Proses pemutus lilin yang hilang

1. Pengenalan

Hilang-Alat (pelaburan) Casting Menukar Corak Pengorbanan yang Tepat -Bahagian Logam Lilin -Into Lilin Melalui Cangkang Seramik.

Kekuatan terasnya adalah: Kemasan permukaan yang sangat baik, Ketepatan dimensi tinggi, dan keupayaan untuk membuang geometri kompleks dan aloi berprestasi tinggi.

Varian proses (gred lilin, Kaedah Kimia dan Teras Shell) Biarkan Jurutera Kos Perdagangan vs Kesetiaan dan Pilih Laluan yang Bekerja Untuk Keluli Tahan Karat, aloi tembaga, besi, dan - dengan langkah berjaga -jaga khas - titanium dan nikel superalloys.

2. Proses pemutus lilin yang hilang

Urutan biasa (Tahap Tinggi):

1. Corak: buat lilin (atau resin castable) corak(s) - sekeping tunggal atau pokok/tandan.
2. Perhimpunan: Lampirkan corak kepada pelari/gating untuk membentuk kelompok.
3. Melabur / Shell membina: Dip Assembly dalam Bubur Binder + Stucco; Ulangi untuk membina cangkang.
4. Menyembuhkan / kering: gel dan kerang kering sebahagian antara kot; Pengeringan akhir.
5. Dewax: keluarkan lilin (stim atau cairkan).
6. Pembakaran / menembak: tanjakan untuk membakar organik dan menstabilkan cangkang.
7. Tuangkan: cair dan tuangkan logam ke dalam kerang yang dipanaskan.
8. Shakeout & pembersihan: Keluarkan shell, potong pintu, Bersih.
9. Post-Process: merawat haba, Hip (jika diperlukan), pemesinan, kemasan permukaan, pemeriksaan.

3. Bahan corak: rendah-, sederhana-, dan lilin suhu tinggi

Nota & Panduan

• Pilih lilin mengikut saiz bahagian, Kehidupan perkakas dan urutan shell/binaan yang diharapkan. Lilin Temp rendah sangat bagus untuk terperinci dan volum rendah tetapi menderita rayapan untuk kitaran panjang atau kawasan kedai hangat.
  Temp sederhana adalah kerja keras untuk pemutus kejuruteraan. Lilin Temp Tinggi (dan polimer corak kejuruteraan) digunakan di mana pengendalian atau shell panjang membina gangguan risiko.
• Aditif corak: plasticizers, penstabil, Peningkatan aliran dan pewarna mempengaruhi tingkah laku suntikan, Sisa Dewax dan Pembakaran Gas Evolusi-Mengemukakan Formulasi yang Diluluskan oleh Foundry.

4. Pengeluaran corak: perkakas, Lilin suntikan, dan corak aditif

• Pengacuan suntikan: Keluli/aluminium meninggal dunia untuk lilin-kos per keping rendah pada jumlah dengan kualiti permukaan yang tinggi. Skala kos perkakas bergantung pada kerumitan.
• 3D corak lilin/resin castable dicetak: SLA, Dlp, pencetak lilin bahan-bahan atau castable menghilangkan perkakas untuk prototaip dan larian kecil.
  Resin Castable Modern Dewax bersih dan pendekatan suntikan suntikan kualiti permukaan.
• Reka bentuk pokok dan gating corak: mengatur corak di pusat tengah untuk mencurahkan dan memberi makan yang cekap; Sertakan pengorbanan pengorbanan untuk menyusut suapan.
  Gunakan simulasi untuk keseimbangan gating dan makan untuk kelompok besar.

5. Sistem Shell: Silika-sol, Kaca air, dan cengkerang hibrid

Sistem shell adalah satu pemboleh ubah yang paling penting yang menentukan kesetiaan permukaan, Rintangan terma, kebolehtelapan/pembuangan, keserasian vakum dan kesesuaian aloi dalam pemutus lilin yang hilang.

Tiga keluarga praktikal digunakan di kedai moden:

• Silika-sol (Colloidal-Silica) Kerang - Premium, Laluan kesetiaan tinggi.
• Kaca air (natrium-silicicate) Kerang - Ekonomi, Laluan yang teguh untuk lebih besar / kerja keluli/besi.
• Kerang hibrid - menggabungkan denda, kot dalaman tahan kimia (silika-sol atau zirkon) dengan kot luar kaca air untuk menyeimbangkan kos dan prestasi.

Cangkang silika-sol (Silika koloid)

Apa itu dan bagaimana ia berfungsi

Cangkang silika-sol menggunakan a Penggantungan koloid zarah silika sub-mikron sebagai pengikat.

Mantel pertama (Cuci yang sangat halus) Gunakan koloid untuk membawa stucco ultrafine yang merekodkan terperinci; mantel berikutnya membina ketebalan dan disatukan oleh pengeringan dan penembakan suhu tinggi (sintering) yang menghasilkan padat, Kerang yang kuat.

Ciri -ciri utama:

• Kesetiaan permukaan: Terbaik tersedia-as-cast ra biasanya ~ 0.6-3 μm dengan cuci halus.
• Kestabilan terma / menembak: Kerang boleh disatukan di 600-1,000 ° C. (Amalan kedai bervariasi dengan stuko). Penembakan suhu tinggi meningkatkan kekuatan shell dan rintangan kejutan terma.
• Keserasian vakum/inert:Cemerlang -Cangkang silika-sol bersesuaian dengan tuangkan vakum dan inert-atmosphere dan merupakan pilihan biasa untuk titanium, Nikel dan Superalloys Cobalt.
• Kawalan kebolehtelapan: boleh ditala dengan penggred, Castings ketat.
• Kepekaan pencemaran:tinggi - Kestabilan koloid kecewa dengan pencemaran ionik (garam, Denda logam) dan organik; kebersihan buburan dan tumbuhan sangat kritikal.
• Stucco Coat First yang tipikal: Silika Fused Sub-10 μm, zirkon atau zirkonia untuk antara muka reaktif.
• Kes penggunaan biasa: Komponen turbin aeroangkasa, Superalloys, Titanium yang dituangkan vakum, implan perubatan, ketepatan bahagian kecil.

Kerang kaca air (natrium-silicicate)

Apa itu dan bagaimana ia berfungsi

Kerang kaca air menggunakan natrium berair (atau kalium) penyelesaian silikat sebagai pengikat.

Gel Coats ke rangkaian seperti silika oleh co₂ gassing atau pengeras kimia (garam asid), menghasilkan shell seramik tegar apabila digabungkan dengan stuko refraktori yang dinilai.

Ciri -ciri utama:

• Kesetiaan permukaan: baik untuk kejuruteraan umum-as-cast ra biasanya ~ 2.5-8 μm Bergantung pada basuh dan stucco.
• Menembak: biasanya stabil di ~ 400-700 ° C.; Kerang tidak disandarkan setakat yang sama dengan sistem silika-sol.
• Keserasian vakum:terhad - Tidak sesuai untuk tuangkan vakum/inert atau aloi yang paling reaktif.
• Kebolehtelapan / pembatalan: Umumnya baik untuk keluli/besi; kebolehtelapan cenderung lebih kasar daripada kerang silika-sol yang dioptimumkan.
• Kaedah pengawetan:Co₂ gassing (gelation cepat) atau pengeras asid - pantas, Set yang kuat di lantai kedai.
• Kepekaan pencemaran: Sederhana-Pencemaran ionik mempengaruhi penetapan dan keseragaman gel tetapi kaca air umumnya lebih toleran daripada silika-sol.
• Stucco Coat First yang tipikal: Silika yang menyatu halus; Zirkon boleh digunakan untuk perlindungan permukaan yang lebih baik.
• Kes penggunaan biasa: badan injap, Perumahan pam, Bahagian keluli/besi besar, Perkakasan Marin, Casting Perindustrian Umum.

Kerang hibrid (kot dalam silika-sol atau zirkon + Lapisan luar kaca air)

Apa itu dan bagaimana ia berfungsi

Kompromi ekonomi yang biasa: a Kotak dalaman premium (Silika-sol atau zirkon/zirkonia mencuci) digunakan terlebih dahulu untuk menangkap terperinci dan membuat penghalang yang tahan kimia, kemudian Lapisan luar kaca air dibina untuk memberikan kekuatan pukal pada kos yang lebih rendah.

Ciri -ciri utama:

• Kesetiaan permukaan & penghalang kimia: Inner Silica-Sol/Zirkon Memberi Kualiti Permukaan Silika-Sol dan Membantu Mencegah Reaksi Logam di Antara Muka Logam.
• Kos & pengendalian: Lapisan kaca air luar mengurangkan penggunaan silika-sol total dan menjadikan shell lebih mantap untuk pengendalian dan saiz yang besar.
• Keserasian vakum: bertambah baik vs kaca air tulen (terima kasih kepada kot dalaman) tetapi masih tidak sesuai dengan cengkerang silika-sol penuh-berguna untuk banyak stainless dan beberapa aloi nikel jika lebur/tuangkan atmosfera dikawal.
• Kegunaan biasa: badan injap dengan permukaan basah berkualiti tinggi, bahagian turbin bernilai sederhana di mana beberapa keserasian vakum diperlukan, aplikasi di mana kos vs prestasi mesti seimbang.

6. Teknologi Teras

• Teras larut (teras lilin atau polimer yang dibuat untuk membubarkan): menghasilkan petikan dalaman (saluran penyejukan); dikeluarkan oleh air panas atau pelarut.
• Teras seramik pengikat (silika, Alumina, zirkon): stabil pada suhu tinggi untuk superalloys; memerlukan keserasian shell-core.
• 3D-dicetak teras: teras seramik binder-jet atau sla membolehkan geometri dalaman kompleks tanpa alat.

Reka bentuk untuk teras mesti mempertimbangkan sokongan teras, pembatalan, pengembangan haba dan keserasian kimia dengan logam cair.

7. Dewaxing, pembakaran & Penembakan Shell - Jadual Praktikal dan Titik Kawalan

Dewaxing

• STEAM/AUTOCLAVE DEWAX: biasa untuk pokok lilin konvensional. Tempatan Permukaan Tipikal 100-120 ° C; Minit Kitaran hingga Jam Bergantung pada Jumlah Lilin dan Saiz Pokok.
• Dewax Thermal / pelarut cair: digunakan untuk beberapa pemulihan dan kawalan pelarut polimer.

Pembakaran / Jadual Burnout (Contoh kejuruteraan biasa)

• Tanjakan: perlahan hingga 100-200 ° C untuk mengeluarkan sisa kelembapan/lilin (≤3-5 ° C/min disyorkan untuk kerang tebal untuk mengelakkan melepuh stim).
• Tahan 1: 150-250 ° C. (1-4 jam) untuk mengusir organik yang rendah.
• Tanjakan 2: ~ 3 ° C/min hingga 350-500 ° C.
• Pemegang terakhir: 4-8 jam pada 350-700 ° C bergantung pada sistem shell dan aloi. Cangkang silika-sol boleh dipecat ke 600-1000 ° C untuk sintering/kekuatan; Cangkerang kaca air biasanya stabil pada 400-700 ° C.
• Kawalan utama: kadar ramp, ketersediaan oksigen (Elakkan pengoksidaan yang berlebihan untuk kerang logam reaktif), dan lengkap penyingkiran organik untuk mengelakkan evolusi gas semasa tuangkan.

Cangkang panah sebelum tuangkan: Panaskan shell hingga 200-800 ° C bergantung kepada aloi untuk meminimumkan kejutan haba dan meningkatkan aliran logam; Mis., Tuang tahan karat biasanya 200-450 ° C Panaskan; Superalloys memerlukan lebih tinggi bergantung pada cangkang.

8. Mencurahkan: amalan cair, pilihan vakum/lengai dan menuangkan parameter

• Tungku lebur: induksi atau rintangan; degassing/penapisan dan fluks untuk kebersihan.
• Untuk suhu (tipikal):

• • Aloi aluminium: 650-720 ° C.
  • Aloi tembaga: 1000-1200 ° C.
  • Keluli: 1450-1650 ° C.
  • Superalloys nikel: 1400-1600+ ° C. (aloi bergantung)

• Vakum dan lengai mencurahkan: wajib untuk titanium dan aloi yang sangat reaktif; vakum mengurangkan reaksi pengoksidaan dan logam.
• Untuk fesyen: Graviti Tuang Vs Bottom-Pour Ladle Vs Vacuum Dibantu-Pilih untuk meminimumkan pergolakan dan gas yang terapung. Gunakan penapis dalam gating untuk kawalan kemasukan.

9. Bahan biasanya dilemparkan & Pertimbangan Khas

• Keluli tahan karat (300/400, dupleks): Bagus dengan kedua-dua kaca air & Silika-sol; Kawalan kebolehtelapan shell dan pemanasan terakhir.
• Karbon & Keluli aloi yang rendah, besi mulur: sesuai dengan cengkerang kaca air; Tonton hakisan skala dan shell pada tenaga tuangkan tinggi.
• Aloi tembaga (gangsa, Dengan kami): biasa; mengawal superheat untuk mengelakkan cuci shell.
• Aloi aluminium: mungkin tetapi sering lebih murah dengan kaedah pemutus lain; memastikan kebolehpercayaan/kebolehtelapan.
• Titanium & Anda aloi: Reaktif-Lebih suka cangkang silika-sol, Zircon/Alumina First Coats, vakum cair, dan atmosfer yang tidak teratur. Elakkan kaca air kecuali jaket halangan dan kawalan pakar yang digunakan.
• Nikel & Superalloys Cobalt: Gunakan cangkang silika-sol, penembakan berkembar tinggi dan pengendalian vakum/inert di mana diperlukan.

10. Dimensi biasa, keupayaan permukaan dan toleransi

• Toleransi Dimensi (tipikal as-cast): ± 0.1-0.3% dimensi nominal (Mis., ± 0.1-0.3 mm pada 100 ciri mm).
• Kemasan permukaan (Ra as-cast): silika-sol ~ 0.6-3.2 μm; kaca-kaca ~ 2.5-8 μm.
• Elaun pengecutan linear: ~ 1.2-1.8% (aloi & Foundry Tentukan tepat).
• Ketebalan dinding praktikal minimum: Perhiasan/bahagian mikro: <0.5 mm; bahagian kejuruteraan: 1.0-1.5 mm tipikal; Bahagian tebal struktur biasa.
• Kebolehulangan: Amalan Foundry yang baik menghasilkan ± 0.05-0.15% run-to-run pada datum kritikal.

11. Kecacatan biasa, penyebab dan remedi akar

12. Proses pasca-casting

• Shakeout & penyingkiran seramik: kaedah mekanikal atau kimia.
• Rawatan haba: Rawatan penyelesaian, penuaan (T6), Anneal - Alloy Bergantung. Tempatan penyelesaian biasa: Aloi al ~ 520-540 ° C; Keluli lebih tinggi.
• Menekan isostatik panas (Hip): mengurangkan keliangan pengecutan dalaman untuk bahagian sensitif keletihan; Kitaran pinggul biasa bergantung pada aloi (Mis., 100-200 MPa dan 450-900 ° C).
• Pemesinan & penamat: Bors kritikal, wajah pengedap dimesin ke toleransi; menggilap, Passivation atau salutan digunakan seperti yang diperlukan.
• Ndt & ujian: Hydrostatic, tekanan, ujian kebocoran, X-ray/ct, ultrasonik, pewarna penetran, Ujian mekanikal setiap spesifikasi.

13. Kawalan proses, pemeriksaan & kelayakan

• Kedai QC Metrics: Pepejal buburan, kelikatan, Masa gel, lengkung ketuhar, Log Dewax, Carta Ramp Burnout, mencairkan kimia dan log degassing.
• Contoh kupon: tegangan, kekerasan & Kupon Metallography yang dilemparkan di Gating untuk Mikrostruktur Perwakilan dan Sifat Mekanikal.
• Pensampelan NDT: Radiografi dan pengimbasan CT untuk komponen kritikal; Tentukan tahap penerimaan untuk keliangan (saiz kecacatan vol% atau maksimum).
• Kawalan proses statistik (SPC): Memohon kepada input kritikal (Basuh pepejal, Ketebalan shell, mencairkan hidrogen) dan output (variasi dimensi, Mengira keliangan).

14. Kesalahpahaman umum & Penjelasan

"Pemutus lilin yang hilang hanya untuk bahagian ketepatan tinggi"

Palsu. Pemutus lilin yang hilang kaca berasaskan kaca adalah kos efektif untuk bahagian ketepatan sederhana (± 0.3-0.5 mm) - 40% Of Automotive Lost Wax Castings Gunakan varian ini.

"Lilin suhu rendah adalah lebih rendah dengan lilin suhu sederhana"

Bergantung kepada konteks. Lilin suhu rendah lebih murah dan sesuai untuk ketepatan rendah, Bahagian tinggi (Mis., Perkakasan) -Lilin suhu sederhana hanya diperlukan untuk toleransi yang lebih ketat.

"Silika sol selalu lebih baik daripada kaca air"

Palsu. Kaca air 50-70% lebih murah dan lebih cepat untuk aplikasi ketepatan sederhana-Silica Sol hanya dibenarkan untuk bahagian aeroangkasa/perubatan yang memerlukan toleransi ± 0.1 mm.

"Pemutus lilin yang hilang mempunyai kadar sekerap tinggi"

Palsu. Silika Sol Lost Casting Wax mempunyai kadar sekerap sebanyak 2-5% (sebanding dengan pemutus mati) - Kaca air mempunyai 5-10% (Masih lebih rendah daripada 10-15% Casting Sand).

"Percetakan 3D Membuat Lost Wax Casting usang"

Palsu. AM sangat sesuai untuk prototaip/kelantangan rendah, Tetapi pemutus lilin yang hilang adalah 5-10x lebih murah untuk jumlah sederhana hingga tinggi (>1,000 bahagian) dan mengendalikan bahagian yang lebih besar (hingga 500 kg).

15. Kesimpulan

Proses pemutus lilin yang hilang tetap menjadi kaedah utama untuk menghasilkan kompleks, Komponen logam kesetiaan tinggi.

Apabila anda berpasangan dengan betul bahan corak, Kimia Shell dan amalan cair/atmosfera dengan kawalan proses berdisiplin, Pemutus Wax Hilang dengan pasti mewujudkan bahagian-bahagian yang sukar atau mustahil dengan cara lain.

Peningkatan moden (3D Corak bercetak, Kerang hibrid, Vakum mencurahkan dan pinggul) Memperluas proses ke dalam aloi dan aplikasi baru - tetapi mereka juga meningkatkan keperluan untuk spesifikasi yang teliti, percubaan dan QA.

 

Soalan Lazim

Sistem shell mana yang harus saya pilih untuk titanium?

Silika-sol (dengan zirkon/alumina kot pertama) + vakum/lengai lebur dan mencurahkan. Kaca air biasanya tidak sesuai tanpa langkah penghalang yang luas.

Betapa baiknya ciri-ciri dengan pemutus bicara yang hilang?

Ciri -ciri <0.5 mm mungkin (barang kemas/ketepatan); di bahagian kejuruteraan bertujuan untuk ≥ 1 mm untuk keteguhan kecuali terbukti dengan percubaan.

Kemasan permukaan biasa yang boleh saya harapkan?

Silika-sol: ~ 0.6-3.2 μm RA; Kaca air: ~ 2.5-8 μm Ra. Mencuci halus dan penggilap lilin mati bertambah baik.

Bilakah pinggul disyorkan?

Untuk keletihan kritikal, Meningkatkan tekanan, atau bahagian aeroangkasa di mana keliangan dalaman mesti diminimumkan - pinggul secara dramatik dapat meningkatkan kehidupan keletihan.

Bolehkah saya menggunakan corak bercetak 3D dan bukannya alat lilin?

Ya - Resin Castable dan lilin bercetak mengurangkan masa perkakas dan kos untuk prototaip/jumlah rendah. Pastikan ciri -ciri dewax resin dan keserasian shell disahkan.