Материалы для литья по выплавляемым моделям | Воски, Керамика, Ракушки & Сплавы

Содержание показывать

1. Введение

Потерянный восков (инвестиции) кастинг ценится за способность воспроизводить мелкие детали, тонкие сечения и сложная геометрия с отличным качеством поверхности и относительно жесткими допусками.

Достижение стабильных результатов связано не только с геометрией или настройками станка — это фундаментальная проблема с материалами..

Восковая смесь, инвестиционная химия, огнеупорные заполнители, основной состав, химия тигля и сплава термически взаимодействуют, химически и механически при депарафинизации, выжигание и инжекция металла.

Выбор правильных материалов для каждого этапа – это разница между высокопроизводительным производственным циклом и повторной доработкой..

2. Обзор рабочего процесса литья по выплавляемым моделям

Ключевые этапы и задействованные первичные материальные элементы:

Узоры (восковой) — модельный воск или термопласт, отлитый под давлением.; литниковые/восковые литниковые системы.
Сборка & ворота — восковые палочки (ложный), базовые тарелки.
Сборка оболочки (инвестиции) - жижа (связующее + тонкий огнеупорный), штукатурка/агрегатные покрытия.
Сушка / Depaxing — удаление органического рисунка паром/автоклавом или духовкой.
Выгорание / ракушечный агломерат — контролируемая рампа для окисления/сжигания остаточной органики и спекания оболочки до необходимой прочности.
плавление & заливка — материал тигля плюс атмосфера (воздух/инерт/вакуум) и система заливки (гравитация / центробежный / вакуум).
Охлаждение & удаление оболочки — механическое или химическое удаление скорлупы; отделка.

На каждом этапе используются разные семейства материалов, оптимизированные для температур., химия, и механические нагрузки на этом этапе.

3. Восковой & материалы для выкроек

Функции: нести геометрию, определить качество поверхности, и обеспечивают предсказуемое расширение во время сборки оболочки.

Создание восковых моделей — Восковой паттерн

Обыкновенный воск / Семейства материалов выкройки

Материал / Семья	Типичный состав	Типичное плавление / диапазон смягчения (°С)	Типичная линейная усадка (как произведено)	Типичный остаток золы после сгорания	Лучшее использование / примечания
Инъекционный воск с высоким содержанием парафина	Парафин + небольшой модификатор	45–70 ° C.	~0,2–0,5%	0.05–0,2% масс.	Бюджетный, Хорошая отделка; хрупкий, если чистый — обычно смешанный.
Микрокристаллические восковые смеси	Микрокристаллический воск + парафин + вещества, повышающие клейкость	60–95 °С	~0,1–0,3%	≤0,1% масс. (если формула малозольная)	Улучшенная прочность и сцепление; предпочтителен для сложных сборок.
Модельный воск (инженерные смеси)	Парафин + микрокристаллический + полимеры (ЧП, Ева) + стабилизаторы	55–95 °С	~0,10–0,35%	≤0,05–0,1% масс.	Стандартный воск для литейного производства: настроенный поток, усадка и пепел.
пчелиный воск / смеси натуральных восков	пчелиный воск + модификаторы	60–65 °С (пчелиный воск)	~0,2–0,6%	≤0,1–0,3%	Хороший блеск поверхности; используется в небольших/ручных деталях; переменная зола.
Шаблоны из термопластика	Термопластичные эластомеры / полиолефины	120–200 ° C. (в зависимости от полимера)	переменная	очень низкая зольность, если полимер сгорает чисто	Используется для особых моделей.; меньшая ползучесть при обработке, но требуется более высокая энергия депарафинизации.
3Литейные смолы с D-печатью (SLA/DLP)	Фотополимерные смолы, разработанные для предотвращения выгорания.	стеклование ~50–120 °C; разложение 200–600 °С	зависит от смолы; часто ~0,2–0,5%	0.1–0,5% (зависит от смолы)	Отличная свобода геометрии; требуют строгих протоколов депарафинизации/сжигания во избежание остатков.

Ключевые свойства и почему они важны

Текучесть для инъекций: влияет на качество заполнения и ворот.
Усадка & тепловое расширение: должны соответствовать характеристикам инвестиционного расширения, чтобы избежать растрескивания оболочки или ошибок в размерах.
Содержание золы: низкий уровень оставшегося углерода/золы при выгорании снижает реакции металла с оболочкой.
Сила & усталость: узоры должны выдерживать манипуляции и вращение корпуса без искажений.

Практические цифры & примечания

Типичная усадка воска при инъекции: ~0,1–0,4% линейный в зависимости от воска и контроля температуры.
Использовать малозольный рецептуры высокоточных ювелирных изделий и химически активных сплавов.

4. Инвестиции (огнеупорный) системы — виды и критерии выбора

Инвестиции = связующее + огнеупорный порошок. Выбор обусловлен максимальной температурой заливки металла., необходимая обработка поверхности, контроль теплового расширения, и устойчивость к реакции с расплавленным металлом.

Крупнейшие инвестиционные семьи

Гипсовые инвестиции (на гипсовой основе)

- Использовать: ювелирные изделия и легкоплавкие сплавы (золото, серебро, олово) где температура пролива < ~1000 °С.
- Преимущества: отличное качество поверхности, низкая проницаемость (хорош для мелких деталей).
- Ограничения: плохая прочность выше ≈1000 °C; разлагается и размягчается — не подходит для сталей и жаропрочных сплавов.

Фосфатные инвестиции (например, фосфат натрия или магния)

- Использовать: Высокотемпературные сплавы (нержавеющая сталь, никелевые сплавы) и применения, требующие большей огнеупорной прочности до ~ 1500 °C..
- Преимущества: более высокая горячая прочность, лучшая стойкость к реакции металла и растрескиванию.
- Ограничения: худшая полировка поверхности по сравнению с гипсом в некоторых составах; более сложное смешивание.

Кремнезем золь / коллоидный диоксид кремния, связанный (смеси оксида алюминия и кремнезема)

- Использовать: прецизионные детали в широком диапазоне температур; адаптируется с добавками циркона или оксида алюминия.
- Преимущества: хорошая высокотемпературная стабильность, тонкая поверхность.
- Ограничения: контроль теплового расширения и времени схватывания имеет решающее значение.

Циркон / глинозем (окись) усиленные инвестиции

- Использовать: реактивные сплавы (титан, жаропрочные никелевые сплавы) — снижает металлоинвестиционную реакцию.
- Преимущества: очень высокая огнеупорность, низкая реакционная способность с активными металлами.
- Ограничения: значительно более высокая стоимость; уменьшение полировки в некоторых случаях.

Контрольный список выбора инвестиций

Максимальная температура заливки (выбирайте инвестиции с номиналом выше температуры плавления + поля безопасности).
Желаемая обработка поверхности (Цель Ра).
Соответствие температурному расширению — смещение для компенсации расширения воска и усадки металла.
Проницаемость & сила — выдерживать литейное давление и центробежные/вакуумные нагрузки.
Химическая реактивность — особенно для химически активных металлов (Из, мг, Ал).

5. Штукатурка, покрытия и облицовочные материалы

Оболочки строятся путем чередования погружение в суспензию и штукатурка (более крупные огнеупорные зерна). Материалы и размеры частиц контролируют толщину оболочки., проницаемость и механическая прочность.

Суспений: инвестиционный переплет + тонкий огнеупорный (обычно 1–10 мкм) для стирания и точного воспроизведения поверхности.
Штукатурка: более крупные частицы кремнезема/цикрона/глинозема (20–200 мкм) которые увеличивают толщину тела.
Покрытия / моет: специализированные верхние покрытия (например, богатый глиноземом или цирконом) действовать как барьерные слои для реактивных сплавов и для улучшения тонкости рисунка или уменьшения реакции металлической паковки.

Советы по выбору

Используйте Барьерная промывка циркона/оксида алюминия для титана и химически активных сплавов, чтобы минимизировать альфа-случай и химическую реакцию.
Ограничьте размер частиц штукатурки в последних слоях, чтобы добиться необходимой полировки поверхности..

6. Сердечники и материалы сердечника (постоянный & растворимый)

Ядра создают внутренние пустоты. использование литья по выплавляемым моделям:

Керамика (огнеупорный) ядер — кремнезем, циркон, на основе оксида алюминия; химически связан (смола или силикат натрия) или спеченный.
Растворимый (соль, восковой) ядер — соляные керны, выщелачиваемые после отливки для сложных внутренних каналов, где керамические керны непрактичны.
Гибридные ядра — керамический сердечник заключен в паковочную оболочку, устойчивую к депарафинизации и выгоранию.

Ключевые свойства

Прочность при температуре скорлупы пережить обращение и выгорание.
Совместимость с инвестиционной экспансией (соответствие прочности сырца и поведения при спекании).
Проницаемость для выхода газов во время заливки.

7. Тигли, системы заливки & инструментальные материалы

Выбор тигля и заливочных материалов зависит от сплава химия, температура плавления, и реактивность.

Обычные тигельные материалы

Графит / углеродные тигли: широко используется для меди, бронза, латунь, и многие цветные сплавы. Преимущества: Отличная теплопроводность, дешевый.
Ограничения: реагировать с некоторыми расплавами (например, титан) и не может использоваться в окислительной атмосфере для некоторых сплавов..
глинозем (Al₂o₃) тигли: химически инертен для многих сплавов и может использоваться при более высоких температурах..
Циркониевые тигли: очень тугоплавкий и химически стойкий — используется для химически активных сплавов. (но дороже).
Силиконовый карбид (Карбид кремния)-футерованные тигли: высокая термостойкость; хорошо подходит для плавления некоторых алюминия.
Керамо-графитовые композиты и покрытия тигля (окислительные барьеры) используются для продления срока службы и минимизации загрязнения.

Системы заливки

Гравитационная заливка — самый простой, используется для ювелирных изделий и небольших объемов.
Центробежный кастинг — обычное дело для ювелирных изделий, когда металл прорабатывает мелкие детали.; обратите внимание на повышенные напряжения в форме и металле.
Вакуумный / вакуумная заливка — уменьшает газовыделение и позволяет проводить реактивную разливку металлов при пониженном давлении.
Вакуумная индукционная плавка (ВИМ) и вакуумная плавка плавящимся электродом (НАШ) — для суперсплавов высокой чистоты и химически активных металлов, таких как титан.

Важный: для реактивных или жаропрочных сплавов (титан, никелевые суперсплавы), используйте плавку в вакууме или инертном газе и тигли/покрытия, предотвращающие загрязнение, и убедитесь, что система заливки совместима с металлом. (например, центробежный в вакууме).

8. Металлы и сплавы, обычно отливаемые методом выплавки

Литье по выплавляемым моделям позволяет обрабатывать широкий спектр сплавов.. Типичные категории, представительные точки плавления (°С) и инженерные заметки:

Отливки насосов из нержавеющей стали по выплавляемым моделям

Примечание: Указанные температуры плавления относятся к чистым элементам или ориентировочным диапазонам сплавов.. Всегда используйте данные о плавлении/затвердевании, предоставленные производителем, для точного управления процессом..

Категория сплава	Представительные сплавы	Примерно. таять / для хранения (°С)	Практические заметки
Драгоценные металлы	Золото (Au), Серебро (Аг), Платина (Пт)	Au: 1,064°С, Аг: 962°С, Пт: 1,768°С	Ювелирные изделия & дорогостоящие детали; драгоценные металлы требуют малозольного воска и гипса для чистовой отделки; Pt требует очень высокой температуры или тигля..
Бронза / Медь сплавы	С-Сн (бронза), Cu-Zn (латунь), Медные сплавы	900–1080°С (зависит от сплава)	Хорошая текучесть; можно отливать из стандартных фосфатных или кремнеземных формовочных форм; следите за образованием оксидов и окалины.
Алюминий сплавы	А356, АлСи7, АлСи10	~610–720°С	Быстрое затвердевание; требуются специальные инвестиции; реагирует с углеродом/графитом при высоких температурах — используйте соответствующие тигли/покрытия.
Стали & нержавеющая ставка	400/300 серия из нержавеющей стали, инструментальные стали	~1420–1500°С (твердое/жидкое варьируется)	Требуются вложения в фосфаты или высокоглиноземистые материалы.; более высокие температуры заливки → необходима прочная оболочка и инертная/контролируемая атмосфера, чтобы избежать окисления и реакций.
Никелевые сплавы / Суперсплавы	Инконель, Семьи Хастеллой	~1350–1500°С+	Высокие температуры застывания и строгий контроль — обычно плавка в вакууме или в контролируемой атмосфере.; инвестируйте в смеси циркония и глинозема.
Титан & Титановые сплавы	Ти-6Ал-4В	~ 1650–1700 ° С (температура плавления ≈1668°С)	Чрезвычайно реактивный; паковочная масса должна быть из диоксида циркония/оксида алюминия и отливаться в вакууме или инертной атмосфере. (аргон). Требуются специальные тигли/оборудование; образование альфа-корпуса представляет собой риск.
Замак / Цинковые сплавы для литья под давлением (редкость в инвестициях)	Нагрузки	~380–420°С	Низкая температура; вместо этого обычно отливается под давлением, но возможно для специальных инвестиционных моделей.

Практическое правило температуры литья: Температура заливки часто 20–250°C и выше ликвидус в зависимости от сплава и процесса для обеспечения заполнения и компенсации потерь тепла (проверьте таблицу данных сплава).

9. Кастинг атмосферы, реакции & защитные меры

Реактивные сплавы (Ал, Из, мг) и высокотемпературные расплавы требуют тщательного контроля атмосферы и химического состава оболочки.:

Окисление: происходит на воздухе → на поверхности расплава образуются оксидные пленки, которые задерживаются в виде включений. Использовать инертная атмосфера (аргон) или вакуум плавки для ответственных сплавов.
Металлоинвестиционная химическая реакция: кремнезем и другие оксиды в инвестициях могут вступать в реакцию с расплавленным металлом, образуя хрупкие реакционные слои. (пример: альфа-корпус на титане).
Барьерные мойки и верхние покрытия с высоким содержанием циркона/глинозема уменьшить взаимодействие.
Улавливание/дегазация углерода: углерод от разложения воска/инвестиционной массы может переходить в расплавы; адекватное выгорание и скимминг/фильтрация уменьшают загрязнение.
Водородный пикап (плавки цветных металлов): вызывает газовую пористость. Смягчение последствий путем дегазации расплавов. (продувка аргоном, ротационные дегазаторы) и сохранение инвестиций сухими.

Защитные меры

Использовать барьерные покрытия для химически активных металлов.
Использовать вакуум или инертный газ системы плавления и разливки, если указано.
Фильтрация (керамические фильтры) для удаления включений и оксидов при заливке.
Контролируйте влажность и избегайте мокрых паковок — водяной пар быстро расширяется во время заливки и приводит к разрушению оболочки..

10. Depaxing, прогар и предварительный нагрев корпуса — материалы & температура

Эти три этапа процесса удаляют материал органического рисунка., полное выгорание связующего и спекание оболочки, чтобы она приобрела механическую прочность и тепловое состояние, необходимые для того, чтобы выдержать заливку.

Депарафинизация литья по выплавляемым моделям

Совместимость материалов (тип инвестиций, барьерные пальто, основная химия) и строгий контроль температуры имеет решающее значение — ошибки здесь приводят к растрескиванию скорлупы., газовая пористость, Реакции металлооболочки и неправильные размеры.

Депарафинизация — методы, типичные параметры и рекомендации по выбору

Метод	Типичная температура (°С)	Типичное время	Типичная эффективность удаления воска	Лучшее для / Совместимость	Плюсы / Минусы
Пар / Автоклав	100–130	20–90 мин. (зависит от массы & ворота)	95–99%	Стакан для воды / кремнеземольные оболочки; большие сборки	Быстрый, нежный для оболочки; необходимо контролировать конденсат & вентиляция, чтобы избежать повреждения давлением пара
Растворитель (химический) Dewax	ванна с растворителем 40–80 (зависит от растворителя)	1–4 ч (плюс сушка)	97–99%	Маленький, сложные ювелирные ракушки или отливки SLA	Очень чистое удаление; требует работы с растворителем, этап сушки и контроль окружающей среды
Термальный (печь) Dewax / вспышка	180–350 (предварительное сжигание)	0.5–3 часа	90–98%	Высокотемпературные инвестиции (фосфат, глинозем) и части, где пар не рекомендуется	Простое оборудование; необходимо контролировать пандус и вентиляцию, чтобы избежать растрескивания
Вспышка/комбинация (пар + короткая термическая отделка)	пар, затем 200–300	пар 20–60 + термический 0,5–2 ч	98–99%	Большинство серийных снарядов	Хороший компромисс — удаляет скопившийся воск, а затем аккуратно сжигает его остатки.

Выгорание (выгорание связующего, удаление органики и спекание)

Цель: окислить и удалить остаточную органику/золу, полные реакции связующего, уплотнить/спекать оболочку до необходимой прочности в горячем состоянии, и стабилизировать размеры корпуса.

Общая стратегия выгорания (литейная практика):

Контролируемое изменение температуры окружающей среды → 200–300 °C в 0.5-3 °С/мин для медленного удаления летучих веществ — удержание здесь позволяет избежать сильного испарения, которое повреждает скорлупу..
Продолжайте плавно переходить к промежуточной задержке (300–600 ° C.) в 1-5 °С/мин, выдержать 0,5–3 ч в зависимости от толщины скорлупы для сжигания связующих и углеродистых остатков.
Окончательный переход к температуре спекания/поддержания подходит для паковочной массы и сплава (см. таблицу ниже) и впитываться для 1–4 ч для достижения прочности скорлупы и низкого остаточного углерода.

Предварительный нагрев корпуса — целевые температуры, время выдержки и мониторинг

Цель: довести оболочку до стабильного распределения температуры, близкого к температуре заливки, чтобы (а) термический удар при контакте с расплавом сведен к минимуму, (б) оболочка полностью спечена и прочна, и (с) выделение газа при заливке незначительно.

Общее руководство

Предварительно нагрейте до температуры ниже, но близкой к температуре заливки. - обычно между (для температуры — 50 °С) и (для температуры — 200 °С) в зависимости от сплава, масса оболочки и вклад.
Время замачивания: 30 мин → 3 час в зависимости от массы оболочки и требуемой термической однородности. Более толстая скорлупа требует более длительного замачивания..
Единообразие: цель ±10–25 °С по поверхности оболочки; проверьте с помощью встроенных термопар или ИК-термографии.

11. Дефекты, связанные с выбором материала & Поиск неисправностей

Ниже представлен компактный, Связывание таблиц действий по устранению неполадок распространенные дефекты литья по выплавляемым моделям к коренные причины, связанные с материалами, диагностические проверки, и практические средства правовой защиты / профилактика.

Используйте его в качестве справочника в цехе при расследовании запусков — каждая строка записана, чтобы техник или инженер литейного производства мог выполнить этапы диагностики и быстро применить исправления..

Быстрая легенда:ИНВ = инвестиции (оболочка) материал/связующее; восковой = материал выкройки (или смола, напечатанная на 3D-принтере); тигель = контейнер для расплава/футеровка.

Дефект	Типичные симптомы	Основные причины, связанные с материалами	Диагностические проверки	Среды / профилактика (материалы & процесс)
Растрескивание скорлупы / выброс снаряда	Видимые радиальные/линейные трещины в скорлупе, разрушение скорлупы во время заливки или депарафинизации	Высокое расширение парафина по сравнению с расширением INV; мокрые инвестиции; захваченный конденсат; несовместимое связующее; слишком высокая скорость нарастания	Проверка сухости скорлупы (потеря массы), проверить журнал депарафинизации, визуальное картирование трещин; CT/UT после заливки при подозрении	Медленное нарастание депарафинизации и выгорания при температуре 100–400 °C.; обеспечить вентиляционные/сливные отверстия; перейти на совместимый воск с низким расширением; полностью высушите скорлупу; отрегулировать соотношение раствор/штукатурка; увеличьте толщину оболочки или замените связующее для обеспечения механической прочности
Газовая пористость (дырки, дырочки)	Сферические/неправильные пустоты, часто вблизи поверхности или под поверхностью	Водород из мокрой паковочной массы; остатки масла/растворителя в воске; плохая дегазация расплава; влага в штукатурке	Поперечное сечение, рентгенография/рентген для определения местоположения пор; измерить влажность (сушка в духовке); тест на золу; анализ расплавленного газа или монитор кислорода/водорода	Тщательно высушенные ракушки; улучшить депарафинизацию & более продолжительное высыхание; сгореть, чтобы расплавиться (аргоновый ротационный); вакуумная разливка; используйте малозольный воск; устранить влажную штукатурку и контролировать влажность
Поверхностные отверстия / питтинг	Небольшие поверхностные ямы, часто по всей поверхности	Мелкий остаточный углерод / реакция связующего; Плохая конечная марка раствора/штукатурки; инвестиционное загрязнение	Визуальная/SEM морфология карьера; тест на зольность (целевой показатель ≤0,1% по массе для чувствительных сплавов); проверьте окончательный размер частиц штукатурки	Используйте более тонкий слой штукатурки.; улучшить контроль смешивания навозной жижи; продлить время выгорания, чтобы уменьшить остаточный углерод; использовать барьерную промывку (циркон/глинозем) для реактивных сплавов
Оксидные включения / шлаковая ловушка	Рассеянные темные включения, шлаковые линии, поверхностные струпья	Оксидная пленка при расплаве из-за медленного разлива/окислительной атмосферы; загрязненный тигель или флюс отсутствует	Металлография; проверка фильтра/ковша; поверхность плавления визуальная; засорение фильтра	Используйте керамическую фильтрацию и скимминг.; при необходимости залить в инертной или контролируемой атмосфере; заменить футеровку или покрытие тигля; более строгий контроль заряда и флюса
Слой химической реакции (альфа-корпус, межфазная реакция)	Хрупкое окисление / реакционный слой на поверхности металла, плохая механическая поверхность	Химия INV реагирует с расплавом (Ti/Al против кремнезема); поглощение углерода из связующего; поступление кислорода	Металлография поперечного сечения; измерение глубины реакционного слоя; РФА для кислорода/углерода	Используйте барьерные промывочные слои из циркона/оксида алюминия.; вакуумная/инертная плавка & залить; изменить инвестицию на систему с высоким содержанием циркония; уменьшить остаточный углерод (более длительное выгорание)
Неполное заполнение / холодно закрывается / Мизанс	Missing geometry, seams, fused lines, incomplete thin sections	Poor alloy fluidity for chosen investment/thermal mass; low pour temp or excessive heat loss to cold shell; wax shrinkage mismatch	Визуальный осмотр, gating analysis, thermal imaging of shell preheat uniformity	Increase pour temp within alloy spec; preheat shell closer to pour temp; optimize gating/venting; choose higher-fluidity alloy or heat sink/chill design; reduce thin wall features or use different process (центробежный)
Горячий разрыв / Горячий растрескивание	Irregular cracks in high-stress sections occurring on solidification	Investment restricts contraction (too rigid); alloy has wide freezing range; incompatible chill/riser design	Examine crack location relative to solidification path; review thermal simulation	Redesign geometry (добавить скругления, change section thickness); отрегулируйте литник и стояк, чтобы способствовать направленному затвердеванию; рассмотреть альтернативный сплав с более узким диапазоном замерзания
Плохое качество поверхности / зернистая текстура	Шероховатая или зернистая поверхность отливки, плохая полируемость	Грубая конечная штукатурка или агрессивный раствор; загрязнение инвестиций; недостаточное количество финальных слоев суспензии	Измерить Ра, проверить окончательный размер частиц штукатурки, проверка твердого вещества суспензии/ситовые анализы	Используйте более тонкий финальный слой/зернистость, увеличить количество слоев мелкого раствора/штукатурки, улучшить чистоту и перемешивание суспензии, контролировать запыленность окружающей среды и обращение с ней
Ошибка размеров / коробление (усадочное искажение)	Особенности вне допуска, коробление после заливки/охлаждения	Усадка восковой модели не компенсируется.; дифференциальное расширение оболочки; неправильный график выжигания/спекания	Сравните размеры узора и оболочки; записи теплового расширения; ТК в оболочке во время выгорания	Калибровка воска/припусков на усадку; отрегулировать компенсацию теплового расширения при выгорании; изменить сборку оболочки (более жесткие слои основы) и стратегия предварительного нагрева; включить приспособление/зажим во время охлаждения
Основной сдвиг / внутреннее смещение	Внутренние проходы вне оси, тонкие стенки, где ядро перемещалось	Слабый керамический материал сердечника или плохая поддержка стержня при восковой сборке.; несоответствие адгезии сердечника и паковочной массы	Разрежьте детали или используйте КТ/рентген.; проверить прочность и адгезию стержня в сыром виде	Увеличение жесткости ядра (замените связующую смолу или добавьте опоры для венка); улучшить основные характеристики сидений; отрегулируйте наложение штукатурки оболочки, чтобы зафиксировать сердцевину; лечите ядра правильно
Загрязнение / поглощение углерода в металле	Темные полосы, пониженная пластичность; водородная пористость	Углерод от разложения воска или паковочной массы, загрязненная футеровка тигля	Анализ углерода/кислорода (Леко), визуальная микроструктура, тест на золу	Используйте малозольный воск.; продлить выгорание; используйте тигель с покрытием или альтернативный тигель; вакуум/инертный расплав & залить; улучшить фильтрацию и дегазацию
Растрескивание, вызванное остаточной влажностью / паровые взрывы	Локализованный разрыв снаряда / сильные выбросы при первом контакте с металлом	Мокрая паковочная масса или захваченный конденсат депарафина	Измерьте потерю веса после сушки; проверка датчика сушки в духовке и влажности	Сухие скорлупы для борьбы с влагой (указать в рабочей инструкции), медленная контролируемая депарафинизация, дайте достаточное время для высыхания, предварительно нагрейте, чтобы удалить воду, прежде чем заливать

12. Относящийся к окружающей среде, Здоровье & Соображения безопасности; переработка & обработка отходов

Ключевые опасности

Вдыхаемый кристаллический кремнезем (РКС) от лепнины и инвестиционной пыли — строго контролируется (респираторы, местный выхлоп, влажные методы).
Дым от выгорания — горючая органика; контроль с помощью вентиляции и термоокислителей.
Опасности, связанные с расплавленным металлом — брызги, ожоги; Протоколы обращения с СИЗ и ковшами.
Опасности, связанные с химически активными металлами (Из, мг) — риск пожара в присутствии кислорода; необходима бескислородная среда для плавки/разливки.
Утилизация горячей оболочки — термические и химические опасности.

Напрасно тратить & переработка

Металлолом обычно перерабатывается и перерабатывается — главное преимущество устойчивого развития.
Использованные инвестиции можно вернуть (разделение шлама, центрифуга) и многоразовый огнеупор восстановлен (но следите за загрязнением и штрафами).
Потраченные инвестиции и пыль от фильтров могут быть классифицированы в зависимости от химического состава связующего вещества — утилизация осуществляется в соответствии с местными правилами..

13. Практическая матрица выбора & контрольный список закупок

Матрица быстрого выбора (высокий уровень)

Ювелирные изделия / низкотемпературные сплавы: парафин/микрокристаллический воск + гипсовые инвестиции + паровая депарафинизация.
Генеральная бронза / латунь / медные сплавы: восковые смеси + инвестиции в кремнезем/фосфат + рекомендуется вакуумная или инертная заливка.
Алюминиевые сплавы: восковой + кремниевый золь/коллоидная паста, разработанная для Al + сухие ракушки + инертная или контролируемая атмосфера + подходящий тигель (SiC/графит с покрытиями).
Нержавеющая сталь, никелевые сплавы: восковой + инвестиции в фосфаты или глинозем/циркон + высокая температура спекания оболочки + вакуумная/инертная плавка & Фильтрация.
Титан: воск или печатный рисунок + Инвестиционный барьер для циркония/глинозема + вакуумная плавка и заливка + барьерные покрытия из циркона + специальные тигли.

Приобретение & контрольный список чертежей (предметы первой необходимости)

Спецификация сплава и требуемые механические/коррозионные свойства.
Цель по шероховатости поверхности (Ра) и косметические требования.
Размерные допуски & критические данные (идентифицировать обработанные поверхности).
Тип корпуса (инвестиционная семья) и минимальная толщина оболочки.
Ограничения графика выгорания (Если применимо) и окно температуры предварительного нагрева/заливки.
неразрушающий контроль & принятие (рентгенография %, испытание давлением/утечкой, механический отбор проб).
Метод литья (гравитация / центробежный / вакуум / давление) и тающая атмосфера (воздух / Аргон / вакуум).
Тигб & требования к фильтрации (керамический фильтр, ограничения по материалу тигля).
Напрасно тратить & ожидания по переработке (возврат инвестиций %).
Безопасность & профиль риска (положение о химически активных металлах, потребности в разрешениях).

14. Заключение

Выбор материалов для литья по выплавляемым моделям является широким и междисциплинарным.: каждый материал — воск, инвестиции, штукатурка, основной, тигель и сплав — играет функциональную роль в термическом, химические и механические взаимодействия.

Выбирайте материалы с учетом химический состав и температура расплава сплава, необходимый обработка поверхности, приемлемый пористость, и постобработка.

Для реактивных или жаропрочных сплавов (титан, Ni-суперсплавы), инвестировать в специализированные инвестиции (цирконий/оксид алюминия), вакуумная плавка и барьерные покрытия.

Для ювелирных изделий и низкотемпературных сплавов, гипсовые вставки и тонкая лепнина придают исключительную отделку и точность.

Раннее сотрудничество дизайнеров, командам по моделированию и литейному производству важно подобрать правильный набор материалов для надежной работы., высокодоходное производство.

Часто задаваемые вопросы

Как выбрать инвестицию для литья из нержавеющей стали?

Выберите а фосфатно-связанный или глинозем/циркон усиленная паковочная масса с номиналом выше ликвидуса вашего сплава и с достаточной прочностью в горячем состоянии; требуется график спекания корпуса, при котором температура корпуса достигает 1000–1200 °C перед заливкой..

Могу ли я использовать обычную гипсовую паковочную массу для алюминия??

Нет. Гипсовые вложения размягчаются и разрушаются при относительно низких температурах.; алюминий требует инвестиций, разработанных для цветных металлов и рассчитанных на особые термические и химические условия расплавов алюминия..

Почему в титановых отливках образуется альфа-корпус?

Альфа-корпус представляет собой обогащенный кислородом хрупкий поверхностный слой, возникающий в результате реакции титана с кислородом при высокой температуре..

Уменьшите его, используя барьерные покрытия из циркония/оксида алюминия., создать вакуум или атмосферу аргона и очистить, сухие инвестиции.

Экономично ли возвращать инвестиции?

Да — многие литейные заводы утилизируют и перерабатывают паковочную мелочь и грубый материал посредством отделения шлама., центрифуги и термическая регенерация.

Экономика зависит от пропускной способности и загрязнения..

Какой тигель следует использовать для бронзы или титана??

Бронза: графитовые или SiC тигли с покрытием часто работают.

Титан: используйте инертный, неуглеродистые тигли и системы индукционной плавки в вакууме или с холодным тиглем — обычные графитовые тигли вступают в реакцию и загрязняют Ti.

Какая огнеупорная система для алюминиевого литья наиболее экономична??

Кремнеземный песок (совокупность) + стакан для воды (связующее) стоит на 50–60 % дешевле, чем системы кремнезоль-циркон., и низкая температура плавления алюминия (615°С) избегает реакции с кремнеземом — идеально подходит для больших объемов, недорогие алюминиевые детали.

Как переработать депарафинированный воск?

Депарафинированный воск фильтруют через сетку 5–10 мкм для удаления примесей., нагревают до 80–100°C для гомогенизации, и повторно использовать 5–8 раз.

Переработанный воск сохраняет 95% производительности оригинала и снижает материальные затраты на 30%.

Инвестиционная семья	Типичное выгорание / температура спекания (°С)	Примечания / цель
Гипсовый (штукатурка)	~450–750 °С	Использование для легкоплавких сплавов. (Драгоценные металлы). Избегать >~800 °C — гипс обезвоживается/ослабляется.
Кремнезый / коллоидный кремнезем (нереакционноспособные золи)	800–1000 ° C.	Подходит для обычных цветных металлов и некоторых сталей.; отрегулировать фиксацию по толщине скорлупы.
фосфатно-связанный	900–1200 ° C.	Для сталей, нержавеющие и суперсплавы на основе никеля — обеспечивают высокую жаропрочность и проницаемость..
Циркон / инвестиции, армированные глиноземом	1000–1250+ °С	Для реактивных сплавов (Из) и высокие температуры заливки — минимизируют реакцию металлической паковки.

Сплав / семья	Типичная температура расплавленного металла (°С)	Рекомендуемый предварительный нагрев оболочки (°С)	Замочить / удерживать время	Атмосфера & примечания
Алюминий (А356, сплавы AlSi)	610–720 °С	300–400 ° C.	30–90 мин.	Воздушный или сухой N₂; убедитесь, что скорлупа полностью сухая — алюминий вступает в реакцию со свободным углеродом при высоких температурах; держите скорлупу ниже плавления с комфортным запасом.
Медь / Бронза / Латунь	900–1090 °С	500–700 ° C.	30–120 мин.	Воздух или N₂ в зависимости от инвестиций; Барьерные покрытия уменьшают реакцию и улучшают отделку.
Нержавеющие стали (например, 316л)	1450–1550 ° C.	600–800 ° C.	1–3 часа	Используйте инвестиции в фосфаты/глинозем; рассмотрите возможность применения N₂/N₂-H₂ или контролируемой атмосферы для ограничения чрезмерного окисления..
Никелевые суперсплавы (Инконель 718, и т. д.)	1350–1500 ° C.	750–1000 ° C.	1–4 ч	Используйте высокотемпературные паковочные материалы из циркона/глинозема и вакуумную/инертную плавку.; предварительный нагрев скорлупы может приближаться к температуре заливки для лучшей подачи.
Титан (Ти-6Ал-4В)	1650–1750 °С	800–1000 ° C. (некоторые практики разогреваются ближе)	1–4 ч	Требуется вакуум или инертная атмосфера; используйте барьерные промывки из циркония; скорлупу предварительно нагревают и заливают в вакууме/инертной среде, чтобы предотвратить альфа-корпус.