1. Introduksjon
Lost-wax (investering) støping er verdsatt for sin evne til å gjengi fine detaljer, tynne seksjoner og kompleks geometri med utmerket overflatefinish og relativt stramme toleranser.
Å oppnå konsistente resultater handler ikke bare om geometri eller maskininnstillinger – det er grunnleggende et materialproblem.
Voksblandingen, investeringskjemi, ildfaste tilslag, kjernesammensetning, digel- og legeringskjemi samhandler termisk, kjemisk og mekanisk under avvoksing, utbrenthet og metallinjeksjon.
Å velge de riktige materialene for hvert trinn er forskjellen mellom en produksjon med høy avkastning og gjentatt omarbeiding.
2. Oversikt over arbeidsflyten for tapt voksstøping
Viktige stadier og de primære materielle elementene som er involvert:
- Mønstring (voks) — mønstervoks eller sprøytestøpt termoplast; port-/voksinnløpssystemer.
- Forsamling & gating — voksstaver (falske), baseplater.
- Skallbygg (investering) — slurry (binder + fint ildfast), stukk/aggregatfrakker.
- Tørking / avvoksing — fjerning av organisk mønster med damp/autoklav eller ovn.
- Utbrenthet / skall sinter — kontrollert rampe for å oksidere/brenne gjenværende organiske stoffer og sintre skallet til ønsket styrke.
- Smelting & Helling — digelmateriale pluss atmosfære (luft/inert/vakuum) og hellesystem (tyngdekraften / sentrifugal / vakuum).
- Kjøling & fjerning av skall — fjerning av mekanisk eller kjemisk skall; etterbehandling.
Hvert trinn bruker forskjellige familier av materialer som er optimalisert for temperaturene, kjemi, og mekaniske belastninger på det stadiet.
3. Voks & mønstermaterialer
Funksjoner: bære geometri, definere overflatefinish, og gi forutsigbar utvidelse under skallbygging.
Vanlig voks / mønstermaterialfamilier
| Materiale / Familie | Typisk komposisjon | Typisk smelting / mykningsområde (° C.) | Typisk lineær krymping (som produsert) | Typisk restaske etter utbrenthet | Beste bruk / notater |
| Parafinrik injeksjonsvoks | Parafin + liten modifikator | 45–70 ° C. | ~0,2–0,5 % | 0.05–0,2 vekt% | Lave kostnader, god finish; sprø hvis ren - vanligvis blandet. |
| Mikrokrystallinske voksblandinger | Mikrokrystallinsk voks + parafin + klebrige midler | 60–95 °C | ~0,1–0,3 % | ≤0,1 vekt% (hvis formulert lav-aske) | Forbedret seighet og kohesjon; foretrukket for komplekse sammenstillinger. |
| Mønster voks (konstruerte blandinger) | Parafin + mikrokrystallinsk + polymerer (PE, EVA) + stabilisatorer | 55–95 °C | ~0,10–0,35 % | ≤0,05–0,1 vekt% | Standard støpemønstervoks: innstilt flyt, krympe og aske. |
Bivoks / naturlige voksblandinger |
Bivoks + modifiserere | 60–65 °C (bivoks) | ~0,2–0,6 % | ≤0,1–0,3 % | God overflateglans; brukes i små/håndlagde deler; variabel aske. |
| Varmsmeltende termoplastiske mønstre | Termoplastiske elastomerer / polyolefiner | 120–200 ° C. (avhengig av polymer) | variabel | svært lite aske hvis polymer brenner rent | Brukes til spesielle mønstre; lavere håndteringskryp, men krever høyere avvoksenergi. |
| 3D-trykt støpbar harpiks (SLA/DLP) | Fotopolymerharpiks formulert for utbrenthet | glassovergang ~50–120 °C; dekomponering 200–600 °C | avhenger av harpiks; ofte ~0,2–0,5 % | 0.1–0,5% (harpiksavhengig) | Utmerket geometrifrihet; krever strenge avvoks-/forbrenningsprotokoller for å unngå rester. |
Nøkkelegenskaper og hvorfor de betyr noe
- Flyteevne for injeksjon: påvirker fyll- og portkvaliteten.
- Krymping & Termisk ekspansjon: må samsvare med investeringsutvidelsesegenskapene for å unngå skallsprekker eller dimensjonsfeil.
- Askeinnhold: lavt beholdt karbon/aske ved utbrenning reduserer skall-metall-reaksjoner.
- Styrke & utmattelse: mønstre må overleve håndtering og skallrotasjon uten forvrengning.
Praktiske tall & notater
- Typisk voksinjeksjonskrymping: ~0,1–0,4 % lineær avhengig av voks og temperaturkontroll.
- Bruk lav-aske formuleringer for høypresisjonssmykker og reaktive legeringer.
4. Investering (ildfast) systemer — typer og utvalgskriterier
Investering = perm + ildfast pulver. Valget er drevet av maksimal metallstøpetemperatur, nødvendig overflatefinish, termisk ekspansjonskontroll, og motstand mot reaksjon med smeltet metall.
Store investeringsfamilier
- Gipsbundne investeringer (gipsbasert)
-
- Bruk: smykker og lavtsmeltende legeringer (gull, sølv, tinn) hvor skjenkevikarer < ~1000 °C.
- Fordeler: Utmerket overflatefinish, lav permeabilitet (bra for fine detaljer).
- Grenser: dårlig styrke over ≈1000 °C; brytes ned og mykner - ikke egnet for stål eller høytemperaturlegeringer.
- Fosfatbundne investeringer (F.eks., natrium- eller magnesiumfosfat)
-
- Bruk: Høytemperaturlegeringer (rustfrie stål, Nikkellegeringer) og applikasjoner som krever større ildfasthet opp til ~1500 °C.
- Fordeler: høyere varmestyrke, bedre motstand mot metallreaksjon og sprekker.
- Grenser: dårligere overflatepolering kontra gips i noen formuleringer; mer kompleks blanding.
- Silika sol / kolloidalt silika bundet (aluminiumoksyd/silika-blandinger)
-
- Bruk: presisjonsdeler over et bredt temperaturområde; kan tilpasses med tilsetninger av zirkon eller alumina.
- Fordeler: god stabilitet ved høye temperaturer, Fin overflatebehandling.
- Grenser: kontroll av termisk ekspansjon og herdetid er kritisk.
- Zirkon / aluminiumoksyd (oksid) forsterkede investeringer
-
- Bruk: reaktive legeringer (Titan, høytemperatur nikkellegeringer) — reduserer metallinvesteringsreaksjonen.
- Fordeler: svært høy ildfasthet, lav reaktivitet med aktive metaller.
- Grenser: betydelig høyere kostnad; redusert polering i noen tilfeller.
Sjekkliste for investeringsvalg
- Maks helletemperatur (velg investering vurdert over smeltetemp + Sikkerhetsmargin).
- Ønsket overflatefinish (Ra mål).
- Termisk ekspansjonsmatching — forskyvning for å kompensere voksekspansjon og metallkrymping.
- Permeabilitet & styrke — for å motstå støpetrykk og sentrifugal-/vakuumbelastninger.
- Kjemisk reaktivitet - spesielt for reaktive metaller (Av, Mg, Al).
5. Stukk, belegg og skallbyggematerialer
Skjell bygges ved å veksle slurry dips og stukk (grovere ildfaste korn). Materialer og partikkelstørrelser kontrollerer skalltykkelsen, permeabilitet og mekanisk styrke.
- Slurry: investeringsperm + fint ildfast (typisk 1–10 µm) for utgnidning og reproduksjon av fin overflate.
- Stukk: grovere silika/sikron/aluminiumoksidpartikler (20–200 um) som bygger kroppstykkelse.
- Belegg / vasker: spesialiserte toppstrøk (F.eks., alumina eller zirkon rik) å opptre som barrierelag for reaktive legeringer og for å forbedre mønsterfinheten eller redusere metallinvesteringsreaksjonen.
Valg tips
- Bruk en zirkon/aluminiumoksyd barrierevask for titan og reaktive legeringer for å minimere alpha-case og kjemisk reaksjon.
- Begrens stukkpartikkelstørrelsen i de siste strøkene for å oppnå nødvendig overflatepolering.
6. Kjerner og kjernematerialer (fast & løselig)
Kjerner skaper indre tomrom. bruk av tapt voksstøping:
- Keramikk (ildfast) kjerner - silika, zirkon, alumina basert; kjemisk bundet (harpiks eller natriumsilikat) eller sintret.
- Løselig (salt, voks) kjerner — saltkjerner utlutet etter støping for komplekse indre kanaler der keramiske kjerner er upraktiske.
- Hybride kjerner — Keramisk kjerne innkapslet i investeringsskall for å overleve avvoksing og utbrenthet.
Nøkkelegenskaper
- Styrke ved skalltemperaturer å overleve håndtering og utbrenthet.
- Kompatibilitet med investeringsutvidelse (matchende grønnstyrke og sintringsadferd).
- Permeabilitet for å la gasser slippe ut under helling.
7. Digler, hellesystemer & verktøy materialer
Valg av smeltedigel og hellematerialer avhenger av Legeringskjemi, smeltetemperatur, og reaktivitet.
Vanlige digelmaterialer
- Grafitt / karbondigeler: mye brukt for kobber, bronse, messing, og mange ikke-jernholdige legeringer. Fordeler: Utmerket varmeledningsevne, billig.
Begrensninger: reagere med noen smelter (F.eks., Titan) og kan ikke brukes i oksiderende atmosfærer for noen legeringer. - Aluminiumoksyd (Al₂o₃) digler: kjemisk inert for mange legeringer og kan brukes til høyere temperaturer.
- Zirkonium-digler: svært ildfast og kjemisk motstandsdyktig - brukes til reaktive legeringer (men dyrere).
- Silisiumkarbid (Sic)-forede digler: høy motstand mot termisk støt; bra for noen aluminiumssmelter.
- Keramikk-grafitt kompositter og smeltedigelbelegg (oksidasjonsbarrierer) brukes til å forlenge levetiden og minimere forurensning.
Hellesystemer
- Gravity pour - enklest, brukes til smykker og lavvolum.
- Sentrifugalstøping — vanlig for smykker å tvinge metall til fine detaljer; legg merke til økte mugg- og metallspenninger.
- Vakuumassistert / vakuum hell — reduserer gassoppfanging og muliggjør reaktiv metallstøping under redusert trykk.
- Vakuum induksjon smelting (Vim) og vakuum forbrukselektrodesmelting (VAR) - for høyrente superlegeringer og reaktive metaller som titan.
Viktig: for reaktive eller høytemperaturlegeringer (Titan, nikkel superlegeringer), bruk vakuum eller inertgasssmelting og digler/belegg som hindrer forurensning, og sørg for at hellesystemet er kompatibelt med metallet (F.eks., sentrifugal under vakuum).
8. Metaller og legeringer støpes vanligvis ved investeringsprosess
Lost-wax Casting kan håndtere et bredt legeringsspekter. Typiske kategorier, representative smeltepunkter (° C.) og tekniske notater:
Note: smeltepunkter som er oppført er for rene grunnstoffer eller veiledende legeringsområder. Bruk alltid smelte-/størkningsdata fra produsenten for nøyaktig prosesskontroll.
| Legering kategori | Representative legeringer | Ca.. smelte / for oppbevaring (° C.) | Praktiske notater |
| Edelmetaller | Gull (Au), Sølv (Ag), Platinum (Pt) | Au: 1,064° C., Ag: 962° C., Pt: 1,768° C. | Smykker & deler av høy verdi; edle metaller krever lav-aske voks og gips investeringer for fin finish; Pt trenger svært høy temp investering eller smeltedigel. |
| Bronse / Kopper legeringer | Med-sn (bronse), Cu-Zn (messing), Cu-legeringer | 900–1 080 °C (avhenger av legering) | God flyt; kan støpes i standard fosfat- eller silikainvesteringer; se etter oksiddannelse og slagg. |
| Aluminium legeringer | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Rask størkning; spesielle investeringer nødvendig; reaktiv til karbon/grafitt ved høye temperaturer — bruk passende digler/belegg. |
Stål & rustfritt |
400/300 serien rustfri, verktøystål | ~1 420–1 500 °C (faststoff/væske varierer) | Krever investeringer i fosfat eller høy alumina; høyere helletemperaturer → trenger sterkt skall og inert/kontrollert atmosfære for å unngå oksidasjon og reaksjoner. |
| Nikkellegeringer / Superlegeringer | Inconel, Hastelloy-familier | ~1350–1500°C+ | Høye helletemperaturer og streng kontroll - vanligvis vakuum eller kontrollert atmosfæresmelting; invester med zirkonium/alumina-blandinger. |
| Titan & Ti-legeringer | Ti-6Al-4V | ~1 650–1 700 °C (smeltepunkt ≈1668°C) | Ekstremt reaktivt; investeringen må være zirkoniumoksid/aluminiumoksid og støping i vakuum eller inert atmosfære (Argon). Spesielle digler/utstyr kreves; alfa-tilfelledannelse er en risiko. |
| Zamac / Sink støpte legeringer (sjelden i investering) | Belastninger | ~380–420°C | Lav temp; vanligvis dø cast i stedet, men mulig for spesialinvesteringer. |
Praktisk støpetemperaturregel: Helle temperatur er ofte 20–250°C over likvidus avhengig av legering og prosess for å sikre fylling og kompensere varmetapet (sjekk datablad for legeringer).
9. Casting atmosfærer, reaksjoner & beskyttelsestiltak
Reaktive legeringer (Al, Av, Mg) og høytemperatursmelter krever nøye atmosfære- og skallkjemikontroll:
- Oksidasjon: skjer i luft → oksidfilmer dannes på smelteoverflaten og fanges opp som inneslutninger. Bruk inert atmosfære (Argon) eller vakuum smelter for kritiske legeringer.
- Metall-investering kjemisk reaksjon: silika og andre oksider i investeringer kan reagere med smeltet metall for å danne sprø reaksjonslag (eksempel: alfa-case på titan).
Sperrevasker og zirkon/aluminiumoksyd rike toppstrøk redusere interaksjon. - Carbon pickup/avgassing: karbon fra voks/investeringsnedbrytning kan overføres til smelter; tilstrekkelig utbrenthet og skimming/filtrering reduserer forurensning.
- Hydrogen pickup (ikke-jernholdige smelter): forårsaker gassporøsitet. Begrens ved å avgassing smelter (argon rensing, roterende avgassere) og holde investeringen tørr.
Beskyttende trinn
- Bruk barrierebelegg for reaktive metaller.
- Bruk vakuum eller inert gass smelte- og hellesystemer når spesifisert.
- Filtrering (keramiske filtre) for å fjerne inneslutninger og oksider under helling.
- Kontroller fuktighet og unngå våte investeringer - vanndamp utvider seg raskt under helling og forårsaker skallfeil.
10. Avvoksing, utbrenthet og skallforvarming — materialer & temperaturer
Disse tre prosesstrinnene fjerner organisk mønstermateriale, fullfør bindemiddelutbrenthet og sintr skallet slik at det har den mekaniske styrken og termiske tilstanden som kreves for å overleve helling.
Materialkompatibilitet (investeringstype, barriere strøk, kjernekjemi) og tett temperaturkontroll er kritisk - feil her forårsaker skall sprekker, Gassporøsitet, metall-skall-reaksjoner og feil dimensjoner.
Avvoksing - metoder, typiske parametere og valgveiledning
| Metode | Typisk temp (° C.) | Typisk tid | Typisk voksfjerningseffektivitet | Best for / Kompatibilitet | Fordeler / Ulemper |
| Damp / Autoklave | 100–130 | 20–90 min (avhenger av massen & gating) | 95–99 % | Vannglass / silika-sol skjell; store forsamlinger | Rask, skånsom å skalle; må kontrollere kondensatet & lufting for å unngå damptrykkskader |
| Løsemiddel (kjemisk) Dewax | løsemiddelbad 40–80 (løsemiddelavhengig) | 1–4 h (pluss tørking) | 97–99 % | Liten, intrikate smykkeskjell eller SLA-støpegods | Veldig ren fjerning; krever løsemiddelhåndtering, tørketrinn og miljøkontroller |
| Termisk (stekeovn) Dewax / Flash | 180–350 (forbrenning) | 0.5–3 timer | 90–98% | Høytemperaturinvesteringer (fosfat, aluminiumoksyd) og deler der damp ikke anbefales | Enkelt utstyr; må kontrollere rampe og utlufting for å unngå sprekkdannelse |
| Flash/kombinasjon (damp + kort termisk finish) | damp deretter 200–300 | damp 20–60 + termisk 0,5–2 timer | 98–99 % | De fleste produksjonsskjell | Godt kompromiss - fjerner bulk voks og brenner deretter rester rent |
Utbrenthet (bindemiddelutbrenthet, organisk fjerning og sintring)
Hensikt: oksider og fjern gjenværende organiske stoffer/aske, fullstendige bindemiddelreaksjoner, fortette/sintre skallet til ønsket varmestyrke, og stabilisere skalldimensjonene.
Generell utbrenthetsstrategi (støperipraksis):
- Kontrollert rampe fra omgivelsestemperatur → 200–300 °C på 0.5-3 °C/min å fjerne flyktige stoffer sakte — ved å holde her unngår du voldsom fordamping som skader skjell.
- Fortsett rampen til mellomliggende opphold (300–600 ° C.) på 1-5 °C/min, holde 0,5–3 timer avhengig av skalltykkelsen for å brenne bindemidler og karbonholdige rester.
- Endelig rampe til sintrings-/holdetemperatur passende for investeringen og legeringen (se tabellen nedenfor) og suge for 1–4 h for å oppnå skallstyrke og lavt restkarbon.
Anbefalt utbrenthet / sintringstemperaturbånd (typisk):
| Investeringsfamilie | Typisk utbrenthet / sintertemp (° C.) | Merknader / mål |
| Gipsbundet (gips) | ~450–750 °C | Brukes til lavtsmeltende legeringer (edle metaller). Unngå >~800 °C — gips dehydrerer/svekkes. |
| Silica-Sol / Kolloidalt silika (ikke-reaktive soler) | 800–1000 ° C. | Bra for generelle ikke-jernholdige og enkelte stål; juster hold for skalltykkelse. |
| Fosfatbundet | 900–1200 ° C. | For stål, rustfrie og Ni-baserte superlegeringer - gir høy varmestyrke og permeabilitet. |
| Zirkon / alumina forsterkede investeringer | 1000–1250+ °C | For reaktive legeringer (Av) og høye helletemperaturer – minimer metallinvesteringsreaksjoner. |
Skallforvarming - måltemperaturer, bløtleggingstider og overvåking
Mål: bringe skallet til en stabil temperaturfordeling nær helletemperaturen slik at (en) termisk sjokk ved kontakt med smelte er minimert, (b) skallet er helsintret og sterkt, og (c) gassutviklingen ved helle er ubetydelig.
Generell veiledning
- Forvarm til en temperatur under, men nær helletemperatur - typisk mellom (for temp - 50 ° C.) og (for temp - 200 ° C.) Avhengig av legering, skallmasse og investering.
- Bløtleggingstid: 30 min → 3 h avhengig av skallmasse og nødvendig termisk jevnhet. Tykkere skjell krever lengre bløtlegging.
- Enhetlighet: mål ±10–25 °C over skalloverflaten; verifiser med innebygde termoelementer eller IR-termografi.
Anbefalt skjellforvarmingsbord (praktisk):
| Legering / familie | Typisk smeltet metalltemp (° C.) | Anbefalt skallforvarming (° C.) | Bløtlegg / Hold tid | Atmosfære & notater |
| Aluminium (A356, AlSi-legeringer) | 610–720 °C | 300–400 ° C. | 30–90 min | Luft eller tørr N₂; sørg for at skallet er helt tørt - aluminium reagerer med fritt karbon ved høye temperaturer; hold skallet under smelting med komfortabel margin. |
| Kopper / Bronse / Messing | 900–1 090 °C | 500–700 ° C. | 30–120 min | Luft eller N₂ avhengig av investering; barrierebelegg reduserer reaksjonen og forbedrer finishen. |
| Rustfrie stål (F.eks., 316L) | 1450–1550 ° C. | 600–800 ° C. | 1–3 timer | Bruk fosfat/alumina-investeringer; vurdere N₂/N₂-H₂ eller kontrollert atmosfære for å begrense overdreven oksidasjon. |
Nikkel superlegeringer (Inconel 718, etc.) |
1350–1500 ° C. | 750–1000 ° C. | 1–4 h | Bruk høytemperatur zirkon/alumina investeringer og vakuum/inert smelting; skallforvarming kan nærme seg helletemperatur for best fôring. |
| Titan (Ti-6Al-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 ° C. (noen øvelser forvarmes nærmere) | 1–4 h | Vakuum eller inert atmosfære kreves; bruk zirconia barrierevasker; forvarm skallet og hell under vakuum/inert for å forhindre alpha-case. |
Nedenfor er en kompakt, praktisk feilsøkingstabellkobling vanlige investeringsstøpefeil til materialrelaterte grunnårsaker, diagnostiske kontroller, og praktiske midler / forebygging.
Bruk den som en referanse på butikkgulvet når du undersøker kjøringer - hver rad er skrevet slik at støperiteknikeren eller ingeniøren kan følge diagnostikktrinn og bruke rettelser raskt.
Rask legende:INV = investering (skall) materiale/bindemiddel; voks = mønstermateriale (eller 3D-printet harpiks); smeltedigel = smeltebeholder/foring.
| Mangel | Typiske symptomer | Materialrelaterte grunnårsaker | Diagnostiske kontroller | Rettsmidler / forebygging (materialer & behandle) |
| Skall sprekker / skallutblåsning | Synlige radielle/lineære sprekker i skallet, skallbrudd under helling eller avvoks | Høy voksekspansjon vs INV-ekspansjon; våt investering; innestengt kondensat; uforenlig bindemiddel; for høye rampehastigheter | Kontroller tørrheten av skallet (massetap), sjekk avvoksloggen, visuell sprekkkartlegging; CT/UT etter helling ved mistanke | Langsom avvoks- og utbrenningsrampe gjennom 100–400 °C; sørge for ventiler/gråtehull; bytt til kompatibel lavekspansjonsvoks; tørre skjell helt; justere slurry/stucco-forholdet; øke skalltykkelsen eller bytt bindemiddel for mekanisk styrke |
| Gassporøsitet (blåsehull, nålehull) | Sfæriske/uregelmessige hulrom ofte nær overflaten eller under overflaten | Hydrogen fra våtinvestering; olje/løsningsmiddelrester i voks; dårlig avgassing av smelte; fuktighet i stukkatur | Tverrsnitt, radiografi/røntgen for å lokalisere porer; måle fuktighet (ovnstørke); askeprøve; smeltegassanalyse eller oksygen/hydrogenmonitor | Tørke skjell grundig; forbedre avvoksen & lengre tørking; brenne for å smelte (argon roterende); vakuum-assistert helling; bruk lav-aske voks; eliminer våt stukk og kontroller fuktigheten |
Overflate nålehull / Pitting |
Små overflategroper, ofte over hele overflaten | Fint restkarbon / bindemiddelreaksjon; dårlig endelig slurry/stucco-karakter; investeringsforurensning | Visuell/SEM av gropmorfologi; askeinnholdstest (mål ≤0,1 vekt% for sensitive legeringer); sjekk endelig stukkpartikkelstørrelse | Bruk en finere siste stukkatur; forbedre slurryblandingskontrollen; forleng utbrenthet for å redusere gjenværende karbon; bruk barrierevask (zirkon/aluminiumoksyd) for reaktive legeringer |
| Oksyd inneslutninger / oppfanging av slagg | Spredte mørke inneslutninger, slagglinjer, overflateskorper | Oksydhud ved smelting på grunn av langsom helle/oksiderende atmosfære; forurenset digel eller flussing fraværende | Metallografi; filter/øse inspeksjon; smelte overflate visuell; filter tilstopping | Bruk keramisk filtrering og skimming; hell under inert eller kontrollert atmosfære om nødvendig; endre smeltedigelforing eller belegg; strengere ladekontroll og fluksing |
Kjemisk reaksjonslag (alpha-case, grensesnittreaksjon) |
Sprø oksidert / reaksjonslag på metalloverflaten, dårlig mekanisk overflate | INV-kjemi reagerer med smelte (Ti/Al vs silika); karbonopptak fra bindemiddel; oksygeninntrengning | Tverrsnittsmetallografi; dybdemåling av reaksjonslag; XRF for oksygen/karbon | Bruk zirkon/aluminiumoksyd barrierevaskelag; vakuum/inert smelting & helle; endre investeringen til zirkonium-rik system; redusere gjenværende karbon (lengre utbrenthet) |
| Ufullstendig fylling / Kald lukker / misruns | Mangler geometri, sømmer, sammensmeltede linjer, ufullstendige tynne seksjoner | Dårlig legeringsfluiditet for valgt investering/termisk masse; lav helletemperatur eller for stort varmetap til kaldt skall; uoverensstemmelse med vokskrymping | Visuell inspeksjon, portanalyse, termisk avbildning av jevn forvarming av skallet | Øk helletemperaturen innenfor legeringsspesifikasjonene; forvarm skallet nærmere helletemp; optimalisere gating/ventilering; velg høyflytende legering eller kjøleribbe/kjøledesign; reduser tynnveggsfunksjoner eller bruk en annen prosess (sentrifugal) |
Varm riving / varm sprekker |
Uregelmessige sprekker i høyspenningsseksjoner som oppstår ved størkning | Investering begrenser sammentrekningen (for stiv); legering har bredt fryseområde; inkompatibel kjøle-/stigerørdesign | Undersøk sprekkplasseringen i forhold til størkningsbanen; gjennomgå termisk simulering | Redesign geometri (tilsett fileter, endre snitttykkelse); juster porten og stigerøret for å fremme retningsbestemt størkning; vurdere alternativ legering med smalere fryseområde |
| Dårlig overflatefinish / kornete tekstur | Ru eller kornete støpt overflate, dårlig poleringsevne | Grov siste stukk eller aggressiv slurry; forurensning i investeringer; utilstrekkelig endelige slurrystrøk | Mål Ra, inspiser den endelige stukkpartikkelstørrelsen, sjekk slurryfaststoff/silanalyse | Bruk finere sluttstrøk/korn, øke antall fine slurry/stuccolag, forbedre renslighet og blanding av slurry, kontrollere omgivende støv og håndtering |
Dimensjonsfeil / warpage (krympeforvrengning) |
Funksjoner utenfor toleranse, skjevhet etter helling/avkjøling | Voksmønsterkrymping kompenseres ikke; differensiell skallutvidelse; feil utbrenthet/sinterplan | Sammenlign mønsterdims vs shell; termiske ekspansjonsrekorder; TC-er i skallet under utbrenthet | Kalibrer voks/krympekvoter; juster utbrent termisk ekspansjonskompensasjon; endre skallkonstruksjonen (stivere baksidelag) og forvarmingsstrategi; inkluderer feste/klemming under avkjøling |
| Kjerneskifte / intern feilstilling | Interne passasjer utenfor aksen, tynne vegger der kjernen beveget seg | Svak keramisk kjernemateriale eller dårlig kjernestøtte i voksmontering; kjerne/investering adhesjon misforhold | Snitt deler eller bruk CT/røntgen; inspiser kjernegrønn styrke og vedheft | Øk kjernestivheten (bytt harpiksbindemiddel eller legg til chapletstøtter); forbedre kjernesetefunksjonene; juster stukkaturlag for å låse kjernen; herde kjerner skikkelig |
Forurensning / karbon pickup i metall |
Mørke striper, redusert duktilitet; hydrogenporøsitet | Karbon fra voks eller investeringsnedbrytning, forurenset smeltedigelforing | Karbon/oksygen analyse (Leco), visuell mikrostruktur, askeprøve | Bruk lav-aske voks; forlenge utbrenthet; bruk belagt eller alternativ digel; vakuum/inert smelte & helle; forbedre filtrering og avgassing |
| Resterende fuktighet indusert avskalling / dampeksplosjoner | Lokalisert skall sprekker / alvorlige utblåsninger ved første metallkontakt | Våt investering eller fanget avvokskondensat | Mål vekttap etter tørking; ovnstørr og fuktighetssensor kontroller | Tørke skall for å målrette fuktighet (spesifisere i arbeidsinstruksen), sakte kontrollert avvoks, gi tilstrekkelig tørketid, forvarm for å drive av vannet før hell |
12. Miljø, Helse & Sikkerhetshensyn; gjenvinning & avfallshåndtering
Viktige farer
- Respirabel krystallinsk silika (RCS) fra stukkatur og investeringsstøv — strengt kontrollert (åndedrettsvern, lokal eksos, våte metoder).
- Damper fra utbrenthet - brennbare organiske stoffer; kontroll med ventilasjon og termiske oksidasjonsmidler.
- Farer for smeltet metall — sprut, brannskader; PPE og øsehåndteringsprotokoller.
- Reaktive metallfarer (Av, Mg) — brannfare ved tilstedeværelse av oksygen; trenger oksygenfrie omgivelser for smelting/helling.
- Avhending av varmt skall — termiske og kjemiske farer.
Sløseri & gjenvinning
- Metallskrap er vanligvis gjenvunnet og resirkulert - stor bærekraftsfordel.
- Brukt investering kan gjenvinnes (slamseparering, sentrifuger) og gjenbrukbart ildfast materiale gjenvunnet (men pass på forurensning og bøter).
- Brukt investering og filterstøv kan klassifiseres avhengig av bindemiddelkjemi – administrer avhending i henhold til lokale forskrifter.
13. Praktisk utvalgsmatrise & sjekkliste for anskaffelser
Hurtigvalgsmatrise (høyt nivå)
- Smykker / lavtemp legeringer: parafin/mikrokrystallinsk voks + gipsinvestering + dampavvoks.
- Generell bronse / messing / kobberlegeringer: voksblandinger + silika/fosfatinvesteringer + vakuum eller inert helling anbefales.
- Aluminiumslegeringer: voks + silikasol/kolloide investeringer formulert for Al + tørre skjell + inert eller kontrollert atmosfære + passende smeltedigel (SiC/grafitt med belegg).
- Rustfritt, Nikkellegeringer: voks + fosfat- eller alumina-/zirkoninvesteringer + høy shell sinter temp + vakuum/inert smelting & Filtrering.
- Titan: voks eller trykt mønster + zirkoniumoksyd/aluminiumoksyd barriereinvestering + vakuumsmelting og hell + zirkon barriere strøk + spesielle digler.
Innkjøp & sjekkliste for tegning (ting man må ha)
- Legeringsspesifikasjon og nødvendige mekaniske/korrosjonsegenskaper.
- Mål for overflatefinish (Ra) og kosmetiske krav.
- Dimensjonstoleranser & kritiske datum (identifisere maskinerte ansikter).
- Skalltype (investeringsfamilie) og minimal skalltykkelse.
- Begrensninger i tidsplanen for utbrenthet (hvis aktuelt) og forvarm/hell temp vindu.
- Ndt & godkjennelse (radiografi %, trykk-/lekkasjetesting, mekanisk prøvetaking).
- Støpemetode (tyngdekraften / sentrifugal / vakuum / trykk) og smeltende atmosfære (luft / Argon / vakuum).
- Digel & krav til filtrering (keramisk filter, digelmaterialebegrensninger).
- Sløseri & resirkuleringsforventninger (gjenvinne investeringen %).
- Sikkerhet & risikoprofil (klausul om reaktive metaller, behov for tillatelser).
14. Konklusjon
Materialutvalget i tapet voksstøping er bredt og tverrfaglig: hvert materiale - voks, investering, stukk, kjerne, smeltedigel og legering — spiller en funksjonell rolle i termisk, kjemiske og mekaniske interaksjoner.
Velg materialer med tanke på legeringens smeltekjemi og temperatur, nødvendig overflatebehandling, akseptabel porøsitet, og etterbehandling.
For reaktive eller høytemperaturlegeringer (Titan, Ni-superlegeringer), investere i spesialiserte investeringer (zirkoniumoksid/aluminiumoksid), vakuumsmelting og barrierebelegg.
For smykker og lavtemp legeringer, Gipsinvesteringer og fin stukk gir eksepsjonell finish og nøyaktighet.
Tidlig samarbeid mellom design, mønster- og støperiteam er avgjørende for å låse inn riktig materialesett for pålitelighet, produksjon med høy avkastning.
Vanlige spørsmål
Hvordan velger jeg en investering for rustfri støping?
Velg en fosfatbundet eller alumina/zirkon forsterket investering vurdert over legeringens likvidus og med tilstrekkelig varmestyrke; krever en skjellsinterplan som når skalltemperaturer på 1000–1200 °C før helling.
Kan jeg bruke vanlig gipsinvestering for aluminium?
Ingen. Gipsinvesteringer mykner og brytes ned ved relativt lave temperaturer; aluminium trenger investeringer formulert for ikke-jernholdige metaller og designet for å håndtere de spesielle termiske og kjemiske forholdene til Al-smelter.
Hvorfor utvikler titan støpegods en alfa-case?
Alpha-case er et oksygenanriket sprøtt overflatelag forårsaket av reaksjon av titan med oksygen ved høy temperatur.
Reduser det ved å bruke zirkonium/aluminiumoksyd barrierebelegg, vakuum eller argon atmosfærer og rengjøre, tørre investeringer.
Er det økonomisk å ta tilbake investeringene?
Ja – mange støperier gjenvinner og resirkulerer investeringsfinmateriale og grovt materiale via slamseparering, sentrifuger og termisk gjenvinning.
Økonomien avhenger av gjennomstrømning og forurensning.
Hvilken smeltedigel skal jeg bruke for bronse vs titan?
Bronse: grafitt- eller SiC-digler med belegg fungerer ofte.
Titan: bruk inert, ikke-karbon-digler og vakuum- eller kald-digel-induksjonssmeltesystemer - vanlige grafittdigler vil reagere og forurense Ti.
Hva er det mest kostnadseffektive ildfaste systemet for aluminiumsstøpegods?
Silikasand (samlet) + vannglass (binder) koster 50–60 % mindre enn silika sol-zirkonsystemer, og aluminiums lave smeltepunkt (615° C.) unngår reaksjon med silika - ideell for høyt volum, rimelige aluminiumsdeler.
Hvordan resirkulere avvokset voks?
Avvokset voks filtreres gjennom en 5–10 μm mesh for å fjerne urenheter, oppvarmet til 80–100°C for å homogenisere, og gjenbrukt 5–8 ganger.
Resirkulert voks vedlikeholder 95% av originalens ytelse og reduserer materialkostnadene med 30%.
