1. Введение
Инвестиционное кастинг - часто называется Потерянный процесс–Enables производители для производства сложных, Металлические компоненты с почти сетью с исключительной поверхностной отделкой и точностью размеров.
При сочетании с высоким уровнем производительности Сплавовые стали, Эта техника предоставляет детали, которые выдерживают экстремальные нагрузки, коррозионная среда, и повышенные температуры.
В этой статье исследуются инвестиционные отливки из сплав с фундаментальными принципами посредством выбора материала, управление процессом, Микроструктура, приложения, Рекомендации по проектированию, и заключив лучшие практики.
2. Инвестиционное литье из сплава стальной стали
Литье по выплавляемым моделям- также известно как Процесс потерянного воска– Диливеры точные компоненты путем объединения одноразового воскового рисунка с прочной керамической формой.
При применении к Сплавовые стали, Он разблокирует сложные геометрии и превосходную производительность, которая конкурирует с дорогой обработкой или изготовлением многокамерных.
Ниже, Мы ломаем основные шаги, Сравните его точность против литья песка и обработки ЧПУ, и выделите решающие преимущества.
Обзор процесса
- Создание восковых моделей
• Инъекционная форма Высокая рецепная реплика окончательной части-телачия могут достигать ± 0,1 мм.
• Образец деревьев может группировать несколько частей для переработки партии, повышение пропускной способности. - Керамическое здание снаряда
• Погружение: Восковая сборка входит в мелкозернистую керамическую суспензию (Вязкость ~ 15 ср).
• Штукатурка: После истощения, оболочка получает слой рефрактерного песка (15–30 мкм).
• Повторяя: Альтернативное погружение и штука. - Depaxing и укрепление раковины
• Автоклав или паровая тепло растает воск, оставляя пустоту, точно соответствующую желаемой геометрии.
• Затем раковины высохнут при 200–300 ° C, чтобы отключить остаточную влажность и усилить форму. - Заливая расплавленная сплавная сталь
• Расплавлять сплавную сталь (например, 4140) в EAF или внедрном печи, чтобы 1 450–1 550 °С.
• Залить в предварительно нагретый (>200 °С) оболочки, чтобы минимизировать тепловой удар и обеспечить полное заполнение. - Удаление снаряда & Последняя отделка
• Встряхивание выбивает керамику, с последующим взрывной очистки и шлифование.
• Критические обработанные поверхности получают пособия на 1–2 мм до допусков ± 0,25 мм.
Сравнение с литьем песка и обработки
| Аспект | Инвестиционное литье из сплава стальной стали | Литье в песок | Обработка с ЧПУ из бара |
|---|---|---|---|
| Размерная толерантность | ± 0,25 мм | ± 1,0 мм | ±0,05 мм |
| Поверхностная обработка (Ра) | 1–3 мкм | 10–25 мкм | 0.4–1,6 мкм |
| Сложная геометрия | Очень сложный, тонкие стены | Умеренный, Проект требуется | Ограничено доступом к инструментам |
| Материал доходности | > 90 % | 60–70 % | 30–50 % |
| Средняя обработка | 30–50 % снижение | Часто обширно | Первичный процесс |
3. Типичные сплавные стали для инвестиционных отливок
Выбор правого сплавного стали диктует механическую производительность инвестиционного кастинга, коррозионная стойкость, и жароустойчивость.
Ниже приводится разбивка общепринятых оценок, организованных категорией, с их признанными свойствами и типичными приложениями.
| Оценка | Категория | Ключевые легирующие элементы | Предел прочности (МПа) | Твердость (СПЧ) | Типичные применения |
|---|---|---|---|---|---|
| 8620 | Случай-хранение с низким сплавом | С 0.18%, В 0.40%, Кр 0.40%, Мо 0.15% | 550–650 | 20–30 | Случайные шестерни, валы, втулки |
| 4140 | Хром-моли с низким сплавом | С 0.40%, Кр 1.00%, Мо 0.25%, Мин. 0.75% | 800–950 | 28–40 | Высокопроницаемость, Рокерские руки |
| 4340 | Никель-хрома-моли с низким сплавкой | С 0.40%, В 1.80%, Кр 0.80%, Мо 0.25% | 900–1 100 | 32–45 | Самолетные фитинги, тяжелые оси |
| 17-4PH | Осадки, хардинг SS | Fe - 17cr - 4ni - 4cu - 0,3 нб | 850–1 100 | 28–40 | Корпуса коррозионных насосов, Части клапана |
| 316л | Аустенитная нержавеющая сталь | Fe - 18cr - 12ni - 2mo | 480–620 | ≤25 | Химическое технологическое оборудование, морская арматура |
| 410 | Мартенситная нержавеющая сталь | Fe - 12cr | 450–600 | 30–45 | Износостойкие корпусы, клапанская отделка |
| A217 WC6 | CR-MO Сталь давления | С 0.10%, Кр 2.25%, Мо 1.00% | 550–700 | ≤30 | Высокотемпературные клапаны, паровой трубопровод |
| A217 WC9 | CR-MO-V Сталь давления | С 0.08%, Кр 9.00%, Мо 1.00%, В 0.20% | 600–750 | ≤32 | Ультра-сердечные паровые клапаны, Запчасти для тяжелых котлов |
4. Микроструктура и термообработка
Инвестиционные сплавные стали дендритный структуры с неравномерным распределением растворенного вещества и блочными карбидами, концентрированными в межпендритных областях.
Например, As-Cast Aisi 4140 часто демонстрирует а Первичное расстояние между руками дендрита из 50–200 мкм, с богатым хромом карбиды M₇C₃ и богатые молибденами, образующимися на границах зерна..
Такие неоднородности приводят к переменной твердости (вокруг 280–320 HBW) и локализованные концентраторы стресса, которые ставят под угрозу усталостную жизнь и оборудованию.
Отжиг и уточнение зерна
Гомогенизировать микроструктуру, литейные заводы обычно отжиг отливки в 800–850 ° C. в течение 2–4 часов, затем охлаждение печи в ≤20 ° C/час.
Этот цикл продвигает сфероидализация карбидов и снижает твердость 180–220 HBW, облегчение обработки.
Как результат, Размер зерна уточняется от рейтинга ASTM 4–6 до 6–8, Улучшение пластичности 15–25 % и уменьшить внутренние напряжения на до конца 90 %.
Нормализация и однородные свойства
Впоследствии, нормализация в 900–950 ° C. с воздушным охлаждением уточняет зерна в ASTM 5–7 и производит более однородную Жемчужный - преррит матрица.
Нормализованный 4340 отливки достигают растягивающих сторон 850–950 МПа и значения воздействия на Чарпи рядом 35 Дж, Улучшение прочности 20 % по сравнению с кассовым состоянием.
Утомить & Уравнение для высокой прочности
Для максимальной силы, Сплавовые стали подвергаются утомить & характер: Остенизация в 840–860 ° C., гасить нефть до комнатной температуры, затем отпуск в 550–600 ° C. для 2 × 2 часы. Эта последовательность преобразует матрицу в закаленный мартенсит, рассеивает тонкие карбиды (10–50 нм), и повышает твердость, чтобы HRC 45–50 с пределом прочности до 1 200 МПа. Приманка также восстанавливает прочность на 15–25 J., уравновешивание силы и воздействия.
Раствор лечение & Возраст для нержавеющих сплавов
Несколько оценок, как 17-4PH выгода от Раствор лечение в 1 040 °С, утолить в воде, и старение в 480 °С для 4 часы.
Этот цикл осадков производит Наномасштабный ni₃(Ал,Cu) частицы, повышение твердости HRC 38–42 и уступить силу 850 МПа при сохранении коррозионной стойкости.
5. Ключевые преимущества инвестиционных отливок из сплавной стали
Инвестиционная литья из сплавы стали обеспечивает уникальную комбинацию точности, производительность, и экономическая эффективность, которую могут соответствовать немногим процессам:
Сложная геометрия и свобода дизайна
Инвестиционные кастинги обрабатывают формы невозможных или чрезмерно дорогих с другими методами - подходом, внутренние отрывки, тонкие стены вниз до 1 мм, и сложные структуры решетки.
Как результат, Дизайнеры уменьшают количество деталей до 50 % Заменив многофункциональные сварные сварки или сборки одним компонентом инвестиций.
Плотные допуски и превосходная поверхность
Типичная точность размеров ± 0,25 мм и поверхностная отделка AS CAST RA 1–3 мкм Удаляйте обширную вторичную обработку.
Следовательно, Производители сообщают 30–50 % Быстрее Время цикла с ЧПУ и до 40 % ниже Затраты на отделку по сравнению с песчаными частями.
Отличное использование материала и урожайность
Формы в ближней сети уменьшают отходы сырых материалов, достижение доходности материала превышает 90 % против 60–70 % для литья песка или 30–50 % Для обработки заготовки.
Более низкие скорости отходов непосредственно переводятся в 15–25 % Экономия на материалы затрат на сплавы с высокой стоимостью.
Широкая совместимость сплава
Из низкопластных сталей (8620, 4140, 4340) для нержавеющих и теплостойких оценок (17-4PH, 316л, Н13), Инвестиционное литье приспосабливает практически любую формулировку сплава.
Литейные заводы могут строго контролировать химический состав и таять чистоту (уровни включения < 100 ppm),
обеспечение последовательных механических свойств - сильных сторон от 350 к 1 200 МПа, твердость до HRC 55, и значения выносливости Чарпи 10–60 Дж..
Повторяемость и масштабируемость
Керамические формы сопротивляются деформации в течение 50–100 заливок, Получение постоянных результатов в производственных прогонах.
Повторяемость лучше, чем 95 % по критическим измерениям позволяют производителям уверенно растут из прототипов партий 10 части для полномасштабного производства 1 000+ кусочки с минимальной валютой.
6. Применение инвестиционных отливок из сплавной стали
Аэрокосмическая промышленность
- Ключевые компоненты: Лопатки турбины, Структурные кронштейны, монтиры двигателя, Запчасти для жилья.
Автомобильная промышленность
- Ключевые компоненты: Корпуса турбокомпрессоров, части трансмиссии, Компоненты тормозной системы, части двигателя.
Нефть и газ
- Ключевые компоненты: Клапанские тела, насосные корпусы, импеллеры, буровые инструменты, разъемы.
Промышленное оборудование
- Ключевые компоненты: Шестерни, муфты, камеры, механические руки, Гидравлические компоненты.
Военные и оборонные
- Ключевые компоненты: Компоненты оружия, бронированные детали автомобиля, Элементы ракетной системы.
Медицинское оборудование
- Ключевые компоненты: Хирургические инструменты, ортопедические имплантаты, Стоматологические инструменты.
Власть и энергия
- Ключевые компоненты: Запчасти для паровой турбины, газовые лопасти турбины, Компоненты генератора, котел.
7. Выберите Deze для инвестиционных отливок из сплавной стали
ЭТОТ стремится предоставить высококачественные инвестиционные кастины из сплава, которые отвечают строгим требованиям современной промышленности.
С усовершенствованными технологиями литья с потерянными восками и процессами, контролируемыми точности, ЭТОТ обеспечивает исключительную точность размеров, повторяемость, и качество поверхности.
Каждый кастинг адаптирован для соответствия конкретным механическим, термический, и требования к коррозионной сопротивлении,
изготовление ЭТОТ надежный партнер в таких секторах, как аэрокосмическая промышленность, нефтехимический, энергия, транспорт, и медицинское оборудование.
От первоначальной консультации по проектированию до окончательной проверки, ЭТОТ Интегрирует строгий контроль качества и экспертиза металлургии, чтобы обеспечить прочный, Компоненты высокопроизводительных сплавных стали, которые выполняются надежно в наиболее требовательных средах.
8. Заключение
Слияние инвестиций в сплав Стальной стали слияния сложность конструкции с Высокопроизводительная металлургия.
Через точный контроль восковых узоров, керамические раковины, заливка, и теплообразные обработки,
Производители доставляют компоненты с растягивающие сильные стороны до 1 200 МПа, Поверхностная отделка RA 1–3 мкм, и Размерные допуски ± 0,25 мм.
Как цифровое моделирование, Аддитивное восковое производство, и развитые сплавы развиваются, Инвестиционное литье будет продолжать формировать будущее миссионерских частей в аэрокосмической промышленности, энергия, медицинский, и за его пределами.
