1. Ievads
Investīciju liešana, Pazīstams arī kā zaudētās vaska liešana, ir precīzas ražošanas metode, kas tiek izmantota tūkstošiem gadu. Šis process ietver detalizēta vaska modeļa izveidi, pārklāj to ar keramiku, un pēc tam izkausējot vasku, veidojot veidni.
Šajā veidnē ielej izkausētu metālu, un, kad tas sacietē, keramikas apvalks tiek noņemts, atklājot galīgo cast komponentu.
Šis process ļauj ražotājiem ražot detalizētus komponentus ar izcilu virsmas apdari, kas ir īpaši vērtīgi nozarēs, kur precizitāte un kvalitāte ir vissvarīgākā.
Nerūsējošais tērauds, slavens ar savu izturību pret koroziju, izturība, un estētiskā pievilcība, ir populāra materiālu izvēle investīciju liešanai.
Šo divu elementu kombinācija — nerūsējošais tērauds un investīciju liešana — ir kļuvusi arvien populārāka daudzās dažādās nozarēs., no kosmosa līdz medicīnas ierīcēm, pateicoties tās spējai ražot augstu precizitāti, sarežģītas detaļas ar izcilu virsmas apdari un minimālu materiālu izšķērdēšanu.
2. Kas ir nerūsējošā tērauda investīciju liešana?
Definīcija un pārskats:
Nerūsējošā tērauda investīciju liešana ir process, kurā tiek izveidots vēlamās daļas vaska raksts, pārklāts ar keramikas apvalku, un tad vasks tiek izkausēts, atstājot dobu veidni. Pēc tam šajā veidnē ielej izkausētu nerūsējošo tēraudu.
Kad metāls sacietē, keramikas apvalks tiek noņemts, atklājot galīgo cast komponentu. Šī metode ļauj izveidot ļoti detalizētas un precīzas detaļas, padarot to ideāli piemērotu sarežģītu ģeometriju un augstas precizitātes lietojumiem.
Vēsturiskā attīstība:
Investīciju liešanas saknes meklējamas senās civilizācijās, piemēram, ķīnieši, kas to izmantoja rotaslietām.
Mūsdienu process tika izstrādāts 20. gadsimtā, ar ievērojamiem sasniegumiem materiālos un tehnikās, padarot to par uzticamu metodi augstas precizitātes detaļu ražošanai.
Nerūsējošā tērauda ieviešana 20. gadsimta sākumā vēl vairāk uzlaboja investīciju liešanas iespējas, ļauj ražot detaļas ar izcilu izturību pret koroziju un mehāniskām īpašībām.
Salīdzinājums ar citām liešanas metodēm:
- Smilšu liešana: Tas ietver izkausēta metāla ielejšanu smilšu veidnē. Tas ir mazāk precīzs, un tam ir raupjāka virsmas apdare, salīdzinot ar ieguldījumu liešanu. Smilšu liešana ir vairāk piemērota lieliem, vienkāršas daļas.
- Mirkšana: Izmanto augstu spiedienu, lai ievadītu kausētu metālu presformā. Lai gan tas ir ātrāks un rentablāks lielām ražošanas sērijām, to var radīt formu sarežģītība. Liešana ir ideāli piemērota liela apjoma darbiem, zemas sarežģītības daļas.
- Investīciju liešana: Piedāvā visaugstāko precizitāti un spēju izveidot kompleksu, sarežģītas formas. Tas ir īpaši piemērots maziem un vidējiem ražošanas sērijām un detaļām, kurām nepieciešama augsta līmeņa detalizācija un virsmas apdare.
3. Investīciju liešanas process
Investīciju liešanas process ir ļoti precīza metode, ko izmanto, lai izveidotu sarežģītas metāla daļas, īpaši no nerūsējošā tērauda.
Šī tehnika, Pazīstams arī kā zaudētās vaska liešana, ietver vairākas detalizētas darbības, kas pārveido vaska rakstu par izturīgu metāla daļu.
Šeit ir sniegts ieguldījumu noteikšanas procesa sadalījums:
Solis 1: Produktu dizains un veidņu dizains
Process sākas ar rūpīgu produkta izstrādi, bieži izmanto CAD programmatūru, lai izveidotu detaļas 3D modeli.
Inženieri ņem vērā tādus faktorus kā funkcionalitāte, izturība, un ražošanas vienkāršība. Dizains arī nosaka veidnes konfigurāciju, kuriem jābūt pielāgotiem, lai tie atbilstu detaļas specifikācijām un nodrošinātu pareizu metāla plūsmu liešanas laikā.
Solis 2: Vaska raksta izveide un pārbaude
Kad dizains ir pabeigts, ražotāji veido vaska modeļus, kas atkārto galaproduktu. To parasti veic, iesmidzinot izkausētu vasku veidnē.
Katrs vaska raksts tiek rūpīgi pārbaudīts, lai noteiktu izmēru precizitāti un virsmas detaļas, jo visas nepilnības tieši ietekmēs galīgo noformējumu.
Solis 3: Montāža
Atsevišķi vaska raksti ir apkopoti kokam līdzīgā struktūrā, sauc par "spru". Tas ļauj vienlaikus izliet vairākas daļas, ražošanas efektivitātes paaugstināšana.
Pareizi sakārtojot rakstus, tiek nodrošināta optimāla metāla plūsma un siltuma sadale liešanas laikā.
Solis 4: Keramikas veidņu izgatavošana
Samontēto vaska koku iemērc keramikas vircā, kas pārklāj vaska rakstus. Keramikas veidne tiek veidota slāņos, ļaujot tai kļūt pietiekami biezai un izturīgai, lai izturētu izkausētā metāla augstās temperatūras.
Vienreiz pārklāts, veidni karsē, lai izžūtu un sacietētu keramikas materiālu.
Solis 5: Vaska noņemšana un pelējuma apdedzināšana
Pēc keramikas veidnes sacietēšanas, to liek cepeškrāsnī, kur izkausē vasku un notecina.
Tas atstāj aiz sevis dobu veidni, kas precīzi atspoguļo vaska rakstu. Pēc vaska noņemšanas, veidne tiek apdedzināta, lai vēl vairāk sacietētu keramiku un sagatavotu to liešanai.
Solis 6: Izkausēta nerūsējošā tērauda liešana
Keramikas veidne ir iepriekš uzkarsēta, lai samazinātu termisko triecienu, kad tiek ielejams izkausēts nerūsējošais tērauds. Tēraudu uzkarsē līdz kušanas temperatūrai un pēc tam ielej veidnē.
Rūpīga temperatūras un liešanas tehnikas kontrole nodrošina pilnīgu veidņu aizpildīšanu un fiksē smalkas dizaina detaļas.
Solis 7: Dzesēšana un pelējuma noņemšana
Kad izkausētais tērauds ir atdzisis un sacietējis, keramikas veidne ir nolauzta, lai atklātu raupjā veidā izlieto daļu.
Šis solis jāveic uzmanīgi, lai nesabojātu jaunizveidoto komponentu.
Solis 8: Griešana un slīpēšana
Lietās daļas ir atdalītas no sprauslas, un visi liekie materiāli tiek noņemti griešanas un slīpēšanas procesos.
Šis solis sagatavo detaļu apdarei, izlīdzinot nelīdzenas malas un nodrošinot, ka tā atbilst konstrukcijas specifikācijām.
Solis 9: Apdare
Galīgie lietie gabali tiek apstrādāti, lai uzlabotu to izskatu un veiktspēju. Parastie apdares procesi ietver pulēšanu, termiskā apstrāde, un pārklājums.
Šīs apstrādes uzlabo virsmas kvalitāti un var palielināt izturību pret koroziju vai izturību.
4. Nerūsējošā tērauda investīciju liešanas priekšrocības
Nerūsējošā tērauda liešanai ir vairākas priekšrocības, kas padara to par vēlamo metodi sarežģītu metāla detaļu izgatavošanai:
- Precizitāte un smalkas detaļas
Ieguldījumu liešana nodrošina nepārspējamu precizitāti, ļauj ražotājiem ražot sarežģītus dizainus ar stingrām pielaidēm. Procesā tiek fiksētas smalkas detaļas, kuras bieži vien nepalaiž garām citām liešanas metodēm. - Sarežģītas formas
Ražotāji var izveidot detaļas ar sarežģītu ģeometriju, ieskaitot iekšējos dobumus, plānas sienas, un sarežģītas līknes, tas būtu grūti vai neiespējami, izmantojot citus liešanas paņēmienus. - Lieliska virsmas apdare
Investīciju liešanas process nodrošina vienmērīgu, augstas kvalitātes virsmas apdare, samazinot vajadzību pēc pēcražošanas apstrādes. - Minimāls materiālu izšķērdējums
Investīciju liešanā izmanto gandrīz tīkla formas ražošanu, tas nozīmē, ka procesa laikā materiāls tiek izšķiests maz vai nemaz. Šī efektivitāte samazina gan materiālu izmaksas, gan ietekmi uz vidi. - Izcila izturība un izturība
Nerūsējošais tērauds nodrošina izcilas mehāniskās īpašības, piemēram, augsta stiepes izturība, izturība pret koroziju, un karstumizturība, padarot to piemērotu skarbiem apstākļiem.
5. Parastie nerūsējošā tērauda sakausējumi, ko izmanto investīciju liešanā
Investīciju liešanā var izmantot dažādus nerūsējošā tērauda sakausējumus, katrs piedāvā īpašas priekšrocības, pamatojoties uz pieteikumu. Daži no visizplatītākajiem sakausējumiem ietver:
| Austenīta nerūsējošais tērauds | Ferīta & Martensīta nerūsējošais tērauds | Nokrišņu sacietēšana (Ph) Martensīta nerūsējošais tērauds | Austenīts/ferīts (Divstāvu) Nerūsējošais tērauds |
| 300 Sērija Stainless (ANSI ekvivalents) | 400 Sērija Stainless (ANSI ekvivalents) | 14-4 PH sērija 15-5 PH sērija 17-4 PH sērija |
2205 Sērija |
| CF16F (303) CF8 (304) CF3 (304Lukturis) CH20 (309) CK20 (310) Cf8m (316) CF3M (316Lukturis) |
CA15 (410) IC 416 (416) Cas40 (420) IC 431 (431) IC 440A (440Izšķirt) IC 440C (440C) |
AMS5340
ASTM A 747 CB 7Cu-2 ASTM A 747 CB 7Cu-1 |
X2crminnan22-5-3 |
Parastās lietie nerūsējošā tērauda markas, Funkcijas, Pieteikumi
| Pakāpes | Funkcijas | Pieteikumi |
| 304 | Austenīta nerūsējošais tērauds ar virsu 8% niķeļa saturs, parasti izmanto gan mājsaimniecības, gan komerciāliem nolūkiem, ir visplašāk izmantotais materiāls nerūsējošā tērauda liešanā.
Piemēram, 304 nerūsējošā tērauda lējumi labi darbojas vidēs ar minimālu gaisa koroziju. |
Medicīnisks, pārtikas rūpniecība, ķīmiskā rūpniecība, mehāniskās iekārtas, cauruļu rūpniecība, automobiļu rūpniecība, utt.. |
| 316 | Arī austenīta nerūsējošais tērauds ar Ni saturu vairāk nekā 10%. Augstāka Ni satura dēļ, 316 nerūsējošā tērauda lējumiem ir labāka izturība pret koroziju nekā 304 nerūsējošā tērauda lējumi.
Šādi nerūsējošā tērauda lējumi ir labāk piemēroti jūras videi ar salīdzinoši skarbiem gaisa apstākļiem vai ķīmiskiem materiāliem, ar kuriem jāsazinās. |
Ugunsgrēka dzēšana, auto daļas, jūras aparatūra, ķīmisks, cauruļvads, būvniecība, dekorēšana, pārtikas rūpniecība, utt.. |
| 304Lukturis / 316Lukturis | Mehāniskās īpašības ir tuvas tām 304 un 316 materiāli.
L apzīmē zemāku oglekļa saturu, kas padara materiālu elastīgāku, ir laba metināšanas veiktspēja, un tai ir uzticamāka izturība pret koroziju. Cena ir augstāka nekā tās pašas klases materiāliem. |
Pārtika, ķīmisks, medicīnisks, santehnika, utt.. |
| 410 & 416 | Sērija 400 pieder pie martensīta nerūsējošā tērauda, kam raksturīga augsta izturība, laba apstrādes veiktspēja, un augsta termiskās apstrādes cietība, un nesatur Ni, tāpēc izturība pret koroziju ir vāja. | Auto daļas, instrumenti, naži, utt.. |
| 17-4 Ph | 17-4 pieder pie martensīta nerūsējošā tērauda ar Ni saturu 3%-5% un laba izturība pret koroziju.
Tam ir vislielākā izturība nerūsējošā tērauda sērijā, un to parasti izmanto izstrādājumiem un komponentiem, kas nav pakļauti deformācijai. |
Militārais, medicīnisks, mehāniskās sastāvdaļas, darbgaldi, turbīnu asmeņi, utt.. |
| 2205 | Dupleksais nerūsējošais tērauds 2205, ar 22% hroms, 2.5% molibdēns, un 4.5% niķelis-slāpeklis, piedāvā izcilu spēku, ietekmēt izturību, un lieliska izturība pret vispārēju un lokālu sprieguma koroziju. | Sportisks, sūknēt & vārstu nozare, utt.. |
To ķīmiskie sastāvi
| Pakāpes | C | Un | Nojaukšanās | S | Pūtīt | Krekls | Iekšā | Noplūde |
| 304 | ≤0,08 | ≤1,00 | ≤2.00 | ≤0,03 | ≤0,045 | 18 ~ 20 | 8 ~ 11 | - |
| 304Lukturis | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2.00 | ≤0,03 | ≤0,035 | 18 ~ 20 | 8 ~ 12 | - |
| 316 | ≤0,08 | ≤1,00 | ≤2.00 | ≤0,03 | ≤0,045 | 16 ~ 18 | 10 ~ 14 | 2 ~ 3 |
| 316Lukturis | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2.00 | ≤0,03 | ≤0,045 | 16 ~ 18 | 10 ~ 14 | 2 ~ 3 |
| 410 | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤1,00 | ≤0,03 | ≤0,040 | 11 ~ 13.5 | ≤0,6 | - |
| 416 | ≤0,15 | ≤1,00 | ≤1,25 | ≤0,15 | ≤0,060 | 12 ~ 14 | ≤0,6 | - |
| 17-4 tālr | ≤0,07 | ≤1,00 | ≤1,00 | ≤0,03 | ≤0,040 | 15.5 ~ 17.5 | 3 ~ 5 | - |
| 2205 | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2.00 | ≤0,03 | ≤0,040 | 21 ~ 24 | 4.5 ~ 6.5 | 2.5 ~ 3.5 |
Katra sakausējuma ķīmiskais sastāvs ietekmē tādus faktorus kā izturība pret koroziju, mašīnīgums, un veiktspēja ekstremālos apstākļos, ļauj ražotājiem pielāgot materiālus konkrētiem lietojumiem.
6. Nerūsējošā tērauda investīciju liešanas pielietojumi
- Kosmiskās aviācijas nozare:
-
- Komponenti: Dzinēja daļas, turbīnu asmeņi, strukturālās sastāvdaļas, un piezemēšanās piederumi.
- Pabalsti: Lielas izturības, karstuma izturība, un precizitāte. Šīm daļām jāiztur ekstremāli apstākļi, un investīciju liešana nodrošina to atbilstību stingrajām aviācijas un kosmosa nozares prasībām.
- Automobiļu rūpniecība:
-
- Komponenti: Motora sastāvdaļas, pārnesumi, vārsti, un strukturālās daļas.
- Pabalsti: Izturība, precizitāte, un minimāls materiālu izšķērdējums. Investīciju liešana ļauj ražot vieglo svaru, augstas veiktspējas daļas, kas uzlabo degvielas efektivitāti un transportlīdzekļa veiktspēju.
- Medicīniskie un ķirurģiskie instrumenti:
-
- Komponenti: Augstas precizitātes instrumenti, ķirurģiskie instrumenti, un implanti.
- Pabalsti: Bioloģiskā savietojamība, izturība pret koroziju, un lieliska virsmas apdare. Šīm detaļām jābūt ļoti precīzām un izturīgām, un investīciju liešana nodrošina to atbilstību stingrajiem medicīnas nozares standartiem.
- Enerģijas un enerģijas ražošana:
-
- Komponenti: Turbīnās izmantotās detaļas, spēkstacijas, un atjaunojamās enerģijas sistēmas.
- Pabalsti: Augstas temperatūras izturība, izturība pret koroziju, un ilgs kalpošanas laiks. Šīm daļām jādarbojas skarbos apstākļos, un investīciju liešana nodrošina nepieciešamo izturību un izturību.
- Pārtikas un dzērienu rūpniecība:
-
- Komponenti: Koroziju izturīgas sastāvdaļas pārtikas pārstrādei, piemēram, sūkņi, vārsti, un maisīšanas iekārtas.
- Pabalsti: Higiēnisks, viegli tīrīt, un izturīgs. Nerūsējošā tērauda liešana nodrošina, ka šīs daļas atbilst stingrajiem pārtikas un dzērienu rūpniecības higiēnas un drošības standartiem.
- Jūras rūpniecība:
-
- Komponenti: Lietās daļas kuģu būvei, ārzonas platformas, un jūras aprīkojums.
- Pabalsti: Lieliska izturība pret koroziju un izturība. Šīm daļām ir jāiztur skarbā jūras vide, un ieguldījumu liešana nodrošina nepieciešamo izturību pret sālsūdeni un citiem kodīgiem elementiem.
7. Izaicinājumi nerūsējošā tērauda investīciju liešanā
Lai gan nerūsējošā tērauda investīciju liešana sniedz ievērojamas priekšrocības, daži izaicinājumi joprojām pastāv:
- Augstas sākotnējās izmaksas
Veidņu projektēšanas un instrumentu izmaksas var būt ievērojamas, īpaši mazām ražošanas sērijām. Lai arī, šīs izmaksas kompensē galaprodukta precizitāte un kvalitāte. - Ilgāks ražošanas laiks
Investīciju liešanas process ietver vairākus posmus, katram ir nepieciešams laiks un precizitāte, kas var pagarināt kopējo ražošanas laika grafiku. - Sarežģīti pēcizliešanas procesi
Papildu apstrāde, termiskā apstrāde, un var būt nepieciešami apdares soļi, lai atbilstu īpašām detaļu prasībām, palielinot gan laiku, gan izmaksas.
8. Kvalitātes kontrole un testēšana investīciju liešanā
- Nesagraujoša pārbaude (Ndt): Tādas metodes kā rentgena starojums, ultraskaņas pārbaude, un magnētisko daļiņu pārbaude tiek izmantota, lai atklātu iekšējos defektus, piemēram, porainība, ieslēgumi, un plaisas. Šīs metodes nodrošina atlieto detaļu integritāti un uzticamību.
- Izmēru precizitātes pārbaudes: Precīzi mērījumi, izmantojot koordinātu mērīšanas iekārtas (CMM) un citi metroloģijas rīki nodrošina, ka liešanas daļa atbilst nepieciešamajām specifikācijām un pielaidēm.
- Materiālu īpašību pārbaude: Stiepes izturības testi, cietība, un izturība pret koroziju tiek veikta, lai nodrošinātu galaprodukta kvalitāti un veiktspēju.
Šie testi palīdz pārbaudīt, vai daļa darbosies, kā paredzēts paredzētajos darbības apstākļos.
9. Nākotnes tendences nerūsējošā tērauda investīciju liešanā
- Uzlaboti materiāli: Pastāvīgie pētījumi un izstrāde noved pie jaunu nerūsējošā tērauda sakausējumu radīšanas ar uzlabotām īpašībām, piemēram, lielāka izturība, uzlabota izturība pret koroziju, un labāka apstrādājamība.
Šie uzlabotie materiāli paplašinās pielietojumu klāstu investīciju liešanai. - Automatizācija un robotika: Palielināta automatizācijas un robotikas izmantošana investīciju liešanas procesā uzlabo efektivitāti, samazinot darbaspēka izmaksas, un uzlabojot konsekvenci.
Automatizētas sistēmas vaska rakstu veidošanai, keramikas apvalka veidošana, un pēcliešanas apdare kļūst arvien izplatītāka. - Ilgtspējība: Arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta ilgtspējīgai praksei, tostarp otrreizēji pārstrādātu materiālu izmantošanu, energoefektīvi procesi, un samazinātu ietekmi uz vidi.
Investīciju liešanas nozare pēta veidus, kā samazināt atkritumu daudzumu, samazināt enerģijas patēriņu, un pieņemt videi draudzīgu praksi.
10. Secinājums
Nerūsējošā tērauda liešana joprojām ir viena no uzticamākajām un precīzākajām ražošanas metodēm sarežģītu metāla detaļu ražošanā.
Tā spēja radīt sarežģītas formas ar minimālu materiālu atkritumu daudzumu, apvienojumā ar nerūsējošā tērauda izcilajām īpašībām, padara to par nenovērtējamu procesu nozarēs, sākot no kosmosa līdz pārtikas pārstrādei.
Lai gan pastāv tādi izaicinājumi kā izmaksas un ražošanas laiks, nepārtraukti tehnoloģiskie sasniegumi liek investīcijām iegūt vēl ievērojamāku lomu mūsdienu ražošanā.
FAQ
Ņurds: Kā nerūsējošā tērauda liešana atšķiras no smilšu liešanas?
Izšķirt: Investīciju liešanā izmanto vaska rakstu un keramikas veidni, nodrošinot augstāku precizitāti un gludāku virsmas apdari. Smilšu liešana, No otras puses, izmanto smilšu veidni, kas ir mazāk precīzs un rada raupjāku virsmu. Investīciju liešana ir labāk piemērota sarežģītām un sarežģītām daļām, savukārt smilšu liešana ir piemērotāka lieliem, vienkāršas daļas.
Ņurds: Kuras nozares gūst vislielāko labumu no nerūsējošā tērauda investīciju liešanas?
Izšķirt: Nozares, kurām nepieciešama augsta precizitāte, komplekss, un izturīgas sastāvdaļas, piemēram, kosmiskā kosmosa, medicīnisks, autobūves, enerģija, un jūras, gūt vislielāko labumu no šīs metodes. Iespēja ražot detaļas ar stingrām pielaidēm un izcilu virsmas apdari padara to par vēlamo izvēli šajās nozarēs.
Ņurds: Kādi ir izplatītākie izaicinājumi nerūsējošā tērauda investīciju liešanā??
Izšķirt: Kopējās problēmas ietver augstās sākotnējās izmaksas veidnēm un instrumentiem, ilgāks ražošanas laiks, un sarežģīti pēcliešanas procesi, piemēram, apstrāde un pulēšana. Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, gala detaļu augstā precizitāte un kvalitāte bieži vien attaisno ieguldījumu.
Ņurds: Kā tiek nodrošināta nerūsējošā tērauda investīciju lējumu kvalitāte?
Izšķirt: Kvalitāte tiek nodrošināta ar nesagraujošās pārbaudes palīdzību (Ndt) metodes, piemēram, rentgena un ultraskaņas testēšana, lai atklātu iekšējos defektus.
Izmēru precizitātes pārbaudes, izmantojot koordinātu mērīšanas iekārtas (CMM) un materiāla īpašību stiprības pārbaude, cietība, tiek veikta arī izturība pret koroziju, lai nodrošinātu, ka daļa atbilst nepieciešamajām specifikācijām un veiktspējas kritērijiem.
