ķīmija termiski mijiedarbojas, ķīmiski un mehāniski atvasināšanas laikā, izdegšana un metāla injekcija.
Pareizo materiālu izvēle katram posmam ir atšķirība starp augstas ražības ražošanu un atkārtotu pārstrādi.
2. Pārskats par zaudētā vaska liešanas darbplūsmu
Galvenie posmi un iesaistītie primārie materiālie elementi:
- Rakstu veidošana (vasks) — raksta vasks vai iesmidzināmā termoplastika; vārtu/vaska spru sistēmas.
- Montāža & vārtiem — vaska stieņi (nepatiess), pamatnes plāksnes.
- Korpusa uzbūve (investīcijas) — virca (saistviela + smalks ugunsizturīgs), apmetuma / pildvielu pārklājumi.
- Žāvēšana / atvaskošana — organiskā raksta noņemšana ar tvaiku/autoklāvu vai krāsni.
- Izdegšana / čaulas aglomerāts — kontrolēta rampa, lai oksidētu/sadedzinātu atlikušās organiskās vielas un čaulas saķepināšana līdz vajadzīgajai stiprībai.
- Kušana & izliešana — tīģeļa materiāls plus atmosfēra (gaiss/inerts/vakuums) un izliešanas sistēma (smagums / centrbēdzes / tukšs).
- Dzesēšana & čaumalu noņemšana — mehāniska vai ķīmiska apvalka noņemšana; apdare.
Katrā posmā tiek izmantotas dažādas materiālu grupas, kas optimizētas temperatūrai, ķīmija, un mehāniskās slodzes šajā posmā.
3. Vasks & raksta materiāli
Funkcijas: nēsāt ģeometriju, noteikt virsmas apdari, un nodrošina paredzamu paplašināšanos korpusa veidošanas laikā.
Parastais vasks / rakstu materiālu ģimenes
| Materiāls / Ģimene | Tipisks sastāvs | Tipiska kušana / mīkstināšanas diapazons (° C) | Tipiska lineāra saraušanās (kā ražots) | Tipiski atlikušie pelni pēc izdegšanas | Vislabāk izmantot / piezīmes |
| Ar parafīnu bagāts injekcijas vasks | Parafīns + mazs modifikators | 45-70 °C | ~0,2–0,5% | 0.05–0,2 masas % | Zemas izmaksas, laba apdare; trausls, ja tīrs — parasti sablenderēts. |
| Mikrokristāliskā vaska maisījumi | Mikrokristālisks vasks + parafīns + lipinātāji | 60-95 °C | ~0,1–0,3% | ≤0,1 masas % (ja formula ar zemu pelnu saturu) | Uzlabota stingrība un kohēzija; vēlams sarežģītiem mezgliem. |
| Rakstu vasks (inženierijas maisījumi) | Parafīns + mikrokristālisks + polimēri (PE, EVA) + stabilizatori | 55-95 °C | ~0,10–0,35% | ≤0,05–0,1 masas % | Standarta liešanas raksta vasks: noregulēta plūsma, sarauties un pelnīt. |
Bišu vasks / dabīgie vaska maisījumi |
Bišu vasks + modifikatori | 60-65 °C (bišu vasks) | ~0,2–0,6% | ≤0,1–0,3% | Labs virsmas spīdums; izmanto mazās/ar rokām darinātās daļās; mainīgie pelni. |
| Karsti kausēti termoplastiskie raksti | Termoplastiskie elastomēri / poliolefīni | 120-200 °C (atkarībā no polimēra) | mainīgs | ļoti maz pelnu, ja polimērs sadeg tīri | Izmanto īpašiem modeļiem; zemāka vadāmības šļūde, bet nepieciešama lielāka atvasināšanas enerģija. |
| 3D-printēti liejamie sveķi (SLA/DLP) | Fotopolimēru sveķi, kas paredzēti izdegšanai | stiklojuma pāreja ~50–120 °C; sadalīšanās 200–600 °C | atkarīgs no sveķiem; bieži ~0,2–0,5% | 0.1–0,5% (atkarīgi no sveķiem) | Lieliska ģeometrijas brīvība; lai izvairītos no atliekām, ir nepieciešami stingri attīrīšanas/sadedzināšanas protokoli. |
Galvenās īpašības un to nozīme
- Plūsmas spēja injekcijām: ietekmē pildījuma un vārtu kvalitāti.
- Saraušanās & termiskā izplešanās: ir jāatbilst ieguldījumu izplešanās raksturlielumiem, lai izvairītos no apvalka plaisāšanas vai izmēru kļūdas.
- Pelnu saturs: zems aizturētais ogleklis/pelni izdegšanas laikā samazina čaulas-metāla reakcijas.
- Izturība & nogurums: modeļiem ir jāiztur apstrāde un apvalka rotācija bez kropļojumiem.
Praktiski skaitļi & piezīmes
- Tipiska vaska injekcijas saraušanās: ~0,1–0,4% lineārs atkarībā no vaska un temperatūras kontroles.
- Izmantot zemu pelnu saturs augstas precizitātes juvelierizstrādājumu un reaktīvo sakausējumu preparāti.
4. Ieguldījums (ugunsizturīgs) sistēmas — veidi un atlases kritēriji
Investīcijas = saistviela + ugunsizturīgs pulveris. Izvēli nosaka maksimālā metāla liešanas temperatūra, nepieciešamā virsmas apdare, termiskās izplešanās kontrole, un izturība pret reakciju ar kausētu metālu.
Galvenās investīciju ģimenes
- Ieguldījumi ar ģipsi (uz ģipša bāzes)
-
- Izmantot: rotaslietas un zemas kušanas sakausējumi (zelts, sudraba, ala) kur liešanas temps < ~1000 °C.
- Priekšrocības: lieliska virsmas apdare, zema caurlaidība (piemērots smalkām detaļām).
- Ierobežojumi: slikta izturība virs ≈1000 °C; sadalās un mīkstina — nav piemērots tēraudiem vai augstas temperatūras sakausējumiem.
- Ar fosfātu saistītie ieguldījumi (Piem., nātrija vai magnija fosfāts)
-
- Izmantot: augstas temperatūras sakausējumi (nerūsējoši tēraudi, niķeļa sakausējumi) un lietojumiem, kuriem nepieciešama lielāka ugunsizturība līdz ~1500 °C.
- Priekšrocības: lielāka karstuma izturība, labāka izturība pret metālu reakciju un plaisāšanu.
- Ierobežojumi: dažos preparātos ir sliktāks virsmas pulējums, salīdzinot ar ģipsi; sarežģītāka sajaukšana.
- Silīcija dioksīds / saistīts ar koloidālo silīcija dioksīdu (alumīnija oksīda/silīcija dioksīda maisījumi)
-
- Izmantot: precīzas detaļas plašā temperatūras diapazonā; pielāgojams ar cirkona vai alumīnija oksīda piedevām.
- Priekšrocības: laba augstas temperatūras stabilitāte, smalka virsmas apdare.
- Ierobežojumi: termiskās izplešanās un sacietēšanas laika kontrole ir ļoti svarīga.
- Cirkons / alumīnija oksīds (oksīds) pastiprinātas investīcijas
-
- Izmantot: reaktīvie sakausējumi (titāns, augstas temperatūras niķeļa sakausējumi) — samazina metālu investīciju reakciju.
- Priekšrocības: ļoti augsta ugunsizturība, zema reaģētspēja ar aktīviem metāliem.
- Ierobežojumi: ievērojami augstākas izmaksas; dažos gadījumos samazināta pulēšana.
Investīciju atlases kontrolsaraksts
- Maksimālā izliešanas temperatūra (izvēlieties ieguldījumu, kura vērtība ir augstāka par kušanas temperatūru + drošības rezerve).
- Vēlamā virsmas apdare (Ra mērķis).
- Termiskās izplešanās saskaņošana — nobīde, lai kompensētu vaska izplešanos un metāla saraušanos.
- Caurlaidība & izturība — izturēt liešanas spiedienu un centrbēdzes/vakuuma slodzi.
- Ķīmiskā reaktivitāte — īpaši reaktīviem metāliem (No, Mg, Al).
5. Apmetums, pārklājumi un čaulu celtniecības materiāli
Apvalki tiek būvēti, mainot vircas dips un apmetums (rupjāki ugunsizturīgi graudi). Materiāli un daļiņu izmēri kontrolē apvalka biezumu, caurlaidība un mehāniskā izturība.
- Virca: investīciju saistviela + smalks ugunsizturīgs (parasti 1–10 µm) noberzēšanai un smalkas virsmas atveidošanai.
- Apmetums: rupjākas silīcija/cikrona/alumīnija oksīda daļiņas (20-200 µm) kas veido ķermeņa biezumu.
- Pārklājumi / mazgā: specializētas virskārtas (Piem., bagāts ar alumīnija oksīdu vai cirkonu) rīkoties kā barjeras slāņi reaktīviem sakausējumiem un lai uzlabotu raksta smalkumu vai samazinātu metāla ieguldījumu reakciju.
Atlases padomi
- Izmantot a Cirkona/alumīnija barjeras mazgāšana titānam un reaktīviem sakausējumiem, lai samazinātu alfa korpusa un ķīmisko reakciju.
- Ierobežojiet apmetuma daļiņu izmēru gala slāņos, lai sasniegtu nepieciešamo virsmas pulēšanu.
6. Serdes un serdeņu materiāli (pastāvīgs & šķīstošs)
Serdeņi rada iekšējos tukšumus. vaska liešanas lietojumi:
- Keramika (ugunsizturīgs) serdeņi - silīcija dioksīds, cirkons, alumīnija oksīda bāzes; ķīmiski saistīti (sveķi vai nātrija silikāts) vai saķepināti.
- Šķīstošs (sāls, vasks) serdeņi — sāls serdeņi, kas izskaloti pēc liešanas sarežģītiem iekšējiem kanāliem, kur keramikas serdeņi ir nepraktiski.
- Hibrīdie serdeņi — keramikas serdeņi, kas ietverti ieguldījumu apvalkā, lai izturētu atvaskošanu un izdegšanu.
Galvenās īpašības
- Izturība čaulas temperatūrā lai pārdzīvotu pārvietošanos un izdegšanu.
- Saderība ar investīciju paplašināšanu (zaļā stipruma un saķepināšanas uzvedības saskaņošana).
- Caurlaidība lai izliešanas laikā izplūstu gāzes.
7. Tīģeļi, liešanas sistēmas & instrumentu materiāli
Tīģeļa un liešanas materiālu izvēle ir atkarīga no sakausējumu ķīmija, kušanas temperatūra, un reaktivitāte.
Parastie tīģeļu materiāli
- Grafīts / oglekļa tīģeļi: plaši izmanto vara, bronza, misiņš, un daudzi krāsaino metālu sakausējumi. Priekšrocības: Lieliska siltumvadītspēja, lēti.
Ierobežojumi: reaģē ar dažiem kausējumiem (Piem., titāns) un dažiem sakausējumiem nevar izmantot oksidējošā atmosfērā. - Alumīnija oksīds (Al₂O3) tīģeļi: ķīmiski inerts daudziem sakausējumiem un lietojams augstākā temperatūrā.
- Cirkonija tīģeļi: ļoti ugunsizturīgs un ķīmiski izturīgs — izmanto reaktīviem sakausējumiem (bet dārgāk).
- Silīcija karbīds (SiC)-oderēti tīģeļi: augsta termiskā triecienizturība; piemērots dažiem alumīnija kausējumiem.
- Keramikas-grafīta kompozīti un tīģeļu pārklājumi (oksidācijas barjeras) tiek izmantoti, lai pagarinātu kalpošanas laiku un samazinātu piesārņojumu.
Izliešanas sistēmas
- Gravitācijas liešana - vienkāršākais, izmanto juvelierizstrādājumiem un maza apjoma.
- Centrbēdzes liešana — parasti rotaslietas iespiež metālu smalkās detaļās; ievērojiet palielinātu pelējuma un metāla spriegumu.
- Ar vakuuma palīdzību / vakuuma ielej — samazina gāzes aizķeršanos un nodrošina reaktīvu metāla liešanu pazeminātā spiedienā.
- Vakuuma indukcijas kausēšana (VIM) un vakuuma patērējamo elektrodu kausēšana (Mūsu) — augstas tīrības pakāpes supersakausējumiem un reaktīviem metāliem, piemēram, titānam.
Svarīgi: reaktīviem vai augstas temperatūras sakausējumiem (titāns, niķeļa supersakausējumi), izmantojiet vakuuma vai inertās gāzes kausēšanu un tīģeļus/pārklājumus, kas novērš piesārņojumu, un pārliecinieties, ka izliešanas sistēma ir saderīga ar metālu (Piem., centrbēdzes vakuumā).
8. Metāli un sakausējumi parasti tiek izlieti investīciju procesā
Lost-wax Casting var apstrādāt plašu sakausējumu spektru. Tipiskas kategorijas, reprezentatīvi kušanas punkti (° C) un inženiertehniskās piezīmes:
Piezīme: Norādītie kušanas punkti ir tīriem elementiem vai indikatīviem sakausējumu diapazoniem. Precīzai procesa kontrolei vienmēr izmantojiet ražotāja sniegtos kausēšanas/sacietēšanas datus.
| Sakausējuma kategorija | Reprezentatīvie sakausējumi | Apm. izkausēt / uzglabāšanai (° C) | Praktiskas piezīmes |
| Dārgmetāli | Zelts (Au), Sudrabs (Ag), Platīns (Pt) | Au: 1,064° C, Ag: 962° C, Pt: 1,768° C | Rotaslietas & augstvērtīgas detaļas; dārgmetāliem ir nepieciešami zema pelnu satura vaska un ģipša ieguldījumi smalkai apdarei; Pt ir nepieciešami ļoti augstas temperatūras ieguldījumi vai tīģelis. |
| Bronza / Vara sakausējumi | Ar-Sn (bronza), Cu-Zn (misiņš), Cu sakausējumi | 900–1080°C (atkarīgs no sakausējuma) | Laba plūstamība; var ieliet standarta fosfāta vai silīcija dioksīda ieguldījumos; skatīties, vai neveidojas oksīds un sārņi. |
| Alumīnijs sakausējumi | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Ātra sacietēšana; nepieciešami īpaši ieguldījumi; reaģē uz oglekli/grafītu augstā temperatūrā — izmantojiet atbilstošus tīģeļus/pārklājumus. |
Tērauds & nerūsējošs |
400/300 sērija nerūsējošā tērauda, tēraudi | ~1420–1500°C (ciets/šķidrums atšķiras) | Nepieciešami ieguldījumi ar fosfātu vai augstu alumīnija oksīda saturu; augstākas ieliešanas temperatūras → nepieciešams spēcīgs apvalks un inerta/kontrolēta atmosfēra, lai izvairītos no oksidēšanās un reakcijām. |
| Niķeļa sakausējumi / supersakausējumi | Neiebilstība, Hastelloy ģimenes | ~1350–1500°C+ | Augsta ieliešanas temperatūra un stingra kontrole — parasti vakuums vai kontrolēta atmosfēras kausēšana; investējiet ar cirkonija/alumīnija oksīda maisījumiem. |
| Titāns & Ti-sakausējumi | Ti-6Al-4V | ~1650–1700°C (kušanas temperatūra ≈1 668°C) | Ārkārtīgi reaģējošs; ieguldījumam jābūt cirkonija/alumīnija oksīdam un liešanai vakuumā vai inertā atmosfērā (argons). Nepieciešami speciāli tīģeļi/aprīkojums; alfa burtu veidošanās ir risks. |
| Zamac / Cinka lietie sakausējumi (reti investīcijās) | Slodzes | ~380–420°C | Zema temp; parasti die cast vietā, bet iespējams specializētiem ieguldījumu veidiem. |
Praktisks liešanas temperatūras noteikums: Ielešanas temperatūra bieži ir 20-250°C virs šķidrums atkarībā no sakausējuma un procesa, lai nodrošinātu piepildījumu un kompensētu siltuma zudumus (pārbaudiet sakausējuma datu lapu).
9. Liešanas atmosfēras, reakcijas & aizsardzības pasākumi
Reaktīvie sakausējumi (Al, No, Mg) un augstas temperatūras kausēšanai nepieciešama rūpīga atmosfēras un apvalka ķīmiskās kontroles kontrole:
- Oksidācija: notiek gaisā → uz kausējuma virsmas veidojas oksīda plēves un tiek iesprostoti kā ieslēgumi. Izmantot inerta atmosfēra (argons) vai tukšs kausē kritiskajiem sakausējumiem.
- Metāla investīciju ķīmiskā reakcija: silīcija dioksīds un citi oksīdi investīcijās var reaģēt ar izkausētu metālu, veidojot trauslus reakcijas slāņus (piemērs: alfa korpuss uz titāna).
Barjeru mazgāšana un ar cirkonu/alumīnija oksīdu bagātas virskārtas samazināt mijiedarbību. - Oglekļa savākšana/degazēšana: ogleklis no vaska/investīciju sadalīšanās var pāriet kausējumā; atbilstoša izdegšana un nosmelšana/filtrēšana samazina piesārņojumu.
- Ūdeņraža savācējs (krāsaino metālu kausējumi): izraisa gāzes porainību. Samazināt, degazējot kausējumus (argona attīrīšana, rotējošie degazatori) un saglabājot ieguldījumus sausus.
Aizsardzības soļi
- Izmantot barjeras pārklājumi reaktīviem metāliem.
- Izmantot vakuums vai inerta gāze kausēšanas un liešanas sistēmas, ja norādīts.
- Filtrēšana (keramikas filtri) lai izliešanas laikā noņemtu ieslēgumus un oksīdus.
- Kontrolējiet mitrumu un izvairieties no slapjiem ieguldījumiem — ūdens tvaiki izliešanas laikā strauji izplešas un izraisa apvalka bojājumus.
10. Atslogošana, izdegšana un čaulas uzsildīšana — materiāli & temperatūra
Šie trīs procesa posmi noņem organisko rakstu materiālu, pabeigt saistvielas izdegšanu un saķepināt čaulu, lai tam būtu mehāniskā izturība un termiskais stāvoklis, kas nepieciešams, lai izturētu liešanu.
Materiālu saderība (investīciju veids, barjeras mēteļi, pamata ķīmija) un stingra temperatūras kontrole ir kritiska — kļūdas šeit izraisa apvalka plaisāšanu, gāzes porainība, metāla apvalka reakcijas un nepareizi izmēri.
Atslogošana — metodes, tipiskie parametri un atlases norādījumi
| Metode | Tipiskā temp (° C) | Tipisks laiks | Tipiska vaska noņemšanas efektivitāte | Vislabākais priekš / Saderība | Pros / Mīnusi |
| Tvaika / Autoklāvs | 100–130 | 20-90 min (atkarīgs no masas & vārtiem) | 95-99% | Ūdens stikls / silīcija-sol čaulas; lieli mezgli | Ātri, maigs pret apvalku; jākontrolē kondensāts & ventilāciju, lai izvairītos no tvaika spiediena bojājumiem |
| Šķīdinātājs (ķīmisks) devasks | šķīdinātāja vanna 40–80 (atkarīgi no šķīdinātāja) | 1–4 h (plus žāvēšana) | 97-99% | Mazs, sarežģītas juvelierizstrādājumu čaulas vai SLA lējumi | Ļoti tīra noņemšana; nepieciešama apstrāde ar šķīdinātāju, žāvēšanas posms un vides kontrole |
| Termisks (krāsns) devasks / zibspuldze | 180–350 (iepriekš sadedzināt) | 0.5-3h | 90-98% | Augstas temperatūras investīcijas (fosfāts, alumīnija oksīds) un daļas, kur tvaiks nav ieteicams | Vienkāršs aprīkojums; jākontrolē rampa un ventilācija, lai izvairītos no plaisāšanas |
| Zibspuldze/kombinācija (tvaika + īsa termiskā apdare) | tvaiks, tad 200–300 | tvaiks 20-60 + termiskais 0,5-2 h | 98-99% | Lielākā daļa ražošanas čaulu | Labs kompromiss — noņem vasku, pēc tam tīri sadedzina atlikumus |
Izdegšana (saistvielas izdegšana, organiskā noņemšana un saķepināšana)
Mērķis: oksidēt un noņemt atlikušās organiskās vielas/pelnus, pilnīgas saistvielu reakcijas, sabiezināt/saķepināt čaumalu līdz vajadzīgajai karstajai stiprībai, un stabilizēt korpusa izmērus.
Vispārējā izdegšanas stratēģija (liešanas prakse):
- Kontrolējama rampa no apkārtējās vides → 200–300 °C pie 0.5-3 °C/min lai lēnām noņemtu gaistošās vielas — turot šeit, tiek novērsta vardarbīga iztvaikošana, kas sabojā čaulas.
- Turpiniet braukt pa rampu līdz starpstāvoklim (300-600 °C) pie 1-5 °C/min, noturēt 0,5–3 h atkarībā no apvalka biezuma, lai sadedzinātu saistvielas un oglekli saturošus atlikumus.
- Pēdējā rampa uz saķepināšanas/noturēšanas temperatūru piemērots ieguldījumam un sakausējumam (skatīt tabulu zemāk) un mērcēt par 1–4 h lai panāktu apvalka stiprību un zemu atlikuma oglekļa daudzumu.
Ieteicamā izdegšana / saķepināšanas temperatūras joslas (tipisks):
| Investīciju ģimene | Tipiska izdegšana / saķepināšanas temp (° C) | Piezīmes / mērķis |
| Līmēts ar ģipsi (ģipsis) | ~450–750 °C | Izmanto sakausējumiem ar zemu kušanas temperatūru (dārgmetāli). Izvairieties >~800 °C — ģipsis dehidrē/vājina. |
| Silīcija dioksīds / koloidālais silīcija dioksīds (nereaktīvās zoles) | 800-1000 °C | Piemērots vispārējiem krāsainiem tēraudiem un dažiem tēraudiem; noregulējiet turēšanu korpusa biezumam. |
| Saistīts ar fosfātu | 900-1200 °C | Tēraudiem, nerūsējošie un Ni bāzes supersakausējumi — nodrošina augstu karstuma izturību un caurlaidību. |
| Cirkons / alumīnija oksīda pastiprinātas investīcijas | 1000-1250+ °C | Reaktīviem sakausējumiem (No) un augsta ieliešanas temperatūra — samazina metālu ieguldījumu reakcijas. |
Korpusa priekšsildīšana — mērķa temperatūras, mērcēšanas laiki un uzraudzība
Mērķis: nogādājiet apvalku līdz stabilam temperatūras sadalījumam tuvu izliešanas temperatūrai, lai (izšķirt) termiskais šoks saskarē ar kausējumu tiek samazināts līdz minimumam, (bārts) apvalks ir pilnībā saķepināts un stiprs, un (c) gāzes izdalīšanās ieliešanas brīdī ir niecīga.
Vispārīgi norādījumi
- Uzkarsē līdz temperatūrai, kas ir zemāka, bet tuvu izliešanas temperatūrai — parasti starp (temperatūrai − 50 ° C) un (temperatūrai − 200 ° C) atkarībā no sakausējuma, čaulas masa un investīcijas.
- Mērcēšanas laiks: 30 min → 3 h atkarībā no apvalka masas un nepieciešamās termiskās vienmērības. Biezākām čaumalām nepieciešama ilgāka mērcēšana.
- Vienveidība: mērķis ±10–25 °C pāri apvalka virsmai; pārbaudiet ar iegultiem termopāriem vai IR termogrāfiju.
Ieteicamais apvalka priekšsildīšanas galds (praktiski):
| Sakausējums / ģimene | Tipiskā izkausētā metāla temp (° C) | Ieteicamā apvalka priekšsildīšana (° C) | Mērcēt / turēt laiku | Atmosfēra & piezīmes |
| Alumīnijs (A356, AlSi sakausējumi) | 610-720 °C | 300-400 °C | 30-90 min | Gaiss vai sauss N₂; nodrošiniet korpusa pilnīgu izžūšanu — alumīnijs augstās temperatūrās reaģē ar brīvo oglekli; saglabāt apvalku zem kausējuma ar ērtu rezervi. |
| Vara / Bronza / Misiņš | 900–1090 °C | 500-700 °C | 30-120 min | Gaiss vai N₂ atkarībā no ieguldījuma; barjeras pārklājumi samazina reakciju un uzlabo apdari. |
| Nerūsējošie tēraudi (Piem., 316Lukturis) | 1450-1550 °C | 600-800 °C | 1-3h | Izmantojiet fosfāta/alumīnija oksīda ieguldījumus; Lai ierobežotu pārmērīgu oksidāciju, apsveriet N2/N2-H₂ vai kontrolētu atmosfēru. |
Niķeļa supersakausējumi (Neiebilstība 718, utc) |
1350-1500 °C | 750-1000 °C | 1–4 h | Izmantojiet augstas temperatūras cirkona/alumīnija oksīda ieguldījumus un vakuuma/inertu kausēšanu; čaumalas priekšsildīšana var tuvoties ieliešanas temperatūrai, lai nodrošinātu vislabāko barošanu. |
| Titāns (Ti-6Al-4V) | 1650-1750 °C | 800-1000 °C (dažas prakses uzsilda tuvāk) | 1–4 h | Nepieciešams vakuums vai inerta atmosfēra; izmantojiet cirkonija barjeras mazgāšanas līdzekļus; apvalku uzkarsē un ielej vakuumā/inertā veidā, lai novērstu alfa-case. |
Zemāk ir kompakts, praktiska problēmu novēršanas tabulas saistīšana izplatīti investīciju liešanas defekti līdz ar materiāliem saistīti pamatcēloņi, diagnostikas pārbaudes, un praktiskie līdzekļi / profilakse.
Izmantojiet to kā veikala grīdas atsauci, izmeklējot darbības — katra rinda ir rakstīta, lai lietuves tehniķis vai inženieris varētu veikt diagnostikas darbības un ātri piemērot labojumus..
Ātra leģenda:INV = investīcijas (apvalks) materiāls/saistviela; vasks = raksta materiāls (vai 3D drukāti sveķi); tīģelis = kausējuma tvertne/oderējums.
| Defekts | Tipiski simptomi | Ar materiāliem saistīti pamatcēloņi | Diagnostikas pārbaudes | Līdzekļi / profilakse (materiāli & process) |
| Apvalka plaisāšana / čaulas izpūšana | Apvalkā redzamas radiālas/lineāras plaisas, apvalka lūzums ieliešanas vai atvasināšanas laikā | Augsta vaska izplešanās salīdzinājumā ar INV izplešanos; slapjš ieguldījums; iesprostots kondensāts; nesaderīga saistviela; pārāk ātrs rampas ātrums | Pārbaudiet apvalka sausumu (masas zudums), pārbaudiet devaska žurnālu, vizuālā plaisu kartēšana; CT/UT pēc ieliešanas, ja ir aizdomas | Lēna attīrīšana un izdegšanas rampa līdz 100–400 °C; nodrošiniet ventilācijas/raudanas atveres; pārslēdzieties uz saderīgu zemas izplešanās vasku; pilnībā izžāvē čaumalas; noregulējiet vircas/apmetuma attiecību; palielināt apvalka biezumu vai mainīt saistvielu mehāniskai izturībai |
| Gāzes porainība (caurumi, caurumiem) | Sfēriski/neregulāri tukšumi bieži vien virsmas vai apakšzemes tuvumā | Ūdeņradis no slapja ieguldījuma; eļļas/šķīdinātāja atlikumi vaskā; slikta kausējuma degazēšana; mitrums apmetumā | Šķērsgriezums, radiogrāfija/rentgens, lai noteiktu poras; mērīt mitrumu (cepeškrāsnī sausa); pelnu tests; kausējuma gāzes analīze vai skābekļa/ūdeņraža monitors | Rūpīgi izžāvē čaumalas; uzlabot atvasinājumu & ilgāka žāvēšana; degas melt (argona rotācijas); vakuuma palīgliešana; izmantojiet zemu pelnu vasku; likvidēt mitru apmetumu un kontrolēt mitrumu |
Virsmas caurumi / lobīšana |
Nelielas virsmas bedres, bieži pa visu virsmu | Smalks atlikušais ogleklis / saistvielas reakcija; slikta gala suspensija/apmetums; investīciju piesārņojums | Bedres morfoloģijas vizuālā/SEM; pelnu satura pārbaude (mērķis ≤0,1 masas % jutīgiem sakausējumiem); pārbaudiet galīgo apmetuma daļiņu izmēru | Izmantojiet smalkāku galīgo apmetuma pārklājumu; uzlabot vircas maisījuma kontroli; pagarināt izdegšanas aizturi, lai samazinātu atlikušo oglekli; izmantojiet barjeras mazgāšanu (cirkons/alumīnija oksīds) reaktīviem sakausējumiem |
| Oksīdu ieslēgumi / sārņu iesprūšana | Izkaisīti tumši ieslēgumi, izdedžu līnijas, virsmas kreveles | Oksīda āda uz kausējuma lēnas liešanas/oksidējošās atmosfēras dēļ; piesārņots tīģelis vai nav plūsmas | Metalogrāfija; filtra/kausa pārbaude; kausējuma virsma vizuāla; filtra aizsērēšana | Izmantojiet keramikas filtrēšanu un nosmelšanu; ja nepieciešams, ielej inertā vai kontrolētā atmosfērā; mainīt tīģeļa oderi vai pārklājumu; stingrāka uzlādes kontrole un plūsma |
Ķīmiskās reakcijas slānis (alfa-case, saskarnes reakcija) |
Trausls oksidēts / reakcijas slānis uz metāla virsmas, slikta mehāniskā virsma | INV ķīmija reaģē ar kausējumu (Ti/Al pret silīcija dioksīdu); oglekļa uzņemšana no saistvielas; skābekļa iekļūšana | Šķērsgriezuma metalogrāfija; reakcijas slāņa dziļuma mērīšana; XRF skābeklim/ogleklim | Izmantojiet cirkona/alumīnija barjeras mazgāšanas slāņus; vakuums/inerta kausēšana & ielej; mainīt ieguldījumus uz sistēmu, kas bagāta ar cirkoniju; samazināt atlikušo oglekli (ilgāka izdegšana) |
| Nepilnīgs aizpildījums / auksts aizveras / nepareizi | Trūkst ģeometrijas, šuves, sapludinātas līnijas, nepilnīgas plānās sekcijas | Slikta sakausējuma plūstamība izvēlētajam ieguldījumam/termiskajai masai; zema ieliešanas temperatūra vai pārmērīgi siltuma zudumi aukstā apvalkā; vaska saraušanās neatbilstība | Vizuāla pārbaude, vārtu analīze, čaulas priekšsildīšanas vienmērīguma termiskā attēlveidošana | Palieliniet ieliešanas temperatūru sakausējuma specifikācijās; uzkarsē apvalku tuvāk, lai ielej temp; optimizēt aizbīdni/ventilāciju; izvēlieties augstākas plūstamības sakausējuma vai siltuma izlietnes/dzesēšanas dizainu; samaziniet plānās sienas īpašības vai izmantojiet citu procesu (centrbēdzes) |
Karsta asarošana / karstā plaisāšana |
Neregulāras plaisas augsta sprieguma sekcijās, kas rodas sacietēšanas laikā | Investīcijas ierobežo kontrakciju (pārāk stingrs); sakausējumam ir plašs sasalšanas diapazons; nesaderīgs dzesēšanas/stāvvada dizains | Pārbaudiet plaisas atrašanās vietu attiecībā pret sacietēšanas ceļu; pārskatīt termisko simulāciju | Pārprojektēt ģeometriju (pievieno fileju, mainīt sekcijas biezumu); noregulējiet vārtus un stāvvadus, lai veicinātu virziena sacietēšanu; apsveriet alternatīvu sakausējumu ar šaurāku sasalšanas diapazonu |
| Slikta virsmas apdare / graudaina tekstūra | Rupja vai graudaina liešanas virsma, slikta pulējamība | Rupjš galīgais apmetums vai agresīva virca; piesārņojums investīcijās; nepietiekami gala suspensijas pārklājumi | Izmēriet Ra, pārbaudiet galīgo apmetuma daļiņu izmēru, pārbaudiet vircas cieto vielu/sieta analīzi | Izmantojiet smalkāku galīgo pārklājumu/smiltis, palielināt smalkās vircas/apmetuma slāņu skaitu, uzlabot vircas tīrību un sajaukšanos, kontrolēt apkārtējās vides putekļus un apstrādi |
Izmēru kļūda / deformācija (saraušanās kropļojums) |
Iezīmes ārpus pielaides, deformācija pēc ieliešanas/dzesēšanas | Vaska raksta saraušanās nav kompensēta; diferenciālā apvalka izplešanās; nepareizs izdegšanas/saķepšanas grafiks | Salīdziniet raksta aptumšošanos un apvalku; termiskās izplešanās rekordi; TC čaulā izdegšanas laikā | Kalibrējiet vaska/sarukšanas pielaides; pielāgot izdegšanas termiskās izplešanās kompensāciju; mainīt čaulas uzbūvi (stingrāki atbalsta slāņi) un priekšsildīšanas stratēģija; ietver stiprinājumu/spīlēšanu dzesēšanas laikā |
| Pamata maiņa / iekšējā novirze | Iekšējās ejas ārpus ass, plānas sienas, kur pārvietojās kodols | Vājš keramikas serdes materiāls vai slikts serdes atbalsts vaska montāžā; kodola/ieguldījumu adhēzijas neatbilstība | Sekcijas daļas vai izmantojiet CT/rentgenstaru; pārbaudiet serdes zaļo izturību un saķeri | Palieliniet serdes stingrību (nomainiet sveķu saistvielu vai pievienojiet sveķu balstus); uzlabot sēdvietu pamatfunkcijas; pielāgojiet apvalka apmetuma slāņojumu, lai bloķētu serdi; pareizi sacietēt serdes |
Piesārņojums / oglekļa savācējs metālā |
Tumšas svītras, samazināta elastība; ūdeņraža porainība | Ogleklis no vaska vai investīciju sadalīšanās, piesārņota tīģeļa odere | Oglekļa/skābekļa analīze (LECO), vizuālā mikrostruktūra, pelnu tests | Izmantojiet zemu pelnu vasku; pagarināt izdegšanu; izmantojiet pārklātu vai alternatīvu tīģeli; vakuums/inerts kausējums & ielej; uzlabot filtrēšanu un degazēšanu |
| Atlikušā mitruma izraisīta plaisāšana / tvaika sprādzieni | Lokalizēta čaulas pārsprāgšana / spēcīgi triecieni sākotnējā metāla saskarē | Slapjš ieguldījums vai notverts devaska kondensāts | Izmēriet svara zudumu pēc žāvēšanas; cepeškrāsns sausuma un mitruma sensora pārbaudes | Sausas čaulas, lai mērķētu uz mitrumu (norādīt darba instrukcijā), lēni kontrolēts devasks, nodrošināt pietiekamu žāvēšanas laiku, uzkarsē, lai pirms ieliešanas notecinātu ūdeni |
12. Vides, Veselība & Drošības apsvērumi; pārstrāde & atkritumu apstrāde
Galvenie apdraudējumi
- Ieelpojams kristālisks silīcija dioksīds (RCS) no apmetuma un investīciju putekļiem — stingri kontrolēts (respiratori, vietējā izplūde, mitrās metodes).
- Izdegšanas dūmi — degošas organiskās vielas; kontrole ar ventilāciju un termiskiem oksidētājiem.
- Izkausētu metālu apdraudējumi — šļakatas, apdegumus; IAL un kausu apstrādes protokoli.
- Reaktīvo metālu apdraudējumi (No, Mg) — ugunsgrēka risks skābekļa klātbūtnē; kausēšanai/lešanai nepieciešama vide bez skābekļa.
- Karstā apvalka likvidēšana — termiski un ķīmiski apdraudējumi.
Atkritumi & pārstrāde
- Metāla lūžņi parasti tiek reģenerēts un pārstrādāts — nozīmīgs ilgtspējības ieguvums.
- Izlietotās investīcijas var atgūt (vircas atdalīšana, centrifūga) un atkārtoti lietojamas ugunsizturīgas atgūtas (bet skatīties uz piesārņojumu un naudas sodu).
- Iztērēti ieguldījumi un filtra putekļi var tikt klasificēti atkarībā no saistvielas ķīmiskās sastāva — rīkojieties, kā to likvidēt saskaņā ar vietējiem noteikumiem.
13. Praktiskā atlases matrica & iepirkumu kontrolsaraksts
Ātrās atlases matrica (augsts līmenis)
- Rotaslietas / zemas temperatūras sakausējumi: parafīna/mikrokristāliskais vasks + ģipša investīcijas + tvaika devasks.
- Vispārējā bronza / misiņš / vara sakausējumi: vaska maisījumi + silīcija dioksīda/fosfāta investīcijas + ieteicama vakuuma vai inerta ieliešana.
- Alumīnija sakausējumi: vasks + silīcija dioksīda sols/koloidālie ieguldījumi, kas formulēti Al + sausie čaumalas + inertā vai kontrolētā atmosfērā + piemērots tīģelis (SiC/grafīts ar pārklājumiem).
- Nerūsējošais, niķeļa sakausējumi: vasks + fosfātu vai alumīnija oksīda/cirkona investīcijas + augsta apvalka saķepināšanas temp + vakuums/inerta kausēšana & filtrēšana.
- Titāns: vasks vai drukāts raksts + investīcijas cirkonija/alumīnija oksīda barjerā + vakuumkausēšana un ielej + cirkona barjeras pārklājumi + speciālie tīģeļi.
Iepirkums & zīmēšanas kontrolsaraksts (obligātās lietas)
- Sakausējuma specifikācija un nepieciešamās mehāniskās/korozijas īpašības.
- Virsmas apdares mērķis (Ra) un kosmētikas prasības.
- Izmēru pielaides & kritiskie dati (identificēt apstrādātas sejas).
- Apvalka tips (investīciju ģimene) un minimālais apvalka biezums.
- Izdegšanas grafika ierobežojumi (ja piemērojams) un priekšsildīšanas/ieliešanas temp logs.
- Ndt & pieņemšana (radiogrāfija %, spiediena/noplūdes pārbaude, mehāniskā paraugu ņemšana).
- Liešanas metode (smagums / centrbēdzes / tukšs / spiediens) un kūstoša atmosfēra (gaisa / Argons / tukšs).
- Tīģelis & filtrēšanas prasības (keramikas filtrs, tīģeļa materiāla ierobežojumi).
- Atkritumi & pārstrādes cerības (ieguldījumu atgūšana %).
- Drošība & riska profils (reaktīvo metālu klauzula, atļauju vajadzībām).
14. Secinājums
Materiālu izvēle zaudētā vaska liešanā ir plaša un starpdisciplināra: katrs materiāls - vasks, investīcijas, apmetums, kodols, tīģelis un sakausējums — spēlē funkcionālu lomu termiskajā, ķīmiskā un mehāniskā mijiedarbība.
Izvēlieties materiālus, pievēršot uzmanību sakausējuma kausējuma ķīmija un temperatūra, nepieciešams virsmas apdare, pieņemams porainība, un pēcapstrāde.
Reaktīviem vai augstas temperatūras sakausējumiem (titāns, Ni-supersakausējumi), investēt specializētos ieguldījumos (cirkonija/alumīnija oksīds), vakuumkausēšanas un barjeras pārklājumi.
Rotaslietām un zemas temperatūras sakausējumiem, ģipša ieguldījumi un smalks apmetums nodrošina izcilu apdari un precizitāti.
Agrīna sadarbība starp dizainu, modelēšanas un liešanas komandas ir būtiskas, lai nodrošinātu pareizo materiālu komplektu, lai nodrošinātu uzticamību, augstas ražības ražošana.
FAQ
Kā izvēlēties ieguldījumu nerūsējošā tērauda liešanai?
Izvēlieties a ar fosfātu saistīti vai alumīnija oksīds/cirkons pastiprinātas investīcijas, kas novērtētas virs jūsu sakausējuma likviditātes un ar pietiekamu karsto izturību; nepieciešams čaumalas saķepināšanas grafiks, kas pirms ieliešanas sasniedz apvalka temperatūru 1000–1200 °C.
Vai es varu izmantot parasto ģipša ieguldījumu alumīnijam?
Ne. Ģipša investīcijas mīkstina un sadalās salīdzinoši zemās temperatūrās; alumīnijam ir nepieciešami ieguldījumi, kas izstrādāti krāsainajiem metāliem un izstrādāti, lai izturētu Al kausējumu īpašos termiskos un ķīmiskos apstākļus.
Kāpēc titāna lējumi veido alfa korpusu??
Alfa korpuss ir ar skābekli bagātināts trausls virsmas slānis, ko izraisa titāna reakcija ar skābekli augstā temperatūrā.
Samaziniet to, izmantojot cirkonija/alumīnija barjeras pārklājumus, vakuuma vai argona atmosfērā un tīru, sausās investīcijas.
Vai ir ekonomiski atgūt ieguldījumus?
Jā — daudzas lietuves atgūst un pārstrādā ieguldījumus un rupjos materiālus, atdalot vircu, centrifūgas un termiskā rekultivācija.
Ekonomika ir atkarīga no caurlaidspējas un piesārņojuma.
Kādu tīģeli vajadzētu izmantot bronzai un titānam?
Bronza: bieži darbojas grafīta vai SiC tīģeļi ar pārklājumiem.
Titāns: izmantot inertu, bezoglekļa tīģeļi un vakuuma vai aukstā tīģeļa indukcijas kausēšanas sistēmas — parastie grafīta tīģeļi reaģēs un piesārņos Ti.
Kura ir visrentablākā ugunsizturīgā sistēma alumīnija lējumiem?
Silīcija smiltis (agregāts) + ūdens glāze (saistviela) maksā par 50–60% mazāk nekā silīcija sola-cirkona sistēmas, un alumīnija zemā kušanas temperatūra (615° C) izvairās no reakcijas ar silīcija dioksīdu — ideāli piemērots liela apjoma lietošanai, lētas alumīnija detaļas.
Kā pārstrādāt atvaskotu vasku?
Attīrītais vasks tiek filtrēts caur 5–10 μm sietu, lai noņemtu piemaisījumus, karsē līdz 80-100°C, lai homogenizētos, un atkārtoti izmantots 5–8 reizes.
Pārstrādāts vasks uztur 95% oriģināla veiktspēju un samazina materiālu izmaksas par 30%.
