Ikkastjar ta 'investiment tal-ħġieġ tal-ilma (magħrufa wkoll bħala ikkastjar tas-silikat tas-sodju) hija forma ta 'ikkastjar tax-xama' mitlufa li tuża binder tas-silikat tas-sodju li jinħall fl-ilma fil-qoxra taċ-ċeramika.
Bħala wieħed miż-żewġ metodi ewlenin ta 'ikkastjar ta' investiment (l-oħra tkun sol tas-silika), jipprovdi bilanċ ta 'preċiżjoni u kosteffettività.
Joriġina minn tekniki tradizzjonali tax-xama' mitlufa fl-Asja u l-Ewropa, l-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma kiseb trazzjoni industrijali fis-seklu 20 hekk kif il-funderiji fittxew alternattiva bi prezz aktar baxx għall-proċessi tas-silika kollojdali.
Billi tuża materjali komuni (ramel tal-kwarz jew tas-silika b'legaturi tas-silikat alkali), dan il-proċess huwa adattat tajjeb għal preċiżjoni medja, partijiet ta’ kumplessità għolja fejn il-baġits huma aktar stretti.
Ikkastjar tipiċi tal-ħġieġ ta 'l-ilma jvarja minn ftit mijiet ta' grammi sa 150 kg, b'dimensjonijiet massimi madwar 1m, jagħmilha ideali għal akbar, komponenti sensittivi għall-ispiża.
X'inhu Water Glass Investment Casting?
L-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma huwa varjant ta 'investiment ta' preċiżjoni (xama 'mitlufa) ikkastjar li fih silikat tas-sodju ("ħġieġ ta' l-ilma") iservi bħala l-legaturi taċ-ċeramika.
Fil-prattika, xama' (jew plastik) mudelli huma magħmula u mmuntati fis-siġra.
Il-mudelli huma ripetutament miksija f'demel likwidu ta 'partiċelli refrattarji fini marbuta f'soluzzjoni ta' silikat tas-sodju, imbagħad miksi bi saffi stokk progressivament aktar oħxon biex jibnu l-qoxra.
Ladarba l-qoxra tfejjaq, ix-xama' tiġi mdewba jew mgħollija, tħalli kavità moffa vojta. Metall imdewweb (tipikament azzar jew ligi tal-ħadid) jitferra f'din il-qoxra taċ-ċeramika.
Wara s-solidifikazzjoni, il-qoxra tinqasam biex tikxef il-parti mitfugħa. Fil-qosor, ikkastjar tal-investiment tal-ħġieġ tal-ilma "jinvesti" kaptan tax-xama 'f'ċeramika bbażata fuq is-silikat tas-sodju biex tifforma l-moffa.
Meta mqabbel mal-ikkastjar tal-investiment tas-silika-sol (li juża silika kollojdali u ramel ibbażat fuq iż-żirkon), il-metodu tal-ħġieġ tal-ilma jinnegozja xi kwalità tal-wiċċ għal spiża tal-materjal aktar baxxa u proċessar aktar sempliċi.
Għaliex Uża Ħġieġ tal-Ilma?
L-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma huwa popolari minħabba li inaqqas l-ispiża u l-ipproċessar relattiv għal metodi oħra ta' preċiżjoni.
Il-binder tas-silikat tas-sodju u r-ramel tas-silika konvenzjonali huma rħas u faċli biex jimmaniġġaw, hekk għodda u materjali jiswew ħafna inqas milli għall-qxur tas-silika kollojdali.
Pereżempju, sistemi tal-ħġieġ tal-ilma jevitaw l-ispiża għolja tas-silika sol u ramel speċjali, li jipproduċu spiża ta' investiment għal kull parti aktar baxxa.
Il-proċess ukoll jelimina ħafna operazzjonijiet sekondarji: il-partijiet joħorġu qrib il-forma netta (ħafna drabi jeħtieġu ftit iwweldjar jew magni).
Fil-prattika, kkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jistgħu jaqbdu ġeometriji kumplessi ħafna (b'qatgħat ta' taħt u xbieki rqaq) mingħajr qlub, tissimplifika d-disinn.
Skont sorsi tal-industrija, offerti tal-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma "Disinn kumpless mingħajr angoli ta' abbozz" u "preċiżjoni ogħla meta mqabbla mal-ikkastjar tar-ramel",
filwaqt li jiġu evitati l-qlub għaljin, forom, jew weldments li ħafna partijiet kbar mitfugħa bir-ramel jeħtieġu.
Din il-flessibbiltà tagħmilha attraenti għal ġirjiet ta' produzzjoni żgħar għal medji fejn l-ispejjeż tal-għodda għandhom jiġu minimizzati.
Fl-istess ħin, partijiet tal-ħġieġ tal-ilma huma ġeneralment aktar preċiżi mill-ikkastjar tar-ramel.
Tolleranzi dimensjonali tipiċi huma fil-medda ta 'ISO CT6-CT9, bejn wieħed u ieħor tqabbil klassijiet ta 'tolleranza tar-ramel fondut fin jew klassijiet ta' ikkastjar ta 'investiment ta' livell baxx.
Il-finituri tal-wiċċ huma b'mod korrispondenti moderati: fuq l-ordni ta Ra ~ 6-12 μm (Huma 250-500 μt),
aħjar minn ikkastjar tar-ramel aħdar iżda aktar rougher minn ikkastjar ta 'investiment tas-silika-sol.
Fil-qosor, ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jintgħażel meta wieħed jeħtieġ il-forom kumplessi u xogħol sekondarju mnaqqas tal-ikkastjar tax-xama' mitlufa,
iżda baġit aktar strett jew daqs akbar jagħmlu l-proċess tas-silika-sol ta 'spiża ogħla imprattikabbli.
Ħarsa ġenerali tal-proċess
L-ikkastjar ta 'investiment tal-ħġieġ tal-ilma jsegwi l-proċedura ġenerali tax-xama' mitlufa bi ftit differenzi fil-materjali tal-moffa:
Disinn tax-Xemgħa u Assemblaġġ tas-Siġar.
Jiġi prodott mudell ewlieni (bl-iffurmar tal-injezzjoni, 3D Stampar, jew sculpting bl-idejn) u mudell die/moffa magħmula jekk meħtieġ.
Repliki tax-xama 'tal-parti huma maħluqa minn dan il-kaptan. Mudelli tax-xama 'bosta huma mbagħad immuntati fuq sprue komuni (tifforma "siġra") bl-użu ta 'xtiebi tax-xama' u feeders.
Dan ir-raggruppament tax-xama' se jifforma ħafna kkastjar f'fergħa waħda. L-uċuħ tax-xama huma "lebsin" biex ineħħu ħjatat jew difetti, li tagħti finitura bħala labra fuq kull mudell.
Bini tal-qoxra (Kisi taċ-ċeramika).
L-assemblaġġ tax-xama’ jiġi ripetutament mgħaddas f’demel likwidu refrattorju ta’ ramel fin ħafna jew dqiq taż-żirkon sospiż f’soluzzjoni dilwita ta’ silikat tas-sodju.
Kull dip jiksi x-xama' f'saff irqiq taċ-ċeramika (ħafna drabi 0.5-1 mm) qabel stokk bir-ramel oħxon.
Wara draining demel likwidu żejjed, a saff stokk (granuli akbar tar-ramel tas-silika) tiġi applikata billi tferra jew sodda fluwidizzata biex tgħaqqad mad-demel likwidu li jwaħħal.
Il-cluster imbagħad jitħalla jibbies (spiss imnixxef bl-arja jew sħana baxxa vulkanizzat). Dan iċ-ċiklu tal-kisja niexef huwa tipikament ripetut 4–7 darbiet biex tilħaq il-ħxuna tal-qoxra meħtieġa (normalment 5-15 mm totali).
Matul din is-sekwenza, kowtijiet aktar tard jużaw refrattarji aktar oħxon u xi kultant differenti (e.g.. kowtijiet ewwel tas-silika multa għad-dettall, ramel tal-kwarz oħxon f'saffi ta' rinforz) biex timmassimizza s-saħħa u l-permeabilità.
Fi proċessi tal-ħġieġ tal-ilma, ramel tal-kwarz/silika mdewba u alumino-silikati huma refrattorji komuni. Il-qoxra kollha fl-aħħar titnixxef sewwa (kultant fi fran ikkontrollati bl-umdità) biex tneħħi l-umdità.
Dewaxing u sparar.
Il-qoxra taċ-ċeramika mwebbsa hija dewaxed minn tidwib tax-xama barra mill-moffa.
B'differenza mill-qxur tas-silika-sol (li tipikament jaħarqu xama 'f'forn burnout jew bil-fjamma), qxur tal-ħġieġ tal-ilma huma spiss dipped fl-ilma sħun jew espost għall-fwar biex idub ix-xama'.
L-iskop huwa li tnaddaf malajr ix-xama filwaqt li timminimizza l-istress tal-qoxra (qxur tas-silikat tas-sodju huma aktar iebsa meta kesħin).
Wara dewaxing, il-qoxra hija sparati (sinterizzat) f'temperatura għolja (ħafna drabi 800–1000 °C) biex issaħħaħ iċ-ċeramika u biex tinħaraq kwalunkwe organiku li jkun fadal.
Dan jikkawża wkoll li l-binder tas-silikat tas-sodju jissinter u jivtrifika parzjalment, li jiffurmaw riġidu, moffa permeabbli għall-gass.
Tferrigħ tal-metall.
Metall imdewweb jitferra fil-qoxra msaħħna minn qabel bil-mod tas-soltu. Minħabba li l-qxur tal-ħġieġ tal-ilma jużaw ramel tas-silika konvenzjonali, il-kapaċità tas-sħana u l-konduttività termali tagħhom huma simili għal forom tar-ramel.
Il-qoxra tappoġġja l-metall sakemm is-solidifikazzjoni (b'kavitajiet minimi li jinxtorob jekk jintużaw risers).
Tneħħija u Finitura tal-qoxra.
Ladarba solidu, il-qoxra taċ-ċeramika titneħħa b'mezzi mekkaniċi (e.g.. shot-blasting, vibrazzjoni jew tisfir) biex tikxef il-partijiet mitfugħa.
Ir-ramel tal-kwarz residwu jitnaddaf. Is-siġra tal-ikkastjar hija maqtugħa, u xtiebi u risers huma mirquma.
Finali irfinar jistgħu jinkludu tħin, Magni CNC, u trattamenti tal-wiċċ kif meħtieġ.
Minħabba li l-finitura inizjali tal-qoxra hija moderata, ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma ħafna drabi jeħtieġu xi tħin tal-wiċċ jew magni, iżda inqas minn kkastjar tar-ramel aħdar.
Kruċjali, il-proċess tal-ħġieġ tal-ilma jvarja minn proċess tas-silika-sol prinċipalment fi metodu li jgħaqqad u dewax.
Fil-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma, silikat tas-sodju (silikat alkali) settijiet bit-tnixxif u l-ikkurar, billi silika-sol (silika kollojdali) qxur jibbies primarjament bil-ġelazzjoni.
Id-dewaxing isir b'ilma sħun (a dewax imxarrab) minflok fjamma. Dawn id-differenzi jaffettwaw il-ħin taċ-ċiklu u l-kwalità.
Pereżempju, wet-dewax huwa aktar ġentili fuq qxur fraġli, iżda teħtieġ l-immaniġġjar tal-ilma mormi. Ukoll, qxur tal-ħġieġ tal-ilma ġeneralment ikollhom stabbiltà termali aktar baxxa minn qxur tas-silika sol li fihom iż-żirkon, kif diskuss hawn taħt.
Sistema ta' Binder
Il-binder fl-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma huwa soluzzjoni ta' silikat tas-sodju (komunement Na₂O·nSiO₂). Kimikament, Il-ħġieġ tal-ilma huwa alkalin ħafna (pH ~ 11-13) u magħmul b'ċertu proporzjon tas-silika għas-soda.
Formulazzjonijiet tipiċi jvarjaw minn a 2:1 to 3.3:1 SiO₂:Proporzjon tal-piż Na₂O (spiss espressa b'modulu, e.g.. M=2.0 tfisser madwar 2.3 partijiet SiO₂ għal kull Na₂O).
Il-proporzjon u l-kontenut tas-solidi jikkontrollaw il-proprjetajiet ewlenin. Proporzjonijiet aktar baxxi (aktar Na₂O) agħti slurry aktar fluwidu u set-on-tnixxif aktar mgħaġġel, iżda wkoll binder aktar igroskopiku u aktar baxx ta 'refrattarija.
Proporzjonijiet ogħla (aktar SiO₂) iżżid ir-reżistenza tas-sħana u tbaxxi l-pH.
Ħġieġ tal-ilma huwa irqiq fl-ilma (viskożità simili għall-ilma) u ifejjaq bl-evaporazzjoni u bis-sħana ħafifa. Kif tinxef, tifforma netwerk riġidu tal-ħġieġ tas-silikat amorfu.
Il-binder huwa igroskopiku, għalhekk il-qxur għandhom jitnixxfu sewwa qabel ma jisparaw jew jiġu esposti għal arja umda jew ilma, jew jistgħu jerġgħu jrattbu u jiddegradaw.
Fis-servizz, umdità residwa tista 'twassal għal bwiet tal-fwar jew porożità jekk il-metall jitferra sħun wisq. L-istadju tat-tqaddid tipikament jinkludi ħami f'100–200 °C biex il-qoxra tibbies għal kollox u tneħħi l-umdità.
Vantaġġi tal-legaturi tas-silikat tas-sodju jinkludu l-ispiża baxxa tagħhom, "ħajja fuq l-ixkaffa" illimitata, u faċilità ta 'użu (l-ebda solventi tossiċi jew katalisti aċidużi).
Huma stabbiliti permezz ta 'tnixxif sempliċi (jew b'kura tal-melħ) u jagħtu qxur iebes ħafna.
Madankollu, limitazzjonijiet jeżistu: l-alkalinità għolja tagħhom tista 'tattakka ħbub refrattarji jew metall (speċjalment aluminju, tikkawża pickup tal-gass), u n-natura tal-ħġieġ tagħhom tagħti saħħa f'temperatura għolja aktar baxxa minn qxur tas-silika-sol.
B'mod ġenerali, qxur tal-ħġieġ tal-ilma jirtab jekk jissaħħan 'il fuq minn ~800–900 °C, għalhekk huma adattati għal-ligi tal-azzar/ħadid iżda huma marġinali għal-ligi ta 'ikkastjar sħun ħafna.
Minkejja dan, silikat tas-sodju jibqa 'a binder ippruvat fl-industrija. Huwa wieħed minn tliet binders konvenzjonali (flimkien ma' silikat etiliku u silika kollojdali) komunement iċċitata għat-teħid tal-moffa ta 'investiment.
Materjali tal-qoxra u Tekniki tal-Kostruzzjoni
Il-qoxra għall-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma hija mibnija kważi kompletament minn refrattorji bbażati fuq is-silika. Fil-prattika, il-materjali primarji huma ramel tas-silika jew tal-kwarz (imdewweb jew kristallin), possibilment imħallat ma 'alumino-silicati.
Daqsijiet tipiċi tal-partiċelli għall-prim (multa) kowtijiet jistgħu jkunu 100-200 malja (75–150 μm) biex taqbad id-dettall, filwaqt li l-kowtijiet tal-backup jużaw ramel oħxon (e.g.. 30–60 malja).
Żirkon rarament jintuża fil-qxur tal-ħġieġ tal-ilma (b'differenza mill-qxur tas-silika-sol) minħabba l-ispiża – minflok, huma impjegati ramel tas-silika orħos.
Jistgħu jiżdiedu dqiq ifjen tal-alumina jew tat-titanja biex itejbu r-reżistenza għal xokk termali, iżda l-bażi hija silika.
Il-kontroll tal-pH huwa kruċjali fid-demel likwidu. Il-binder tas-silikat tas-sodju huwa alkalin ħafna, hekk spiss ammont żgħir ta buffer jew melħ (bħall-bikarbonat tas-sodju) huwa miżjud biex jaġġusta l-ħin tal-ġel u jipprevjeni kura immedjata.
Il-manifatturi jimmonitorjaw il-pH tad-demel likwidu (spiss madwar 11–12) u viskożità biex jiżguraw ħxuna konsistenti tal-kisi. Alkalinità għolja żżejjed tista 'tikkawża li l-ewwel kisja tiġel qabel iż-żmien fuq ix-xama'.
Fil-prattika, ilma-ħġieġ qxur użu 4 to 7 saffi tal-kisi (prime coat flimkien ma 'diversi kowtijiet b'dahar ta' stokk).
Pereżempju, dip inizjali f'demel likwidu tas-silika fina huwa segwit minn stokk b'ramel tal-kwarz fin (dan il-“coat primarju” jissakkar fid-dettall tal-mudell).
Kowtijiet sussegwenti jużaw ramel progressivament aktar oħxon biex jibnu s-saħħa. Kull kisi għandu jinxef (ħafna drabi 1-2 sigħat f'temperatura tal-kamra jew aktar malajr f'forn ta 'sħana baxxa) qabel il-kisja li jmiss.
Il-ħxuna finali tal-qoxra hija ġeneralment ta 'l-ordni ta' 5-15 mm totali.
Waqt it-tnixxif, it-temperatura u l-umdità huma kkontrollati bir-reqqa - it-tnixxif mgħaġġel wisq jista 'jixxaqqaq il-qoxra, filwaqt li t-tnixxif bil-mod wisq jista 'jikkawża ġiri jew distorsjoni.
Meta mqabbel mal-qxur tas-silika-sol, qxur tal-ħġieġ tal-ilma għandhom tendenza li jkunu qawwija iżda inqas refrattarji.
Saffi tas-silika mdewba jagħtu saħħa sħuna deċenti sa ~ 900 °C, iżda lil hinn minn hekk in-netwerk tal-ħġieġ tas-silikat tas-sodju jista 'jibda jirtab.
B'kuntrast, qxur tas-silika-sol spiss jużaw saffi ta 'żirkon u alumina li jibqgħu stabbli hawn fuq 1200 ° C..
Fi kliem ieħor, forom tas-silika-sol jistgħu jifilħu aħjar it-temperaturi ogħla tat-tferrigħ tas-superliga, billi l-qxur tal-ħġieġ tal-ilma huma tipikament limitati għall-azzar u l-ħadid.
Casting Metalli u Kompatibbiltà
L-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jeċċella b'ligi tal-ħadid komuni. Azzar tipiċi jinkludu azzar tal-karbonju, baxx- u azzar ta' liga medja, reżistenti għas-sħana Azzar li ma jissaddadx, u azzar tal-manganiż.
Ħadid fondut (griż u duttili) huma wkoll komunement mitfugħa. Dawn il-ligi jistgħu jitferra 'fil-medda 1400–1600 °C mingħajr ma ssir ħsara katastrofika lill-qoxra tas-silika (bi skedi xierqa tas-sħana).
Fil-fatt, ilma-ħġieġ huwa speċjalment popolari għal partijiet tal-ilbies u komponenti tqal magħmula mill-azzar, fejn is-saħħa tal-qoxra żejda (meta mqabbel mar-ramel fondut) u l-kumplessità tħallas.
Ħġieġ tal-ilma huwa inqas adattati għal metalli reattivi jew ħfief. Ligi tal-aluminju u tal-manjeżju, per eżempju, jeħtieġu niexfa ħafna, qxur nodfa.
Kwalunkwe umdità jew soda fil-qoxra tista 'tiġġenera porożità tal-idroġenu fl-aluminju jew tikkawża ossidazzjoni.
It-titanju u ligi reattivi oħra ġeneralment jitolbu sistemi ta 'qoxra tas-silika-sol jew taċ-ċeramika (jew tidwib bil-vakwu) minħabba li l-qxur tal-ħġieġ tal-ilma m'għandhomx l-inertezza jew il-purità meħtieġa.
(Prattikament, ikkastjar tax-xama' mitlufa tat-titanju jsir kważi esklussivament b'sistemi ta 'żirkon/qoxra ta' alumina refrattorji, mhux ħġieġ ta 'l-ilma.)
Għalhekk, il-kompatibilità metallurġika hija konsiderazzjoni ewlenija: Il-ħġieġ tal-ilma jintgħażel meta l-metall fondut ikun kompatibbli mas-silika (sistemi tal-ħadid) u l-ekonomija tal-proċess hija meħtieġa.
F'termini ta 'metallurġija, qxur tal-ħġieġ tal-ilma jistgħu jinfluwenzaw il-kwalità tal-ikkastjar.
Pereżempju, azzar tal-karbonju jista 'jgħaddi minn karburizzazzjoni żgħira fl-interface tal-qoxra jekk dewaxed b'ilma aċidifikat, għalhekk jintuża ilma newtrali.
Il-permeabilità tal-gass taċ-ċeramika tgħin fil-vent tal-idroġenu u l-gass; madankollu, kwalunkwe dewax jew umdità inadegwati jistgħu jipproduċu porożità tal-gass.
Il-porożità li tinxtorob hija ġestita permezz ta 'risers u ventijiet bħas-soltu.
B'mod ġenerali, ikkastjar tal-ħġieġ ta 'l-ilma jġib ruħu b'mod metallurġiku bħal kkastjar ta' preċiżjoni oħra ta 'l-istess metall - il-kimika tal-qoxra għandha effett minimu ta' liga iżda tista 'tbiddel xi ftit id-dekarburizzazzjoni tal-wiċċ.
Kontrolli xierqa tal-proċess (bħal vakwu jew tferrigħ f'atmosfera inerta għal ċerti azzar) jistgħu jiġu applikati kif meħtieġ, iżda huma indipendenti mit-tip ta' binder.
Preċiżjoni Dimensjonali u Finish tal-wiċċ
Il-kkastjar tal-investiment tal-ħġieġ tal-ilma jikseb preċiżjoni moderata. Dimensjonali tolleranzi huma tipikament ISO CT7-CT9 għal dimensjonijiet ġenerali. (Għal ħitan fini, it-tolleranza tista' tirrilassa għal CT9 jew CT10.)
Biex tpoġġi dan f'perspettiva, ISO CT7 fuq a 50 karatteristika mm tippermetti madwar ± 0.10 mm devjazzjoni, billi CT6 ikun ±0.06 mm.
Fil-prattika, partijiet żgħar u proċessi kkontrollati tajjeb jistgħu jersqu lejn CT6-CT7,
iżda kkastjar akbar jew aktar kumpless ħafna drabi jkunu fil-medda CT8-CT9.
Dan huwa komparabbli mat-tolleranzi tal-ikkastjar tar-ramel fin.
B'kuntrast, kkastjar tas-silika-sol high-end jistgħu jilħqu CT4-CT6 fuq dimensjonijiet żgħar, għalhekk il-ħġieġ tal-ilma huwa inqas preċiż b'madwar grad wieħed ta 'tolleranza.
Ħwienet konxji mill-kwalità se jispeċifikaw it-tolleranzi bbażati fuq l-ISO 8062, spiss jinnota "CT8" bħala linja bażi għall-proċessi tal-ħġieġ tal-ilma.
Il-finitura tal-wiċċ hija bl-istess mod aktar oħxon mis-silika-sol iżda aktar lixx mir-ramel fondut. Tipiku ħruxija tal-wiċċ għall-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma huwa fuq l-ordni ta Ra 6-12 μm (250–500 min).
Funderija waħda rrapportat li l-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma laħaq bejn wieħed u ieħor Ra = 12.5 μm fit-testijiet ta' tqabbil. B'kuntrast, partijiet tas-silika-sol jistgħu jiksbu Ra 3–6 μm.
Il-ħruxija ogħla tal-ħġieġ tal-ilma hija dovuta għad-daqsijiet tal-qamħ akbar fil-qoxra u n-natura tal-binder tas-silikat tas-sodju.
Fatturi li jaffettwaw il-finitura jinkludu kontenut ta 'solidi tad-demel likwidu, daqs tal-qamħa tal-stokk, ħxuna tal-qoxra, u l-kwalità tal-mudell.
Pereżempju, prime-coats ifjen u saffi prime addizzjonali jistgħu jtejbu l-kwalità tal-wiċċ.
Madankollu, disinjaturi għandhom jistennew wiċċ inizjali aktar mhux maħdum: ikkastjar tipiku ħafna drabi jeħtieġu tħin ħafif jew magni biex jilħqu l-intoppi madwar Ra 3–6 μm għal uċuħ kritiċi.
Biex timmaniġġja l-eżattezza, ħafna mill-ħwienet jużaw spezzjoni dimensjonali (Kalipers, Cmm, gauges) fuq l-ewwel partijiet u kampjuni tal-produzzjoni.
Peress li l-mudell tax-xama 'u s-siġra jintroduċu xi varjabilità, tqassim bir-reqqa u kumpens shrink huma meħtieġa.
Il-koeffiċjenti tal-kontrazzjoni termali għall-azzar (madwar 1.6 mm/m·100 °C) huma użati għall-iskala mudelli. Id-dokumentazzjoni tal-proċess tiddefinixxi l-fatturi tat-tnaqqis u t-tolleranzi għal kull ISO.
Kontroll u spezzjoni tal-kwalità
Il-kontroll tal-kwalità fl-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jirrifletti dixxiplini oħra tal-funderija. Passi kritiċi huma spezzjonati fi stadji multipli:
- Spezzjoni tal-qoxra: Qabel tferra, qxur huma eżaminati għal xquq, folji, jew kisi mhux komplut.
Kuntratturi spiss ikejlu l-ħxuna tal-qoxra b'gauges ultrasoniċi u jivverifikaw li kull saff huwa uniformi. Kwalunkwe delamination jew pinholes jistgħu jikkawżaw difetti tal-ikkastjar.
Kontenituri tad-demel likwidu imxarrab huma mmonitorjati għall-pH u s-solidi; varjazzjonijiet jistgħu jipproduċu qxur dgħajfa. Il-fran tat-tnixxif huma kkontrollati għal distribuzzjoni uniformi tas-sħana. - Kontrolli dimensjonali: Wara shakeout u finitura-makkinar, ikkastjar huma mkejla kontra dimensjonijiet tad-disinn.
Partijiet tal-ewwel oġġett tipikament jgħaddu minn spezzjoni CMM biex jivverifikaw dimensjonijiet kritiċi fil-klassi ta 'tolleranza speċifikata (e.g.. ISO CT8).
Blokki tal-kejl sempliċi jew gauges tal-plagg huma użati għad-dijametri tat-toqob. Minħabba li ż-żift tas-siġar u x-xema 'jinxtorob iżidu żbalji żgħar, huwa komuni li jiġu aġġustati d-dimensjonijiet prinċipali tal-mudell jekk isseħħ runout. - Sejbien ta' difetti: Ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jista 'jsofri difetti bħall-porożità tal-gass, inklużjonijiet, jew difetti tal-fużjoni tal-qoxra.
Metodi ta 'spezzjoni komuni jinkludu X-ray/radjografija (biex issib ħofor jew inklużjonijiet interni), penetrant fluworexxenti (għal xquq tal-wiċċ u porożità), u l-ittestjar tal-partiċelli manjetiċi (għal partijiet tal-ħadid).
Fejn xieraq, jiġu applikati testijiet tal-pressjoni jew testijiet tal-fluss. Analiżi metallurġika (makro inċiżjoni, mikrografi) jistgħu jintużaw waqt l-iżvilupp tal-proċess.
L-ittestjar kollu għandu jirreferi għall-istandards (e.g.. ASTM E165 għal penetrant, ASTM E446 għar-radjografija) biex tiddefinixxi l-aċċettazzjoni. - Dokumentazzjoni tal-proċess: Tinżamm traċċabilità stretta fuq ħadid fondut tal-ħġieġ tal-ilma. Ir-rekords jinkludu proporzjonijiet tat-taħlita tad-demel likwidu, skedi tal-kura, u l-ħinijiet tal-forn.
Ħafna funderiji jużaw listi ta' kontroll waqt il-proċess (zkuk tat-temperatura għal fran dewax, zkuk tal-umdità għall-kmamar tat-tnixxif, u zkuk tal-użu tal-legaturi).
Għal partijiet ta 'affidabbiltà għolja (e.g.. komponenti aerospazjali), kodiċi sħiħ tas-sħana u ċertifikazzjoni kimika/fiżika jakkumpanjaw il-parti.
ISO 9001 jew standards Nadcap jistgħu jirregolaw id-dokumentazzjoni f'industriji kritiċi.
B'mod ġenerali, il-filosofija tal-kontroll hija li tistandardizza kull pass sabiex kwalunkwe falliment tal-ikkastjar jista 'jiġi ssorveljat lura għall-kawża ewlenija tiegħu (e.g.. demel likwidu instabbli jew ċiklu ta 'tnixxif mitluf).
Konsiderazzjonijiet Ekonomiċi
L-ikkastjar tax-xama' mitluf tal-ħġieġ tal-ilma huwa stmat għal kost-effettività f'applikazzjonijiet xierqa. Fatturi ekonomiċi ewlenin jinkludu l-ispiża materjali, xogħol, ħin taċ-ċiklu, u rendiment:
- Materjali: Binder tas-silikat tas-sodju u ramel tal-kwarz huma rħas meta mqabbla mas-silika kollojdali u ż-żirkon.
Pereżempju, soluzzjoni tas-silikat tas-sodju tista 'tiswa ftit ċenteżmi għal kull kilogramma, billi l-legaturi tas-silika kollojdali jiswew ordni ta 'kobor aktar.
L-imluħa jew l-aċċeleraturi użati huma minimi. Mudelli tax-xama' (speċjalment jekk stampati 3D) żid l-ispiża, iżda r-rendiment huwa għoli.
Hemm xi skart taċ-ċeramika ruttam (qoxra miksura) iżda ħafna drabi jista 'jiġi riċiklat bħala ramel. B'mod ġenerali, konsumabbli huma bi prezz baxx. - Ħin tax-xogħol u l-ipproċessar: Il-bini ta 'qoxra tal-ħġieġ ta' l-ilma huwa xogħol intensiv, jeħtieġu diversi dips u ċikli tat-tnixxif.
Ħinijiet taċ-ċiklu ta 24–72 siegħa minn siġra tax-xama 'tferra huma tipiċi (aktar mgħaġġla minn silika-sol ta 'temperatura għolja li tista' tieħu kura itwal).
Il-pass dewax imxarrab huwa itwal (immersjoni vs ħruq bil-fjamma miftuħa), iżda dan huwa normalment soak matul il-lejl. Ix-xogħol huwa meħtieġ għall-preparazzjoni tal-mudell, operazzjonijiet ta' kisi/stokk, u shakeout.
Minkejja dan, l-ispejjeż tal-għodda aktar baxxi u l-magni mnaqqsa ħafna drabi jikkumpensaw xogħol ogħla.
F'mudell ta' spiża, ħġieġ ta 'l-ilma jista' jkun kompetittiv meta l-volumi tal-parti jaqbżu ftit mijiet fis-sena, speċjalment għal partijiet tqal jew kumplessi li jkunu għaljin ħafna fir-ramel jew die casting. - Throughput: Linji tal-ħġieġ tal-ilma b'għan wieħed jistgħu jaħdmu kontinwament, imma kull tibni (tagħbija tal-qoxra, dewax, nar, ferra, knock-out) jimmaniġġja biss il-partijiet fuq dik is-siġra.
It-throughput huwa moderat; ftit mijiet ta 'kilogrammi ta' kkastjar għal kull lott jistgħu jkunu normali. Madankollu, teżisti awtomazzjoni għall-injezzjoni tax-xama 'u l-bexx tal-qoxra.
Il-pass li jillimita huwa spiss dewaxed u sparar, li jistgħu jkunu fran tal-lott b'tagħbijiet definiti. Skedar effettiv (siġar stivar) jistgħu jtejbu l-utilizzazzjoni. - Rendiment u ruttam: Minħabba li l-proċess huwa preċiż, ir-rati ta' ruttam jistgħu jkunu baxxi jekk ikunu kkontrollati. Madankollu, kwalunkwe qasma tal-qoxra jew leak-through tal-metall iwassal għal telf totali ta 'dak ikkastjar.
Ħsarat minħabba difetti fil-qoxra (e.g.. qsim wara dewax) huma minimizzati minn kontroll strett tal-proċess.
Meta mqabbel mal-ikkastjar tar-ramel, Il-ħġieġ tal-ilma ġeneralment għandu rendiment ogħla peress li l-partijiet huma aktar faċli biex jitnaddfu u kważi forma netta.
Meta mqabbel mas-silika sol, rendiment huwa simili jew kemmxejn aktar baxx (qxur tas-silika-sol jistgħu jkunu aktar forgiving ta 'kwistjonijiet dewax).
A mhux maħduma paragun tal-ispejjeż jista 'juri li l-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jista' jkun 50–70% orħos għal kull parti minn ikkastjar tas-silika-sol għal partijiet tal-azzar ta 'preċiżjoni medja,
minħabba l-ispiża tal-materjal u l-għodda aktar baxxa, għalkemm b'telf modest tal-kwalità tal-wiċċ.
Huwa aktar għali minn ikkastjar tar-ramel irħis għal kull unità, iżda minħabba li l-partijiet finali jeħtieġu ħafna inqas magni, Il spiża totali tal-parti lesta jistgħu jkunu kompetittivi.
Fil-qosor, l-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jippermetti lill-kumpaniji jċaqalqu l-ispiża minn sigħat tal-magni għall-ħin tal-proċess,
li ħafna drabi huwa vantaġġuż għal partijiet li huma kumplessi jew ta 'volum baxx biżżejjed li għodda dedikata ma tkunx iġġustifikata.
Applikazzjonijiet industrijali
L-ikkastjar tal-investiment tal-ħġieġ tal-ilma jsib in-niċċa tiegħu fih komponenti heavy-duty u kumplessi madwar diversi industriji. Applikazzjonijiet notevoli jinkludu:
- Makkinarju u tagħmir tqil: Komponenti għall-minjieri, żejt & gass, u l-makkinarju tal-kostruzzjoni spiss juża ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma.
Pereżempju, gerijiet, housings tal-pompa, valvi, u impellers f'dawn is-setturi jibbenefikaw mis-saħħa tal-azzar u l-libertà ġeometrika tal-ikkastjar tal-investiment.
Ħġieġ tal-Ilma Casting Stainless Steel Valve Pipe Fitting - Partijiet agrikoli: Partijiet bħal housings tat-tratturi, komponenti tal-moħriet, u r-rabtiet tat-tagħmir tqil tar-razzett isiru b'dan il-mod.
Il-ħila li jitfa 'ħadid duttili jew forom ta' azzar b'liga baxxa (e.g.. partijiet tal-laċċ, pjanċi tat-tħaffir taż-żerriegħa) bi profili kkomplikati huwa vantaġġ ewlieni. - Karozzi: Filwaqt li mhux komuni għal partijiet tal-karozzi prodotti bil-massa, L-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jintuża f'komponenti tal-karozzi jew tat-trakkijiet ta 'volum baxx (e.g.. lottijiet żgħar ta 'steering knuckles, armi tqal tas-sospensjoni, Komponenti tal-brejkijiet għal vetturi speċjali).
Il-preċiżjoni tagħha tisboq l-ikkastjar tar-ramel għal partijiet tajbin kritiċi, iżda jibqa' kost-effettiv għal ġirjiet moderati. - Valvoli u pompi industrijali: Valvoli tal-ħadid fondut u tal-azzar, korpi tal-pompa, u l-ħanek spiss jiġu minn forom ta 'investiment tal-ħġieġ ta' l-ilma.
Dawn il-partijiet jeħtieġu passaġġi interni kumplessi u finitura tajba tal-wiċċ (biex tiġi evitata tnixxija) – l-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jagħti valvi lesti għall-magni mingħajr qlub. - Kostruzzjoni u kkastjar arkitettoniku: Kultant, elementi dekorattivi jew strutturali tal-ħadid/azzar (bħal flanġijiet, ħardwer, jew appoġġi Jeronimo) huma mitfugħa permezz tal-ħġieġ tal-ilma.
Il-proċess jista 'jaqbad dettalji artistiċi fini waqt li juża ramel affordabbli, jagħmilha adattata għall-ikkastjar ta 'speċjalità (e.g.. sostituzzjoni tal-bronż f'elementi arkitettoniċi). - Komponenti offshore u marittimi: Kif imsemmi mis-sorsi tal-industrija, Partijiet għall-karrijiet, krejnijiet, u rigs tal-baħar jutilizzaw dan il-metodu għal durabilità f'ambjenti ħarxa.
B'mod ġenerali, ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma huwa magħżul fl-industriji li jitolbu ħadid fondut robust b'dettall moderat bi spiża raġonevoli.
Jikkompeti mal-ikkastjar tar-ramel meta tkun meħtieġa preċiżjoni ogħla jew dettall tal-forma tax-xibka, u jikkompeti mal-ikkastjar tal-investiment tas-silika-sol meta d-daqs kbir jew il-limitazzjonijiet tal-baġit jagħmlu lil dan tal-aħħar għali wisq.
Analiżi Komparattiva
Meta mqabbel ma 'metodi oħra ta' ikkastjar, ikkastjar ta 'investiment tal-ħġieġ tal-ilma jokkupa triq tan-nofs:
Ħġieġ tal-Ilma vs Silika-Sol Investiment Casting:
Silika-sol (binder kollojdali-silika bi dqiq taż-żirkon) jipproduċi l-ifjen dettall, l-aħjar finitura tal-wiċċ (Ra baxx daqs 3-6 μm), u tolleranzi aktar stretti (ISO CT4-CT6).
Madankollu, huwa aktar għaljin: soluzzjonijiet tas-silika sol u ramel taż-żirkon jiswew b'mod sinifikanti aktar, u l-proċess jeħtieġ ħruq tal-fjamma u temperaturi ogħla tal-isparar.
Ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma, b'kuntrast, għandu finitura oħxon (~ Ra 6-12 μm) u tolleranzi usa' (CT6-CT9), iżda juża materjali irħas u dewax aktar sempliċi.
Qxur tal-ħġieġ tal-ilma wkoll għandhom tendenza li jkunu aktar b'saħħithom fl-immaniġġjar qabel it-tferrigħ (huma riġidi ħafna wara t-tnixxif) u jista 'jkun eħxen, li jibbenefika tferriegħ tqal.
Fil-qosor, silika-sol huwa magħżul għal preċiżjoni għolja, partijiet żgħar; ilma-ħġieġ huwa magħżul għal akbar, komponenti iebsa fejn il-finitura tal-wiċċ tista 'tiġi sagrifikata.
Ħġieġ tal-Ilma Investiment Casting vs Ramel Ikkastjar:
Ikkastjar tar-ramel (ramel aħdar jew marbut kimikament) hija l-inqas spiża, l-aktar flessibbli moffa-teħid għal partijiet kbar.
Madankollu, kkastjar tar-ramel għandhom uċuħ mhux maħduma ħafna (Ra > 25 μm, ħafna drabi 50-100 μm) u tolleranzi laxki (ISO CT11 jew agħar).
L-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jagħti wiċċ u preċiżjoni ferm aħjar (kif innutat hawn fuq) bi spiża ogħla.
Jekk parti mitfugħa bir-ramel teħtieġ magni estensivi jew tiswija (bħall-iwweldjar fil-qlub), jista 'jkun irħas li tuża ħġieġ ta' l-ilma.
Ukoll, ċerti forom kumplessi (Ħitan irqaq, vojt interni) huma iebsa jew impossibbli fir-ramel mingħajr qlub; ħġieġ ta 'l-ilma faċilment jipproduċi forom bħal dawn.
Il-kompromess huwa li l-ikkastjar tar-ramel jiskala aħjar għal volum estremament għoli (die forom jew forom li jistgħu jintużaw ħafna drabi),
billi l-ilma tal-ħġieġ huwa limitat għal madwar 150 kg għal kull moffa u teħtieġ ċikli ta 'ħafna ġranet.
Qawwa tal-qoxra u Imġieba Termali:
Qxur tal-ħġieġ tal-ilma huma komposti minn saffi tas-silika mdewba, li huma kemmxejn inqas refrattarji mis-saffi taż-żirkon jew tal-alumina spiss użati fil-qxur tas-silika-sol.
Dan ifisser li l-qxur tal-ħġieġ tal-ilma tipikament ikollhom temperatura ta’ servizz massima aktar baxxa u jistgħu jippermettu aktar reazzjoni tal-qoxra tal-metall f’fergħat sħan ħafna.
Fil-prattika, għalkemm, iż-żewġ metodi jipproduċu qxur li jifilħu faċilment it-temperaturi tat-tferrigħ tal-azzar/ħadid.
F'termini ta 'saħħa, kemm qxur tas-silika-sol kif ukoll tal-ħġieġ tal-ilma huma riġidi wara l-isparar, iżda silika-sol jista 'jżomm l-integrità strutturali f'temperaturi ogħla.
L-Aħjar Każijiet ta' Użu:
Fil-qosor l-aħjar użi, ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma huwa ideali għal Partijiet tal-azzar/ħadid medji għal kbar fejn preċiżjoni għolja mhix kritika,
bħal housings tal-pompa, gear blanks, partijiet tal-makkinarju tqil, u kwalunkwe komponent fejn il-karatteristiċi mitfugħa ħlief l-iwweldjar.
Silika-sol huwa l-aħjar għal partijiet żgħar sa medji ta 'preċiżjoni għolja (komponenti aerospazjali, ġojjelli, Impjanti mediċi, partijiet żgħar li ma jissaddadx).
Green-sand casting jirbaħ għal partijiet tqal enormi jew volumi estremament kbar fejn dettall strett ma jkunx meħtieġ (e.g.. djar kbar, blokki tal-magna, kisi tal-pompa bl-ingrossa).
It-tabella hawn taħt tenfasizza ftit metriċi komparattivi:
- Ħruxija tal-wiċċ (tipiku Ra): Silika-sol ~ 3–6 μm; ħġieġ tal-ilma ~ 6–12 μm; ramel aħdar >25 μm.
- Tolleranza dimensjonali: Silika-sol ISO CT4–CT6; ħġieġ tal-ilma ~CT6–CT9; ramel aħdar CT11–CT12 (laxka ħafna).
- Spiża tal-Materjal: Baxx għar-ramel, moderat għall-ħġieġ tal-ilma, għoli għas-silika-sol. Il-binder tas-silikat tas-sodju huwa irħis ħafna, billi l-binder tas-silika kollojdali huwa għali.
- Qawwa tal-qoxra: Tajjeb għas-silika-sol f'T għoli, moderat għall-ħġieġ tal-ilma. Qxur taż-żirkon/alumina (silika-sol) għandhom refrattarju ogħla.
- Skala tal-Produzzjoni: Ħġieġ ta 'l-ilma jixraq għal volumi żgħar għal medji (għexieren sa eluf fis-sena), speċjalment meta l-partijiet huma tqal. Silika-sol suits ġirjiet żgħar/preċiżjoni; ramel suits volumi kbar.
B'mod ġenerali, l-ikkastjar tal-ħġieġ tal-ilma jgħaqqad vojt: joffri kontroll u finitura aħjar minn ikkastjar tar-ramel, Iżda spiża aktar baxxa minn silika-sol.
Meta t-talbiet tad-disinn huma moderati u l-baġits huma ristretti, ħafna drabi hija l-aktar teknika ta 'preċiżjoni ekonomika.
Konklużjoni
Ħġieġ tal-ilma (silikat tas-sodju) ikkastjar ta 'investiment huwa a kosteffikaċi ikkastjar ta 'preċiżjoni proċess ottimizzat għall-ħadid, komponenti kumplessi.
Billi tuża binders u ramel rħas, tippermetti lill-manifatturi biex jiksbu partijiet tal-azzar u tal-ħadid ta 'forma kważi netta b'tolleranzi raġonevoli (ISO CT7-CT9) u finituri (Ra ≈6–12 μm) bi frazzjoni tal-ispiża tal-ikkastjar tas-silika-sol.
Is-saħħiet tal-proċess huma l-ekonomija materjali tiegħu, riġidità qawwija tal-qoxra, u l-abbiltà li tipproduċi ġeometriji kumplessi mingħajr kollass tal-qalba.
Il-limitazzjonijiet ewlenin tiegħu huma finitura tal-wiċċ aktar mhux maħduma u stabbiltà aktar baxxa f'temperatura għolja, li jirrestrinġuha għal preċiżjoni medja, applikazzjonijiet heavy-duty.
B'ħarsa 'l quddiem, l-ikkastjar tal-ħġieġ ta 'l-ilma jibqa' rilevanti għal applikazzjonijiet bħall-makkinarju, subassemblaġġi tal-karozzi,
tagħmir agrikolu u tal-kostruzzjoni, u kwalunkwe partijiet li jibbenefikaw minn kompromess tajjeb ta 'dettall u spiża.
Titjib kontinwu (bħal formulazzjonijiet ottimizzati tas-silikat u kisi awtomatizzat tal-qoxra) jista 'jimbotta l-eżattezza tiegħu kemmxejn ogħla.
Madankollu, l-inġiniera għandhom jaqblu bir-reqqa l-partijiet għall-proċess: uża ħġieġ tal-ilma meta kumplessità u ekonomija tal-azzar/ħadid jiddominaw ir-rekwiżiti,
silika-sol meta dettall ultra-fin jew ligi speċjali huma meħtieġa, u ramel meta volum jew daqs kbir tikkanċella l-preċiżjoni.
B'mod ġenerali, ikkastjar ta 'investiment tal-ħġieġ ta' l-ilma huwa matur, teknika mifhuma sew.
L-użu kontinwu tiegħu huwa mmexxi mid-domanda globali għal robust, partijiet tal-metall b'forma kkomplikata b'tolleranzi moderati u spejjeż kompetittivi.
L-applikazzjoni xierqa tal-kimika u l-kontrolli tal-proċess tagħha - u spezzjoni bir-reqqa - tagħti konsistenti, kkastjar ta 'kwalità għolja għal firxa wiesgħa ta' ħtiġijiet industrijali.
Dan hija l-għażla perfetta għall-bżonnijiet tal-manifattura tiegħek jekk għandek bżonn ta 'kwalità għolja ikkastjar tal-investiment tal-ħġieġ tal-ilma servizzi.
