1. Zavedenie
Stratený vosk (investície) odlievanie je cenený pre svoju schopnosť reprodukovať jemné detaily, tenké profily a komplexná geometria s vynikajúcou povrchovou úpravou a relatívne malými toleranciami.
Dosiahnutie konzistentných výsledkov nie je len o geometrii alebo nastavení stroja – je to v podstate problém materiálov.
Vosková zmes, investičná chémia, žiaruvzdorné agregáty, zloženie jadra, chémia téglika a zliatiny tepelne interagujú, chemicky a mechanicky počas odparafínovania, vyhorenie a vstrekovanie kovu.
Voľba správnych materiálov pre každý krok je rozdiel medzi výrobnou sériou s vysokou výťažnosťou a opakovaným prepracovaním.
2. Prehľad pracovného postupu odlievania strateného vosku
Kľúčové etapy a zahrnuté primárne materiálne prvky:
- Vzorovanie (vosk) — vzorový vosk alebo vstrekovaný termoplast; vtokové/voskové vtokové systémy.
- Montáž & hradlovanie — voskové tyčinky (vtoky), základové dosky.
- Stavba škrupiny (investície) — kašička (spojiva + jemný žiaruvzdorný), štukové / kameninové nátery.
- Sušenie / odparafínovanie — odstránenie organického vzoru pomocou pary/autoklávu alebo pece.
- Vyhorenie / škrupinový sintr — riadená rampa na oxidáciu/spálenie zvyškov organických látok a spekanie plášťa na požadovanú pevnosť.
- Topenie & nalievanie — materiál téglika plus atmosféra (vzduch/inertný/vákuum) a nalievací systém (závažnosť / odstredivé / prázdny).
- Chladenie & odstránenie škrupiny — mechanické alebo chemické odstránenie škrupiny; dokončenie.
Každý stupeň používa rôzne skupiny materiálov optimalizovaných pre teploty, chémia, a mechanické zaťaženie v tomto štádiu.
3. Vosk & vzorové materiály
Funkcie: niesť geometriu, definovať povrchovú úpravu, a poskytujú predvídateľnú expanziu počas výstavby plášťa.
Bežný vosk / rodiny vzorových materiálov
| Materiál / Rodina | Typické zloženie | Typické topenie / rozsah zmäkčenia (° C) | Typické lineárne zmršťovanie (ako vyrobené) | Typický zvyškový popol po vyhorení | Najlepšie využitie / poznámky |
| Injekčný vosk bohatý na parafín | Parafín + malý modifikátor | 45–70 °C | ~0,2 – 0,5 % | 0.05-0,2 hm% | Nízke náklady, dobrý koniec; krehký, ak je čistý – zvyčajne zmiešaný. |
| Zmesi mikrokryštalických voskov | Mikrokryštalický vosk + parafín + lepidlá | 60–95 °C | ~0,1 – 0,3 % | ≤ 0,1 % hmotn. (ak sú formulované s nízkym obsahom popola) | Zlepšená húževnatosť a súdržnosť; preferované pre zložité zostavy. |
| Vzorový vosk (inžinierske zmesi) | Parafín + mikrokryštalický + polyméry (Pešo, EVA) + stabilizátory | 55–95 °C | ~0,10 – 0,35 % | ≤0,05–0,1 % hmotn. | Štandardný zlievárenský vzorový vosk: vyladený tok, zmrštiť a popola. |
Včelí vosk / prírodné voskové zmesi |
Včelí vosk + modifikátory | 60–65 °C (včelí vosk) | ~0,2 – 0,6 % | ≤ 0,1 – 0,3 % | Dobrý povrchový lesk; používané v malých/ručne vyrábaných dieloch; premenlivý popol. |
| Termoplastické vzory tavené za tepla | Termoplastické elastoméry / polyolefíny | 120–200 °C (v závislosti od polyméru) | premenlivý | veľmi nízky obsah popola, ak polymér horí čisto | Používa sa na špeciálne vzory; nižšie tečenie pri manipulácii, ale vyžadujú vyššiu energiu odparafínovania. |
| 3D-tlačené liate živice (SLA/DLP) | Fotopolymérové živice formulované na vyhorenie | sklený prechod ~50–120 °C; rozklad 200–600 °C | závisí od živice; často ~0,2–0,5% | 0.1–0,5 % (závislé od živice) | Vynikajúca sloboda geometrie; vyžadujú prísne protokoly odvoskovania/horenia, aby sa predišlo zvyškom. |
Kľúčové vlastnosti a prečo sú dôležité
- Schopnosť tečenia pre vstrekovanie: ovplyvňuje kvalitu výplne a brány.
- Zhoršenie & tepelná expanzia: musí zodpovedať investičným expanzným charakteristikám, aby sa zabránilo praskaniu škrupiny alebo rozmerovej chybe.
- Obsah popola: nízky obsah uhlíka/popolu pri vyhorení znižuje reakcie škrupiny.
- Sila & únava: vzory musia prežiť manipuláciu a rotáciu škrupiny bez skreslenia.
Praktické čísla & poznámky
- Typické zmršťovanie vstrekovaním vosku: ~0,1–0,4 % lineárne v závislosti od vosku a kontroly teploty.
- Využitie s nízkym obsahom popola formulácie pre vysoko presné šperky a reaktívne zliatiny.
4. Investícia (žiaruvzdorné) systémy – typy a výberové kritériá
Investícia = spojivo + žiaruvzdorný prášok. Voľba je riadená maximálnou teplotou liatia kovu, požadovaná povrchová úprava, kontrola tepelnej rozťažnosti, a odolnosť voči reakcii s roztaveným kovom.
Hlavné investičné rodiny
- Investície viazané sadrou (na báze omietky)
-
- Využitie: šperky a zliatiny s nízkou teplotou topenia (zlato, striebro, cín) kde leje temp < ~1000 °C.
- Výhody: vynikajúca povrchová úprava, nízka priepustnosť (dobré pre jemné detaily).
- Limity: slabá pevnosť nad ≈1 000 °C; rozkladá sa a mäkne — nevhodné pre ocele alebo vysokoteplotné zliatiny.
- Investície viazané fosfátmi (Napr., fosforečnan sodný alebo horečnatý)
-
- Využitie: vysokoteplotné zliatiny (nehrdzavejúce ocele, zliatiny niklu) a aplikácie vyžadujúce vyššiu žiaruvzdornosť až do ~1500 °C.
- Výhody: vyššia pevnosť za tepla, lepšia odolnosť proti reakcii kovu a praskaniu.
- Limity: horší povrchový lesk v porovnaní so sadrou v niektorých formuláciách; zložitejšie miešanie.
- Silica sol / viazaný koloidný oxid kremičitý (zmesi oxidu hlinitého a oxidu kremičitého)
-
- Využitie: presné diely v širokom rozsahu teplôt; prispôsobiteľné prídavkom zirkónu alebo oxidu hlinitého.
- Výhody: dobrá stabilita pri vysokých teplotách, jemná povrchová úprava.
- Limity: kontrola tepelnej rozťažnosti a čas tuhnutia je kritický.
- Zirkón / oxid hlinitý (oxid) posilnené investície
-
- Využitie: reaktívne zliatiny (titán, vysokoteplotné zliatiny niklu) — znižuje reakciu investovania kovu.
- Výhody: veľmi vysoká žiaruvzdornosť, nízka reaktivita s aktívnymi kovmi.
- Limity: výrazne vyššie náklady; v niektorých prípadoch znížený lesk.
Kontrolný zoznam pre výber investícií
- Maximálna teplota nalievania (vyberte investíciu s hodnotou nad teplotou topenia + bezpečnostná rezerva).
- Požadovaná povrchová úprava (Ra cieľ).
- Prispôsobenie tepelnej rozťažnosti — ofset na kompenzáciu rozpínania vosku a zmršťovania kovu.
- Priepustnosť & sila — odolávať tlaku odlievania a odstredivému/vákuovému zaťaženiu.
- Chemická reaktivita — najmä pre reaktívne kovy (Z, Mg, Al).
5. Stucco, nátery a materiály na stavbu plášťov
Škrupiny sa stavajú striedaním kašovité ponory a štuk (hrubšie žiaruvzdorné zrná). Hrúbku škrupiny riadia materiály a veľkosti častíc, priepustnosť a mechanická pevnosť.
- Kašovitá kaša: investičný spojivo + jemný žiaruvzdorný (typicky 1-10 µm) pre obrúsenie a reprodukciu jemného povrchu.
- Stucco: hrubšie častice oxidu kremičitého/zikrónu/oxidu hlinitého (20–200 µm) ktoré vytvárajú hrúbku tela.
- Povlaky / umýva: špecializované vrchné nátery (Napr., bohaté na oxid hlinitý alebo zirkón) pôsobiť ako bariérové vrstvy pre reaktívne zliatiny a na zlepšenie jemnosti vzoru alebo zníženie reakcie na investovanie kovu.
Tipy na výber
- Používať bariérové umývanie zirkón/oxid hlinitý pre titán a reaktívne zliatiny na minimalizáciu alfa-prípadu a chemickej reakcie.
- Obmedzte veľkosť štukových častíc v konečných náteroch, aby ste dosiahli požadovaný lesk povrchu.
6. Jadrá a materiály jadra (trvalý & rozpustný)
Jadrá vytvárajú vnútorné dutiny. použitie odlievania strateného vosku:
- Keramika (žiaruvzdorné) jadrá - oxid kremičitý, zirkón, na báze oxidu hlinitého; chemicky viazané (živice alebo kremičitanu sodného) alebo spekané.
- Rozpustný (soľ, vosk) jadrá — soľné jadrá vylúhované po odliatí pre zložité vnútorné kanály, kde sú keramické jadrá nepraktické.
- Hybridné jadrá — keramické jadro zapuzdrené v zatavovacej škrupine, aby prežilo odparafínovanie a vyhorenie.
Kľúčové vlastnosti
- Pevnosť pri teplotách škrupiny prežiť manipuláciu a vyhorenie.
- Kompatibilita s investičnou expanziou (zodpovedajúca sila v surovom stave a správanie pri spekaní).
- Priepustnosť aby počas nalievania mohli unikať plyny.
7. Tégliky, nalievacie systémy & nástrojové materiály
Výber téglika a zalievacích materiálov závisí od zliatinová chémia, teplota topenia, a reaktivita.
Bežné materiály téglikov
- Grafit / uhlíkové tégliky: široko používané pre meď, bronz, mosadz, a mnoho neželezných zliatin. Výhody: Vynikajúca tepelná vodivosť, lacno.
Obmedzenia: reagovať s niektorými taveninami (Napr., titán) a nemožno ho použiť v oxidačných atmosférach pre niektoré zliatiny. - Alumina (Al₂o₃) tégliky: chemicky inertný pre mnohé zliatiny a použiteľný pri vyšších teplotách.
- Zirkónové tégliky: veľmi žiaruvzdorné a chemicky odolné – používa sa na reaktívne zliatiny (ale drahšie).
- Karbid kremíka (SiC)-obložené tégliky: vysoká odolnosť proti tepelným šokom; dobré pre niektoré taveniny hliníka.
- Keramicko-grafitové kompozity a povlaky téglikov (oxidačné bariéry) sa používajú na predĺženie životnosti a minimalizáciu kontaminácie.
Nalievacie systémy
- Nalievanie gravitácie — najjednoduchšie, používa sa na šperky a maloobjemové.
- Odstredivé liatie — bežné pre šperky nútiť kov do jemných detailov; všimnite si zvýšené namáhanie plesní a kovov.
- Vákuové / vákuovo naliať — znižuje zachytávanie plynu a umožňuje reaktívne odlievanie kovov pri zníženom tlaku.
- Vákuové indukčné tavenie (VIM) a tavenie vákuovej spotrebnej elektródy (NAŠA) — pre vysoko čisté superzliatiny a reaktívne kovy ako titán.
Dôležité: pre reaktívne alebo vysokoteplotné zliatiny (titán, niklové superzliatiny), používajte tavenie vákuom alebo inertným plynom a tégliky/povlaky, ktoré zabraňujú kontaminácii, a uistite sa, že systém nalievania je kompatibilný s kovom (Napr., odstredivý vo vákuu).
8. Kovy a zliatiny bežne odlievané investičným procesom
Odlievanie strateným voskom zvládne široké spektrum zliatin. Typické kategórie, reprezentatívne teploty topenia (° C) a inžinierske poznámky:
Poznámka: uvedené teploty topenia sú pre čisté prvky alebo indikatívne rozsahy zliatin. Na presnú kontrolu procesu vždy používajte údaje o tavení/tuhnutí poskytnuté výrobcom.
| Kategória zliatiny | Reprezentatívne zliatiny | Pribl. roztopiť / na uskladnenie (° C) | Praktické poznámky |
| Drahé kovy | Zlato (Au), Strieborná (Ag), Platinum (Pt) | Au: 1,064° C, Ag: 962° C, Pt: 1,768° C | Šperky & diely s vysokou hodnotou; vzácne kovy vyžadujú pre jemnú povrchovú úpravu vosk s nízkym obsahom popola a sadru; Pt potrebuje veľmi vysokoteplotnú investíciu alebo téglik. |
| Bronz / Meď zliatiny | S-Sn (bronz), Cu-Zn (mosadz), Cu zliatiny | 900–1 080 °C (závisí od zliatiny) | Dobrá tekutosť; môžu byť odlievané do štandardných fosfátových alebo kremičitých zaliatí; sledujte tvorbu oxidov a peny. |
| Hliník zliatiny | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610-720°C | Rýchle tuhnutie; potrebné špeciálne investície; reaktívne na uhlík/grafit pri vysokých teplotách – použite vhodné tégliky/povlaky. |
Oceľové ocele & nerezový |
400/300 séria nerez, črep | ~1 420 – 1 500 °C (tuhá/tekutá sa líšia) | Vyžaduje fosfátové alebo vysokohlinité investície; vyššie teploty nalievania → potrebujú silný obal a inertnú/riadenú atmosféru, aby sa zabránilo oxidácii a reakciám. |
| Zliatiny niklu / superzliatiny | Odvoz, Hastelloy rodiny | ~1 350–1 500 °C+ | Vysoké teploty nalievania a dôsledná kontrola – bežne sa topí vo vákuu alebo v kontrolovanej atmosfére; investujte so zmesami zirkónia/oxidu hlinitého. |
| Titán & Ti-zliatiny | Ti-6Al-4V | ~1 650 – 1 700 °C (teplota topenia ≈1 668 °C) | Mimoriadne reaktívne; vkladom musí byť oxid zirkoničitý/oxid hlinitý a odlievanie vo vákuu alebo v inertnej atmosfére (argón). Potrebné špeciálne tégliky/vybavenie; tvorba alfa-prípadu je rizikom. |
| Zamac / Zliatiny odlievané pod tlakom (vzácny v investíciách) | bremená | ~380-420°C | Nízka teplota; zvyčajne namiesto toho odliatok, ale možné pre špeciálne investičné odliatky. |
Praktické pravidlo teploty odlievania: Teplota nalievania je často 20-250°C vyššie likvidus v závislosti od zliatiny a procesu na zabezpečenie plnenia a kompenzáciu tepelných strát (skontrolujte technický list zliatiny).
9. Odlievanie atmosfér, reakcie & ochranné opatrenia
Reaktívne zliatiny (Al, Z, Mg) a vysokoteplotné taveniny vyžadujú starostlivú kontrolu atmosféry a chémie plášťa:
- Oxidácia: deje sa vo vzduchu → na povrchu taveniny sa tvoria oxidové filmy, ktoré sa zachytávajú ako inklúzie. Využitie inertná atmosféra (argón) alebo prázdny taveniny pre kritické zliatiny.
- Kovovo-investičná chemická reakcia: oxid kremičitý a iné oxidy v investíciách môžu reagovať s roztaveným kovom za vzniku krehkých reakčných vrstiev (príklad: alfa-puzdro na titáne).
Bariérové umývanie a vrchné nátery bohaté na zirkón/oxid hlinitý znížiť interakciu. - Zber/odplynenie uhlíka: uhlík z rozkladu vosku/investície sa môže preniesť do tavenín; adekvátne vyhorenie a skimming/filtrácia znižujú kontamináciu.
- Odber vodíka (neželezné taveniny): spôsobuje pórovitosť plynu. Zmierniť odplyňovaním tavenín (preplachovanie argónom, rotačné odplyňovače) a udržanie investície v suchu.
Ochranné kroky
- Využitie bariérové nátery pre reaktívne kovy.
- Využitie vákuum alebo inertný plyn systémy tavenia a nalievania, ak sú špecifikované.
- Filtrácia (keramické filtre) na odstránenie inklúzií a oxidov počas nalievania.
- Kontrolujte vlhkosť a vyhnite sa mokrým investíciám – vodná para sa počas nalievania rýchlo rozpína a spôsobuje poškodenie obalu.
10. Odvoskovanie, vyhorenie a predhriatie škrupiny — materiály & teplota
Tieto tri stupne procesu odstraňujú organický vzorový materiál, úplné vyhorenie spojiva a spekanie škrupiny tak, aby malo mechanickú pevnosť a tepelný stav potrebný na prežitie liatia.
Materiálová kompatibilita (typ investície, bariérové nátery, jadrová chémia) a prísna kontrola teploty je kritická - chyby tu spôsobujú praskanie škrupiny, pórovitosť plynu, reakcie kov-škrupina a nesprávne rozmery.
Odvoskovanie — metódy, typické parametre a návod na výber
| Metóda | Typická teplota (° C) | Typický čas | Typická účinnosť odstraňovania vosku | Najlepšie pre / Kompatibilita | Pros / Nevýhody |
| Pary / Autokláve | 100–130 | 20– 90 min (závisí od hmotnosti & hradlovanie) | 95– 99 % | Vodné sklo / škrupiny oxidu kremičitého; veľké zostavy | Rýchly, jemný k šupke; musí kontrolovať kondenzát & odvzdušnenie, aby nedošlo k poškodeniu tlakom pary |
| Rozpúšťadlo (chemický) odvoskovať | rozpúšťadlový kúpeľ 40–80 (závislý od rozpúšťadla) | 1– 4 hod (plus sušenie) | 97– 99 % | Malý, zložité škrupiny šperkov alebo odliatkov SLA | Veľmi čisté odstránenie; vyžaduje manipuláciu s rozpúšťadlom, krok sušenia a kontrola prostredia |
| Termálne (rúra) odvoskovať / blesk | 180–350 (predpálenie) | 0.5– 3 hod | 90– 98 % | Vysokoteplotné investície (fosfát, oxid hlinitý) a časti, kde sa para neodporúča | Jednoduché vybavenie; musí ovládať rampu a vetranie, aby nedošlo k prasknutiu |
| Blesk/kombinácia (pary + krátka tepelná úprava) | para potom 200–300 | para 20-60 + termálne 0,5–2 h | 98– 99 % | Väčšina výrobných škrupín | Dobrý kompromis – odstraňuje sypký vosk a následne čisto spáli zvyšky |
Vyhorenie (vyhorenie spojiva, organické odstraňovanie a spekanie)
Účel: oxidovať a odstrániť zvyškové organické látky/popol, úplné reakcie spojiva, zhutniť/spekať škrupinu na požadovanú pevnosť za tepla, a stabilizovať rozmery škrupiny.
Všeobecná stratégia vyhorenia (zlievárenská prax):
- Riadená rampa z okolia → 200–300 °C na 0.5-3 °C/min na pomalé odstraňovanie prchavých látok – držanie tu zabraňuje prudkému vyparovaniu, ktoré poškodzuje škrupiny.
- Pokračovať po rampe na prechodné zotrvanie (300–600 °C) na 1-5 °C/min, podržte 0,5–3 h v závislosti od hrúbky škrupiny, aby sa spálili spojivá a uhlíkaté zvyšky.
- Konečný nárast teploty spekania/udržania vhodné pre investíciu a zliatinu (pozri tabuľku nižšie) a namočiť pre 1– 4 hod na dosiahnutie pevnosti škrupiny a nízkeho zvyškového uhlíka.
Odporúčané vyhorenie / spekacie teplotné pásma (typický):
| Investičná rodina | Typické vyhorenie / tepl (° C) | Poznámky / cieľ |
| Lepené sadrou (omietka) | ~450–750 °C | Použitie pre nízkotaviteľné zliatiny (drahých kovov). Vyhnite sa >~800 °C — omietka dehydratuje/zoslabne. |
| Silica-sol / koloidný oxid kremičitý (nereaktívne sóly) | 800–1000 °C | Dobré pre všeobecné neželezné a niektoré ocele; upravte držanie podľa hrúbky škrupiny. |
| Fosfátovo viazané | 900–1200 ° C | Pre ocele, nehrdzavejúce a niklové superzliatiny — poskytujú vysokú pevnosť za tepla a priepustnosť. |
| Zirkón / investície posilnené oxidom hlinitým | 1000–1250+ °C | Pre reaktívne zliatiny (Z) a vysoké teploty liatia – minimalizujú reakcie spojené s investovaním kovu. |
Predhrievanie plášťa – cieľové teploty, doby namočenia a monitorovanie
Cieľ: priveďte škrupinu na stabilnú distribúciu teploty blízko teplote liatia tak, aby (a) tepelný šok pri kontakte s taveninou je minimalizovaný, (b) škrupina je plne sintrovaná a pevná, a (c) vývoj plynu pri nalievaní je zanedbateľný.
Všeobecné usmernenie
- Predhrejte na teplotu nižšiu, ale blízku teplote liatia - zvyčajne medzi (pre teplotu - 50 ° C) a (pre teplotu - 200 ° C) v závislosti od zliatiny, hmotnosť škrupiny a investície.
- Čas namáčania: 30 min → 3 h v závislosti od hmotnosti plášťa a požadovanej tepelnej rovnomernosti. Hrubšie škrupiny vyžadujú dlhšie namáčanie.
- Jednotnosť: cieľ ±10–25 °C cez povrch škrupiny; overte pomocou zabudovaných termočlánkov alebo infračervenej termografie.
Odporúčaná tabuľka predhrievania škrupín (praktické):
| Zliať / rodina | Typická teplota roztaveného kovu (° C) | Odporúčané predhriatie škrupiny (° C) | Namočte / držať čas | Atmosféra & poznámky |
| Hliník (A356, zliatiny AlSi) | 610–720 °C | 300–400 °C | 30– 90 min | Vzduch alebo suchý N₂; zaistite úplné vysušenie škrupiny – hliník reaguje s voľným uhlíkom pri vysokých teplotách; udržujte škrupinu pod roztavením pohodlným okrajom. |
| Meď / Bronz / Mosadz | 900–1 090 °C | 500–700 °C | 30– 120 min | Vzduch alebo N₂ v závislosti od investície; bariérové nátery znižujú reakciu a zlepšujú konečnú úpravu. |
| Nehrdzavejúce ocele (Napr., 316L) | 1450–1550 °C | 600–800 ° C | 1– 3 hod | Použite fosfátové/hlinité investície; zvážte N2/N2-H2 alebo kontrolovanú atmosféru na obmedzenie nadmernej oxidácie. |
Niklové superzliatiny (Odvoz 718, atď.) |
1350–1500 °C | 750–1000 °C | 1– 4 hod | Použite vysokoteplotné zirkón/oxid hlinité a vákuové/inertné tavenie; Predhriatie škrupiny sa môže priblížiť k teplote nalievania pre najlepšie kŕmenie. |
| Titán (Ti-6Al-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 °C (niektoré praktiky predhriať bližšie) | 1– 4 hod | Vyžaduje sa vákuum alebo inertná atmosféra; používajte zirkónové bariérové umývacie prostriedky; škrupinu predhrejte a nalejte pod vákuom/inertným spôsobom, aby ste zabránili vzniku alfa-puzdra. |
Nižšie je kompakt, použiteľné prepojenie tabuľky na riešenie problémov bežné chyby odlievania do základné príčiny súvisiace s materiálmi, diagnostické kontroly, a praktické prostriedky / prevencia.
Použite ho ako referenciu v dielni pri vyšetrovaní chodov – každý riadok je napísaný, aby technik alebo inžinier zlievárne mohol sledovať diagnostické kroky a rýchlo aplikovať opravy.
Rýchla legenda:INV = investícia (škrupina) materiál/spojivo; vosk = vzorový materiál (alebo 3D tlačená živica); téglik = nádoba na taveninu/obloženie.
| Defekt | Typické príznaky | Základné príčiny súvisiace s materiálmi | Diagnostické kontroly | Prostriedky / prevencia (materiál & proces) |
| Praskanie škrupiny / výbuch škrupiny | Viditeľné radiálne/lineárne trhliny v plášti, lom škrupiny počas liatia alebo odparafínovania | Vysoká expanzia vosku vs expanzia INV; mokrá investícia; zachytený kondenzát; nekompatibilné spojivo; príliš vysoké rýchlosti rampy | Skontrolujte suchosť škrupiny (úbytok hmoty), skontrolujte denník vosku, vizuálne mapovanie trhlín; CT/UT po naliatí v prípade podozrenia | Pomalé odparafinovanie a vyhorenie stúpajú cez 100–400 °C; zaistite vetracie otvory/odtokové otvory; prejsť na kompatibilný nízkoexpanzný vosk; úplne vysušte škrupiny; upraviť pomer kaša/štuk; zväčšiť hrúbku škrupiny alebo zmeniť spojivo kvôli mechanickej pevnosti |
| Pórovitosť plynu (fúkacie otvory, dierky) | Sférické/nepravidelné dutiny často blízko povrchu alebo podpovrchu | Vodík z mokrej investície; zvyšky oleja/rozpúšťadla vo vosku; slabé odplynenie taveniny; vlhkosť v štuku | Prierez, rádiografia/röntgen na lokalizáciu pórov; merať vlhkosť (sušiť v rúre); popolový test; analýza tavného plynu alebo monitor kyslíka/vodíka | Škrupiny dôkladne vysušte; zlepšiť odparafín & dlhšie sušenie; horieť roztopiť (argónový rotačný); vákuum-pomocné nalievanie; použite vosk s nízkym obsahom popola; eliminovať mokrú štuku a kontrolovať vlhkosť |
Povrchové dierky / jamkovanie |
Malé povrchové jamy, často po celej ploche | Jemný zvyškový uhlík / spojivová reakcia; zlá výsledná kaša/štuk; kontaminácia investície | Vizuálna/SEM morfológie jamiek; test obsahu popola (cieľ ≤ 0,1 % hmotn. pre citlivé zliatiny); skontrolujte konečnú veľkosť častíc štuku | Použite jemnejší finálny štukový náter; zlepšiť kontrolu miešania kalov; predĺžte vyhorenie, aby ste znížili zvyškový uhlík; použite bariérové umývanie (zirkón/oxid hlinitý) pre reaktívne zliatiny |
| Oxidové inklúzie / zachytávanie trosiek | Rozptýlené tmavé inklúzie, troskové linky, povrchové chrasty | Oxidovaná koža na tavenine v dôsledku pomalého nalievania/oxidačnej atmosféry; kontaminovaný téglik alebo tavivo chýba | Metalografia; kontrola filtra/naberačky; roztaviť povrch vizuálne; upchatie filtra | Použite keramickú filtráciu a odstredenie; v prípade potreby nalejte pod inertnou alebo kontrolovanou atmosférou; zmeniť výstelku téglika alebo povlak; prísnejšia kontrola nabíjania a toku |
Vrstva chemickej reakcie (alfa-prípad, medzifázová reakcia) |
Krehký oxidovaný / reakčná vrstva na kovovom povrchu, zlý mechanický povrch | INV chémia reaguje s taveninou (Ti/Al vs. oxid kremičitý); absorpcia uhlíka zo spojiva; vnikaniu kyslíka | Prierezová metalografia; meranie hĺbky reakčnej vrstvy; XRF pre kyslík/uhlík | Použite bariérové umývacie vrstvy zirkón/oxid hlinitý; vákuové/inertné tavenie & naliať; zmeniť investíciu na systém bohatý na oxid zirkoničitý; znížiť zvyškový uhlík (dlhšie vyhorenie) |
| Neúplná výplň / studené uzávery / nesprávne | Chýba geometria, švy, tavené vedenia, neúplné tenké rezy | Slabá tekutosť zliatiny pre zvolenú zatavovaciu/tepelnú hmotu; nízka teplota nalievania alebo nadmerné tepelné straty studeného plášťa; nesúlad pri zmrašťovaní vosku | Vizuálna kontrola, hradlová analýza, tepelné zobrazovanie rovnomernosti predhriatia plášťa | Zvýšte teplotu liatia v rámci špecifikácie zliatiny; predhriatie škrupiny bližšie k naliatiu tepl; optimalizovať vrátkovanie/odvzdušňovanie; vyberte zliatinu s vyššou tekutosťou alebo dizajn chladiča/chladiča; zmenšiť prvky tenkých stien alebo použiť iný proces (odstredivé) |
Horúce trhanie / horúce praskanie |
Nepravidelné trhliny vo vysoko namáhaných úsekoch vznikajúce pri tuhnutí | Investície obmedzujú kontrakciu (príliš tuhý); zliatina má široký rozsah tuhnutia; nekompatibilný dizajn chill/riser | Skontrolujte umiestnenie trhliny vzhľadom na dráhu tuhnutia; skontrolovať tepelnú simuláciu | Prerobte geometriu (pridajte filé, zmeniť hrúbku sekcie); nastavte vtok a stúpačku na podporu smerového tuhnutia; zvážiť alternatívnu zliatinu s užším rozsahom tuhnutia |
| Slabá povrchová úprava / zrnitá textúra | Drsný alebo zrnitý liaty povrch, slabá leštiteľnosť | Hrubý finálny štuk alebo agresívna kaša; kontaminácie v investíciách; nedostatočné finálne vrstvy kaše | Zmerajte Ra, skontrolujte konečnú veľkosť štukových častíc, skontrolujte analýzu tuhých látok v suspenzii/sitovú analýzu | Použite jemnejší konečný náter/zrnitosť, zvýšiť počet jemných vrstiev kaše/štuky, zlepšiť čistotu a miešanie kalu, kontrolovať okolitý prach a manipuláciu |
Rozmerová chyba / warpage (skreslenie zmršťovania) |
Vlastnosti mimo tolerancie, deformácia po naliatí/vychladnutí | Zmršťovanie voskového vzoru nie je kompenzované; diferenciálna expanzia plášťa; nesprávny harmonogram vyhorenia/sintra | Porovnajte stmavenie vzoru a škrupinu; záznamy o tepelnej rozťažnosti; TC v shelli počas vyhorenia | Kalibrujte prídavky vosku/zmršťovania; upraviť kompenzáciu tepelnej rozťažnosti vyhorenia; zmeniť konštrukciu škrupiny (tuhšie nosné vrstvy) a stratégiu predhrievania; zahŕňať uchytenie/upínanie počas chladenia |
| Posun jadra / vnútorné nesúlady | Vnútorné priechody mimo osi, tenké steny, kde sa jadro pohybovalo | Slabý keramický materiál jadra alebo slabá podpora jadra v zostave vosku; nesúlad adhézie jadra/investície | Odrežte časti alebo použite CT/röntgen; skontrolujte pevnosť a priľnavosť jadra | Zvýšte tuhosť jadra (vymeňte živicové spojivo alebo pridajte podpery na korunky); zlepšiť základné funkcie sedenia; upravte vrstvenie škrupinovej štuky na uzamknutie jadra; správne vyliečiť jadrá |
Kontaminácia / uhlíkový snímač v kove |
Tmavé pruhy, znížená ťažnosť; vodíková pórovitosť | Uhlík z vosku alebo rozkladu investície, kontaminovaná výstelka téglika | Analýza uhlík/kyslík (LECO), vizuálna mikroštruktúra, popolový test | Použite vosk s nízkym obsahom popola; predĺžiť vyhorenie; použite potiahnutý alebo alternatívny téglik; vákuum/inertná tavenina & naliať; zlepšiť filtráciu a odplynenie |
| Odlupovanie spôsobené zvyškovou vlhkosťou / výbuchy pary | Lokalizované prasknutie škrupiny / silné praskliny pri prvom kontakte s kovom | Mokrá investícia alebo zachytený kondenzát z vosku | Po vysušení zmerajte úbytok hmotnosti; kontrola suchosti a vlhkosti v rúre | Vysušte škrupiny na zacielenie vlhkosti (špecifikovať v pracovnom pokyne), pomalé riadené odparafínovanie, nechať dostatočný čas schnutia, pred nalievaním predhrejte, aby sa vypudila voda |
12. Environmentálne, Zdravie & Bezpečnostné hľadiská; recyklácia & nakladanie s odpadom
Kľúčové nebezpečenstvá
- Dýchateľný kryštalický oxid kremičitý (RCS) zo štuku a investičného prachu — prísne kontrolované (respirátory, lokálny výfuk, mokré metódy).
- Výpary z vyhorenia - horľavé organické látky; ovládanie ventiláciou a tepelnými okysličovadlami.
- Nebezpečenstvo roztaveného kovu — špliechanie, popáleniny; OOP a protokoly manipulácie s naberačkou.
- Nebezpečenstvo reaktívnych kovov (Z, Mg) — nebezpečenstvo požiaru v prítomnosti kyslíka; potrebujú prostredie bez kyslíka na roztavenie/nalievanie.
- Likvidácia horúcej škrupiny — tepelné a chemické nebezpečenstvá.
Odpad & recyklácia
- Kovový šrot sa zvyčajne regeneruje a recykluje – hlavný prínos z hľadiska udržateľnosti.
- Použitá investícia možno reklamovať (separácia kalu, centrifúga) a znovu použiteľný žiaruvzdorný materiál (ale pozor na kontamináciu a pokuty).
- Vynaložená investícia a prach z filtrov možno klasifikovať v závislosti od chemického zloženia spojiva – likvidáciu spravujte podľa miestnych predpisov.
13. Praktická matica výberu & kontrolný zoznam obstarávania
Matica rýchleho výberu (vysokej úrovni)
- Šperky / nízkoteplotné zliatiny: parafín/mikrokryštalický vosk + sadrové investície + parný vosk.
- Všeobecný bronz / mosadz / zliatiny medi: voskové zmesi + silika/fosfátové investície + odporúča sa vákuum alebo inertné liatie.
- Zliatiny hliníka: vosk + sol oxidu kremičitého/koloidná investícia formulovaná pre Al + suché škrupiny + inertná alebo riadená atmosféra + vhodný téglik (SiC/grafit s povlakmi).
- Nerezový, zliatiny niklu: vosk + fosfátové alebo alumino/zirkónové investície + vysoká teplota sintra škrupiny + vákuové/inertné tavenie & filtrácia.
- Titán: vosk alebo tlačený vzor + bariérová investícia zirkónia/oxidu hlinitého + vákuové tavenie a naliať + zirkónové bariérové povlaky + špeciálne tégliky.
Obstarávanie & kontrolný zoznam kreslenia (veci, ktoré musíte mať)
- Špecifikácia zliatiny a požadované mechanické/korózne vlastnosti.
- Cieľ povrchovej úpravy (Rana) a kozmetické požiadavky.
- Rozmerové tolerancie & kritické údaje (identifikovať opracované tváre).
- Typ škrupiny (investičná rodina) a minimálna hrúbka plášťa.
- Obmedzenia harmonogramu vyhorenia (v prípade potreby) a okno predhrievania/teploty nalievania.
- Ndt & prijatie (rádiografia %, testovanie tlaku/tesnosti, mechanický odber vzoriek).
- Metóda odlievania (závažnosť / odstredivé / prázdny / tlak) a topiacej sa atmosfére (vysielať / argón / prázdny).
- Téglik & požiadavky na filtráciu (keramický filter, materiálové obmedzenia téglika).
- Odpad & recyklačné očakávania (návratnosť investícií %).
- Bezpečnosť & rizikový profil (doložka o reaktívnych kovoch, potreby povolenia).
14. Záver
Výber materiálov pri odlievaní do strateného vosku je široký a medziodborový: každý materiál — vosk, investície, štuk, jadro, téglik a zliatina — hrá funkčnú úlohu v tepelnom, chemické a mechanické interakcie.
Vyberajte materiály s ohľadom na chémia a teplota taveniny zliatiny, požadované povrchová úprava, prijateľné pórovitosť, a následné spracovanie.
Pre reaktívne alebo vysokoteplotné zliatiny (titán, Ni-superzliatiny), investovať do špecializovaných investícií (oxid zirkoničitý/oxid hlinitý), vákuové tavné a bariérové nátery.
Pre šperky a nízkoteplotné zliatiny, sadrové investície a jemná štukatúra poskytujú výnimočnú povrchovú úpravu a presnosť.
Včasná spolupráca medzi dizajnom, vzorovacie a zlievárenské tímy sú nevyhnutné na zaistenie správnej sady materiálov pre spoľahlivosť, produkcia s vysokým výnosom.
Časté otázky
Ako si vyberiem investíciu do nerezového odliatku?
Zvoliť a s fosfátovou väzbou alebo oxid hlinitý/zirkón zosilnená investícia hodnotená nad likvidus vašej zliatiny a s dostatočnou pevnosťou za tepla; vyžadujú plán spekania škrupín, ktorý pred nalievaním dosiahne teploty škrupiny 1 000 – 1 200 °C.
Môžem použiť bežnú sadrovú investíciu na hliník?
Nie. Sadrové vložky zmäknú a rozpadajú sa pri relatívne nízkych teplotách; hliník potrebuje investície formulované pre neželezné kovy a navrhnuté tak, aby zvládli konkrétne tepelné a chemické podmienky tavenín Al.
Prečo sa z titánových odliatkov vyvíja alfa puzdro?
Alfa-case je krehká povrchová vrstva obohatená kyslíkom spôsobená reakciou titánu s kyslíkom pri vysokej teplote.
Znížte ho použitím bariérových povlakov zirkónia/oxidu hlinitého, povysávajte alebo argónovú atmosféru a vyčistite, suché investície.
Je ekonomické získať späť investíciu?
Áno – mnoho zlievarní regeneruje a recykluje jemný a hrubý materiál prostredníctvom separácie kalu, odstredivky a tepelná rekultivácia.
Ekonomika závisí od priepustnosti a kontaminácie.
Aký téglik mám použiť na bronz vs titán?
Bronz: často fungujú grafitové alebo SiC tégliky s povlakom.
Titán: použiť inertné, bezuhlíkové tégliky a vákuové alebo indukčné taviace systémy so studeným téglikom – bežné grafitové tégliky budú reagovať a kontaminovať Ti.
Aký je cenovo najefektívnejší žiaruvzdorný systém pre hliníkové odliatky?
Kremičitý piesok (agregát) + vodné sklo (spojiva) stojí o 50–60 % menej ako kremičité sol-zirkónové systémy, a nízkou teplotou topenia hliníka (615° C) zabraňuje reakcii s oxidom kremičitým – ideálne pre veľké objemy, lacné hliníkové diely.
Ako recyklovať odvoskovaný vosk?
Odvoskovaný vosk sa filtruje cez sito 5–10 μm, aby sa odstránili nečistoty, zahrejte na 80–100 °C, aby sa homogenizovala, a znovu použité 5-8 krát.
Recyklovaný vosk udržiava 95% výkonu originálu a znižuje náklady na materiál o 30%.
