1. Introduktion
Förlorad wax (investering) gjutning är uppskattad för sin förmåga att återge fina detaljer, tunna sektioner och komplex geometri med utmärkt ytfinish och relativt snäva toleranser.
Att uppnå konsekventa resultat handlar inte bara om geometri eller maskininställningar – det är i grunden ett materialproblem.
Vaxblandningen, investeringskemi, eldfasta aggregat, kärnsammansättning, Degel- och legeringskemi samverkar alla termiskt, kemiskt och mekaniskt under avvaxning, utbrändhet och metallinjektion.
Att välja rätt material för varje steg är skillnaden mellan en produktionskörning med hög avkastning och upprepad omarbetning.
2. Översikt över arbetsflödet för gjutning av förlorat vax
Nyckelstadier och de inblandade primära materiella elementen:
- Mönster (vax) — mönstervax eller formsprutad termoplast; grind-/vaxinloppssystem.
- Montering & gating — vaxstavar (oäkta), basplattor.
- Skalbyggd (investering) — slurry (bindemedel + fint eldfast), stuckatur/aggregatrockar.
- Torkning / dewaxing — Ånga/autoklav eller ugnsborttagning av organiskt mönster.
- Utbrändhet / skal sinter — kontrollerad ramp för att oxidera/bränna kvarvarande organiska ämnen och sintra skalet till önskad styrka.
- Smältande & hällande — Degelmaterial plus atmosfär (luft/inert/vakuum) och hällsystem (allvar / centrifugal / vakuum).
- Kyl & skal borttagning — mekaniskt eller kemiskt avlägsnande av skal; efterbehandling.
Varje steg använder olika familjer av material som är optimerade för temperaturerna, kemi, och mekaniska belastningar i det skedet.
3. Vax & mönstermaterial
Funktioner: bära geometri, definiera ytfinish, och ge förutsägbar expansion under skalbyggnad.
Vanligt vax / mönstermaterialfamiljer
| Material / Familj | Typisk sammansättning | Typisk smältning / uppmjukningsområde (° C) | Typisk linjär krympning (som producerat) | Typisk restaska efter utbrändhet | Bästa användning / anteckningar |
| Paraffinrikt injektionsvax | Paraffin + liten modifierare | 45–70 ° C | ~0,2–0,5 % | 0.05–0,2 viktprocent | Låg kostnad, bra finish; spröd om ren - vanligtvis blandad. |
| Mikrokristallina vaxblandningar | Mikrokristallint vax + paraffin + klibbmedel | 60–95 °C | ~0,1–0,3 % | ≤0,1 viktprocent (om den är formulerad med låg askhalt) | Förbättrad seghet och sammanhållning; föredragen för komplexa sammansättningar. |
| Mönstervax (konstruerade blandningar) | Paraffin + mikrokristallin + polymerer (Pe, EVA) + stabilisatorer | 55–95 °C | ~0,10–0,35 % | ≤0,05–0,1 viktprocent | Standard gjuterimönstervax: avstämt flöde, krympa och aska. |
Bivax / naturliga vaxblandningar |
Bivax + modifierare | 60–65 °C (bivax) | ~0,2–0,6 % | ≤0,1–0,3 % | Bra ytglans; används i små/handgjorda delar; variabel aska. |
| Varmsmältande termoplastiska mönster | Termoplastiska elastomerer / polyolefiner | 120–200 ° C (beroende på polymer) | variabel | mycket låg askhalt om polymer brinner rent | Används för speciella mönster; lägre hanteringskrypning men kräver högre avvaxningsenergi. |
| 3D-tryckta gjutbara hartser (SLA/DLP) | Fotopolymerhartser formulerade för utbrändhet | glasövergång ~50–120 °C; sönderdelning 200–600 °C | beror på harts; ofta ~0,2–0,5 % | 0.1–0,5% (hartsberoende) | Utmärkt geometrifrihet; kräver strikta avvaxnings-/brännprotokoll för att undvika rester. |
Nyckelegenskaper och varför de är viktiga
- Flödesförmåga för injektion: påverkar fyllnings- och grindkvaliteten.
- Krympning & termisk expansion: måste matcha investeringsexpansionsegenskaperna för att undvika skalsprickor eller dimensionsfel.
- Askhalt: låg kvarhållen kol/aska vid utbrändhet minskar skal-metall-reaktioner.
- Styrka & trötthet: mönster måste överleva hantering och skalrotation utan förvrängning.
Praktiska siffror & anteckningar
- Typisk vaxinjektionskrympning: ~0,1–0,4 % linjär beroende på vax och temperaturkontroll.
- Använda lågaska formuleringar för högprecisionssmycken och reaktiva legeringar.
4. Investering (eldfast) system — typer och urvalskriterier
Investering = pärm + eldfast pulver. Valet styrs av maximal metallgjutningstemperatur, önskad ytfinish, termisk expansionskontroll, och motstånd mot reaktion med smält metall.
Stora investeringsfamiljer
- Gipsbundna investeringar (gipsbaserad)
-
- Använda: smycken och lågsmältande legeringar (guld, silver, tenn) där hällande vikarier < ~1 000 °C.
- Fördelar: Utmärkt ytfinish, låg permeabilitet (bra för fina detaljer).
- Gränser: dålig hållfasthet över ≈1 000 °C; sönderdelas och mjuknar — inte lämplig för stål eller högtemperaturlegeringar.
- Fosfatbundna investeringar (TILL EXEMPEL., natrium- eller magnesiumfosfat)
-
- Använda: högtemperaturlegeringar (rostfria stål, nicklegeringar) och applikationer som kräver högre eldfast styrka upp till ~1 500 °C.
- Fördelar: högre varmhållfasthet, bättre motståndskraft mot metallreaktion och sprickbildning.
- Gränser: sämre ytpolering jämfört med gips i vissa formuleringar; mer komplex blandning.
- Silikasol / kolloidal kiseldioxid bunden (aluminiumoxid/kiseldioxidblandningar)
-
- Använda: precisionsdelar över ett brett temperaturområde; anpassningsbar med zirkon eller aluminiumoxidtillsatser.
- Fördelar: god stabilitet vid hög temperatur, Fin ytbehandling.
- Gränser: kontroll av termisk expansion och härdningstid är avgörande.
- Zirkon / aluminiumoxid (oxid) förstärkta investeringar
-
- Använda: reaktiva legeringar (titan, högtemperatur nickellegeringar) — minskar metallinvesteringsreaktionen.
- Fördelar: mycket hög eldfasthet, låg reaktivitet med aktiva metaller.
- Gränser: betydligt högre kostnad; reducerad polering i vissa fall.
Checklista för val av investeringar
- Max hälltemperatur (välj investering rankad över smälttemp + säkerhetsmarginal).
- Önskad ytfinish (Ra mål).
- Termisk expansionsmatchning — förskjutning för att kompensera vaxexpansion och metallkrympning.
- Permeabilitet & styrka — att motstå gjuttryck och centrifugal-/vakuumbelastningar.
- Kemisk reaktivitet — speciellt för reaktiva metaller (Av, Mg, Al).
5. Stuck, beläggningar och skalbyggnadsmaterial
Skal byggs av alternerande slurry dips och stuck (grövre eldfasta korn). Material och partikelstorlekar styr skaltjockleken, permeabilitet och mekanisk styrka.
- Uppslamning: investeringspärm + fint eldfast (typiskt 1–10 µm) för utgnidning och fin ytåtergivning.
- Stuck: grövre kiseldioxid/zikron/aluminiumoxidpartiklar (20–200 um) som bygger kroppstjocklek.
- Beläggningar / tvättar: specialiserade topplackar (TILL EXEMPEL., rik på aluminiumoxid eller zirkon) att agera som barriärskikt för reaktiva legeringar och för att förbättra mönsterfinheten eller minska metallinvesteringsreaktionen.
Urvalstips
- Använd A zirkon/aluminiumoxid barriärtvätt för titan och reaktiva legeringar för att minimera alfa-case och kemisk reaktion.
- Begränsa stuckaturpartikelstorleken i de sista skikten för att uppnå önskad ytpolering.
6. Kärnor och kärnmaterial (permanent & löslig)
Kärnor skapar inre tomrum. användningsområden för borttappad vaxgjutning:
- Keramisk (eldfast) kärnor — kiseldioxid, zirkon, aluminiumoxidbaserad; kemiskt bunden (harts eller natriumsilikat) eller sintrad.
- Löslig (salt, vax) kärnor — saltkärnor urlakade efter gjutning för komplexa inre kanaler där keramiska kärnor är opraktiska.
- Hybridkärnor — Keramisk kärna inkapslad i investeringsskal för att överleva avvaxning och utbrändhet.
Nyckelegenskaper
- Styrka vid skaltemperaturer att överleva hantering och utbrändhet.
- Kompatibilitet med investeringsexpansion (matchande grönstyrka och sintringsbeteende).
- Permeabilitet för att tillåta gaser att strömma ut under hällning.
7. Deglar, hällsystem & verktygsmaterial
Val av degel och hällmaterial beror på legeringskemi, smälttemperatur, och reaktivitet.
Vanliga degelmaterial
- Grafit / koldeglar: används ofta för koppar, brons, mässing, och många icke-järnlegeringar. Fördelar: Utmärkt värmeledningsförmåga, billig.
Begränsningar: reagera med några smältor (TILL EXEMPEL., titan) och kan inte användas i oxiderande atmosfärer för vissa legeringar. - Aluminiumoxid (Al₂o₃) deglar: kemiskt inert för många legeringar och användbar för högre temperaturer.
- Zirkoniumoxiddeglar: mycket eldfast och kemiskt resistent — används för reaktiva legeringar (men dyrare).
- Kiselkarbid (Sic)-fodrade deglar: hög värmechockbeständighet; bra för vissa aluminiumsmältor.
- Keramisk-grafitkompositer och degelbeläggningar (oxidationsbarriärer) används för att förlänga livslängden och minimera kontaminering.
Hällsystem
- Gravity pour — enklast, används för smycken och låg volym.
- Centrifugalgjutning — Vanligt att smycken tvingar metall till fina detaljer; notera ökade mögel- och metallspänningar.
- Vakuumassisterad / vakuum häll — minskar gasinneslutning och möjliggör reaktiv metallgjutning under reducerat tryck.
- Vakuuminduktionssmältning (Vim) och vakuumförbrukbar elektrodsmältning (VÅR) — för högrena superlegeringar och reaktiva metaller som titan.
Viktig: för reaktiva eller högtemperaturlegeringar (titan, nickel superlegeringar), använd vakuum eller inertgassmältning och deglar/beläggningar som förhindrar kontaminering, och se till att hällsystemet är kompatibelt med metallen (TILL EXEMPEL., centrifugal under vakuum).
8. Metaller och legeringar gjuts vanligtvis genom investeringsprocess
Lost-wax Casting kan hantera ett brett legeringsspektrum. Typiska kategorier, representativa smältpunkter (° C) och tekniska anteckningar:
Notera: smältpunkter som anges är för rena grundämnen eller indikativa legeringsintervall. Använd alltid tillverkaren tillhandahållen smält-/stelningsdata för exakt processkontroll.
| Legering kategori | Representativa legeringar | Ca. smälta / för förvaring (° C) | Praktiska anteckningar |
| Ädelmetaller | Guld (Au), Silver (Ag), Platina (Pt) | Au: 1,064° C, Ag: 962° C, Pt: 1,768° C | Smycke & högvärdiga delar; ädla metaller kräver lågaska vax- och gipsinvesteringar för fin finish; Pt behöver mycket hög temp investering eller degel. |
| Brons / Koppar legeringar | Med--SN (brons), Cu-zn (mässing), Cu-legeringar | 900–1 080°C (beror på legering) | Bra flyt; kan gjutas i vanliga fosfat- eller kiseldioxidinvesteringar; se upp för oxidbildning och slagg. |
| Aluminium legeringar | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Snabb stelning; särskilda investeringar krävs; reaktiv mot kol/grafit vid höga temperaturer — använd lämpliga deglar/beläggningar. |
Stål & rostfri |
400/300 serie rostfri, verktygsstål | ~1 420–1 500°C (fast/flytande varierar) | Kräver investeringar i fosfat eller hög aluminiumoxid; högre hälltemperaturer → behöver starkt skal och inert/kontrollerad atmosfär för att undvika oxidation och reaktioner. |
| Nicklegeringar / Superlegering | Ocny, Hastelloy familjer | ~1 350–1 500°C+ | Höga hälltemperaturer och rigorös kontroll - vanligtvis vakuum eller kontrollerad atmosfär smälter; investera med zirkoniumoxid/aluminiumoxidblandningar. |
| Titan & Ti-legeringar | TI-6AL-4V | ~1 650–1 700°C (smältpunkt ≈1 668°C) | Extremt reaktiv; investering måste vara zirkoniumoxid/aluminiumoxid och gjutning i vakuum eller inert atmosfär (argon). Särskilda deglar/utrustning krävs; alfa-fallsbildning är en risk. |
| Zamac / Pressgjutna zinklegeringar (sällsynt i investeringar) | Massor | ~380–420°C | Låg temp; vanligtvis formgjutning istället, men möjligt för specialinvesteringar. |
Praktisk gjuttemperaturregel: Hälltemperatur är ofta 20–250°C över likvidus beroende på legering och process för att säkerställa fyllning och kompensera värmeförlust (kontrollera legeringsdatabladet).
9. Gjutningsatmosfärer, reaktioner & skyddsåtgärder
Reaktiva legeringar (Al, Av, Mg) och högtemperatursmältor kräver noggrann atmosfärs- och skalkemikontroll:
- Oxidation: sker i luft → oxidfilmer bildas på smältytan och fångas som inneslutningar. Använda inert atmosfär (argon) eller vakuum smälter för kritiska legeringar.
- Metall-investering kemisk reaktion: kiseldioxid och andra oxider i investeringar kan reagera med smält metall för att bilda spröda reaktionsskikt (exempel: alfa-case på titan).
Barriärtvättar och zirkon/aluminiumoxid rika topplacker minska interaktionen. - Kolupptagning/avgasning: kol från vax/investeringsnedbrytning kan överföras till smältor; tillräcklig utbrändhet och skumning/filtrering minskar kontamineringen.
- Vätgasupptagning (icke-järnhaltiga smältor): orsakar gasporositet. Dämpa genom att avgasa smältor (argonrensning, roterande avgasare) och hålla investeringen torr.
Skyddssteg
- Använda barriärbeläggningar för reaktiva metaller.
- Använda vakuum eller inert gas smält- och gjutsystem när så anges.
- Filtrering (keramiska filter) för att ta bort inneslutningar och oxider under hällning.
- Kontrollera fukt och undvik våta investeringar - vattenånga expanderar snabbt under hällning och orsakar skalfel.
10. Dewaxing, utbrändhet och skalförvärmning — material & temperatur
Dessa tre processsteg tar bort organiskt mönstermaterial, slutför bindemedelsutbränningen och sintra skalet så att det har den mekaniska styrka och termiska tillstånd som krävs för att överleva hällning.
Materialkompatibilitet (investeringstyp, barriärrockar, kärnkemi) och noggrann temperaturkontroll är avgörande - misstag här orsakar skalsprickor, gasporositet, metall-skal-reaktioner och felaktiga dimensioner.
Avvaxning — metoder, typiska parametrar och urvalsvägledning
| Metod | Typisk temp (° C) | Typisk tid | Typisk vaxborttagningseffektivitet | Bäst för / Kompatibilitet | Proffs / Nackdelar |
| Ånga / Autoklav | 100–130 | 20–90 min (beror på massan & gating) | 95–99 % | Vattenglas / silica-sol skal; stora sammansättningar | Snabb, mild att skala; måste kontrollera kondensatet & ventilering för att undvika ångtrycksskador |
| Lösningsmedel (kemisk) dewax | lösningsmedelsbad 40–80 (lösningsmedelsberoende) | 1–4 h (plus torkning) | 97–99 % | Små, invecklade smyckesskal eller SLA-gjutgods | Mycket ren borttagning; kräver lösningsmedelshantering, torkningssteg och miljökontroller |
| Termisk (ugn) dewax / flash | 180–350 (förbränning) | 0.5–3 timmar | 90–98% | Högtemperaturinvesteringar (fosfat, aluminiumoxid) och delar där ånga inte rekommenderas | Enkel utrustning; måste kontrollera ramp och ventilation för att undvika sprickbildning |
| Blixt/kombination (ånga + kort termisk finish) | ånga sedan 200–300 | ånga 20–60 + termisk 0,5–2 timmar | 98–99 % | De flesta produktionsskal | Bra kompromiss - tar bort bulkvax och bränner sedan rester rent |
Utbrändhet (bindemedelsutbrändhet, organiskt avlägsnande och sintring)
Ändamål: oxidera och avlägsna kvarvarande organiska ämnen/aska, fullständiga bindemedelsreaktioner, förtäta/sintra skalet till önskad varmstyrka, och stabilisera skaldimensioner.
Allmän strategi för utbrändhet (gjuteripraktik):
- Kontrollerad ramp från omgivning → 200–300 °C på 0.5-3 °C/min för att ta bort flyktiga ämnen långsamt — om du håller här undviker du våldsam förångning som skadar skalen.
- Fortsätt rampen till mellanliggande bostad (300–600 ° C) på 1-5 °C/min, hålla 0,5–3 timmar beroende på skaltjocklek för att bränna bindemedel och kolhaltiga rester.
- Slutlig ramp till sintrings-/hålltemperatur lämplig för investeringen och legeringen (se tabellen nedan) och suga efter 1–4 h för att uppnå skalstyrka och låg kvarvarande kol.
Rekommenderad utbrändhet / sintringstemperaturband (typisk):
| Investeringsfamilj | Typisk utbrändhet / sintertemp (° C) | Anteckningar / mål |
| Gipsbunden (plåster) | ~450–750 °C | Används för lågsmältande legeringar (ädelmetaller). Undvika >~800 °C — gips torkar ut/försvagas. |
| Klaffol / kolloidal kiseldioxid (icke-reaktiva soler) | 800–1000 ° C | Bra för allmänt icke-järn och vissa stål; justera håll för skaltjocklek. |
| Fosfatbunden | 900–1200 ° C | För stål, rostfria och Ni-baserade superlegeringar — ger hög varmhållfasthet och permeabilitet. |
| Zirkon / aluminiumoxidförstärkta investeringar | 1000–1250+ °C | För reaktiva legeringar (Av) och höga hälltemperaturer — minimera metallinvesteringsreaktioner. |
Skalförvärmning — måltemperaturer, blötläggningstider och övervakning
Mål: bringa skalet till en stabil temperaturfördelning nära hälltemperaturen så att (en) termisk chock vid kontakt med smälta minimeras, (b) skalet är helsintrat och starkt, och (c) gasutvecklingen vid hällning är försumbar.
Allmän vägledning
- Värm upp till en temperatur under men nära hälltemperatur — typiskt mellan (för temp − 50 ° C) och (för temp − 200 ° C) beroende på legering, skalmassa och investeringar.
- Blötläggningstid: 30 min → 3 h beroende på skalmassa och den erforderliga termiska enhetligheten. Tjockare skal kräver längre blötläggning.
- Enhetlighet: mål ±10–25 °C över skalytan; verifiera med inbäddade termoelement eller IR-termografi.
Rekommenderat skalförvärmningsbord (praktisk):
| Legering / familj | Typisk smält metalltemp (° C) | Rekommenderad skalförvärmning (° C) | Blöta / hålla tid | Atmosfär & anteckningar |
| Aluminium (A356, AlSi-legeringar) | 610–720 °C | 300–400 ° C | 30–90 min | Luft eller torr N₂; se till att skalet är helt torrt - aluminium reagerar med fritt kol vid höga temperaturer; håll skalet under smältan med bekväm marginal. |
| Koppar / Brons / Mässing | 900–1 090 °C | 500–700 ° C | 30–120 min | Luft eller N₂ beroende på investering; barriärskikt minskar reaktionen och förbättrar finishen. |
| Rostfria stål (TILL EXEMPEL., 316L) | 1450–1550 ° C | 600–800 ° C | 1–3 timmar | Använd fosfat/aluminiumoxidinvesteringar; överväg N2/N2-H2 eller kontrollerad atmosfär för att begränsa överdriven oxidation. |
Nickel superlegeringar (Ocny 718, etc.) |
1350–1500 ° C | 750–1000 ° C | 1–4 h | Använd högtempererade zirkon/aluminiumoxidinvesteringar och vakuum/inert smältning; skalförvärmning kan närma sig hälltemperatur för bästa utfodring. |
| Titan (TI-6AL-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 ° C (vissa övningar förvärms närmare) | 1–4 h | Vakuum eller inert atmosfär krävs; använd zirkoniumbarriärtvättar; skal förvärma och häll under vakuum/inert för att förhindra alfa-fall. |
Nedan är en kompakt, åtgärdbar länkning av felsökningstabeller vanliga investeringsgjutningsfel till materialrelaterade grundorsaker, diagnostiska kontroller, och praktiska botemedel / förebyggande.
Använd den som referens på verkstadsgolvet när du undersöker körningar - varje rad är skriven så att gjuteriteknikern eller ingenjören kan följa diagnostiska steg och snabbt tillämpa korrigeringar.
Snabb legend:INV = investering (skal) material/bindemedel; vax = mönstermaterial (eller 3D-printat harts); degel = smält behållare/foder.
| Defekt | Typiska symtom | Materialrelaterade grundorsaker | Diagnostiska kontroller | Rättighet / förebyggande (materiel & behandla) |
| Skalet spricker / skalutblåsning | Synliga radiella/linjära sprickor i skalet, skalfraktur under hällning eller avvaxning | Hög vaxexpansion vs INV expansion; våt investering; instängt kondensat; inkompatibelt pärm; för höga ramphastigheter | Inspektera skalets torrhet (massförlust), kontrollera avvaxningsloggen, visuell sprickkartläggning; CT/UT efter hällning om misstänkt | Långsam avvaxning och utbränningsramp genom 100–400 °C; se till ventiler/gråthål; byt till kompatibelt lågexpansionsvax; torra skal helt; justera förhållandet slurry/stuckatur; öka skaltjockleken eller byt bindemedel för mekanisk styrka |
| Gasporositet (blåshål, nålhål) | Sfäriska/oregelbundna tomrum ofta nära ytan eller under ytan | Vätgas från våtinvestering; olja/lösningsmedelsrester i vax; dålig avgasning av smälta; fukt i stuckatur | Tvärsnitt, röntgen/röntgen för att lokalisera porer; mäta fukt (ugnstorka); asktest; smältgasanalys eller syre/vätemonitor | Torka skalen ordentligt; förbättra avvax & längre torkning; bränna för att smälta (argon roterande); vakuum-assisterande häll; använd lågaska vax; eliminera våt stuckatur och kontrollera luftfuktigheten |
Ytnålshål / grop |
Små ytgropar, ofta över hela ytan | Fint restkol / bindemedelsreaktion; dålig slutslam/stuckaturkvalitet; förorening av investeringar | Visual/SEM av gropmorfologi; askinnehållstest (mål ≤0,1 viktprocent för känsliga legeringar); kontrollera den slutliga stuckaturpartikelstorleken | Använd en finare slutlig stuckatur; förbättra slurryblandningskontrollen; förläng utbrändhet för att minska kvarvarande kol; använd barriärtvätt (zirkon/aluminiumoxid) för reaktiva legeringar |
| Oxidinneslutningar / slaggfångning | Spridda mörka inneslutningar, slagglinjer, ytskorpor | Oxid hud på smälta på grund av långsam hällning/oxiderande atmosfär; förorenad degel eller flusning saknas | Metallografi; filter/skänk inspektion; smält yta visuell; filter igensättning | Använd keramisk filtrering och skumning; häll under inert eller kontrollerad atmosfär vid behov; byt degelfoder eller beläggning; strängare laddningskontroll och fluxing |
Kemiskt reaktionsskikt (alfa-fall, gränssnittsreaktion) |
Spröd oxiderad / reaktionsskikt på metallytan, dålig mekanisk yta | INV-kemi reagerar med smälta (Ti/Al vs kiseldioxid); kolupptag från bindemedel; syreinträngning | Tvärsnittsmetallografi; djupmätning av reaktionsskikt; XRF för syre/kol | Använd barriärtvättskikt av zirkon/aluminiumoxid; vakuum/inert smältning & hälla; ändra investeringen till zirkonium-rika system; minska kvarvarande kol (längre utbrändhet) |
| Ofullständig fyllning / kyla / felaktiga | Saknar geometri, sömmar, sammansmälta linjer, ofullständiga tunna sektioner | Dålig legeringsfluiditet för vald investering/termisk massa; låg hälltemperatur eller överdriven värmeförlust till kallt skal; vaxkrympningsfel | Visuell inspektion, gatinganalys, värmeavbildning av skalförvärmningslikformighet | Öka hälltemperaturen inom legeringsspecifikationen; förvärm skalet närmare hälltemp; optimera gating/ventilation; välj högre flytande legering eller kylfläns/kyldesign; minska tunna väggar eller använda en annan process (centrifugal) |
Hett rivning / hett sprickbildning |
Oregelbundna sprickor i högspänningssektioner som uppstår vid stelning | Investeringar begränsar kontraktionen (för stel); legering har brett frysområde; inkompatibel kyl/stigare design | Undersök sprickplatsen i förhållande till stelningsbanan; granska termisk simulering | Redesign geometri (tillsätt filéer, ändra sektionstjocklek); justera grind och stigare för att främja riktad stelning; överväg alternativ legering med snävare frysområde |
| Dålig ytfinish / kornig konsistens | Grov eller kornig gjuten yta, dålig polerbarhet | Grov slutstuckatur eller aggressiv slurry; föroreningar i investeringar; otillräckliga slutliga slamskikt | Mät Ra, inspektera den slutliga stuckaturpartikelstorleken, kontrollera slurryfastämnen/siktanalys | Använd finare slutskikt/korn, öka antalet finslam/stuckaturer, förbättra slurryns renhet och blandning, kontrollera omgivande damm och hantering |
Dimensionellt fel / varning (krympningsförvrängning) |
Funktioner utanför tolerans, skevning efter hällning/kylning | Vaxmönsterkrympning kompenseras inte; differentiell skalexpansion; fel utbrändhet/sinterschema | Jämför mönsterdims vs skal; termiska expansionsrekord; TCs i skalet under utbrändhet | Kalibrera vax/krymptillägg; justera termisk expansionskompensation för utbrändhet; ändra skalbyggen (styvare stödskikt) och förvärmningsstrategi; inkluderar fixtur/klämning under kylning |
| Kärnskifte / inre snedställning | Interna passager utanför axeln, tunna väggar där kärnan rörde sig | Svagt keramiskt kärnmaterial eller dåligt kärnstöd i vaxmontage; oöverensstämmelse mellan kärna/investeringsvidhäftning | Sektionsdelar eller använd CT/röntgen; inspektera kärnans gröna styrka och vidhäftning | Öka kärnans styvhet (byt hartsbindemedel eller lägg till chapletstöd); förbättra centrala sätesfunktioner; justera skalstuckaturskikt för att låsa kärnan; härda kärnor ordentligt |
Förorening / kol pickup i metall |
Mörka ränder, minskad duktilitet; väteporositet | Kol från vax eller investeringsnedbrytning, förorenat degelfoder | Kol/syreanalys (Leco), visuell mikrostruktur, asktest | Använd vax med låg askhalt; förlänga utbrändheten; använd belagd eller alternativ degel; vakuum/inert smälta & hälla; förbättra filtrering och avgasning |
| Kvarvarande fukt inducerad spjälkning / ångexplosioner | Lokaliserat skal sprack / allvarliga utblåsningar vid första metallkontakt | Våt investering eller instängt avvaxkondensat | Mät viktminskning efter torkning; ugnstorr och fuktsensorkontroller | Torra skal för att rikta in sig på fukt (ange i arbetsinstruktionen), långsamt kontrollerad avvaxning, ge tillräcklig torktid, förvärm för att driva bort vattnet innan det hälls |
12. Miljö, Hälsa & Säkerhetsaspekter; återvinning & avfallshantering
Viktiga faror
- Respirabel kristallin kiseldioxid (RCS) från stuckatur och investeringsdamm — strikt kontrollerad (andningsskydd, lokala avgaser, våta metoder).
- Ångorna från utbrändhet — brännbara organiska ämnen; styrning med ventilation och termiska oxidationsmedel.
- Faror med smält metall — stänk, brännskador; PPE och skänkhanteringsprotokoll.
- Reaktiva metallrisker (Av, Mg) — Brandrisk i närvaro av syre; behöver syrefria miljöer för smältning/gjutning.
- Avfallshantering av heta skal — termiska och kemiska faror.
Avfall & återvinning
- Metallskrot återvinns och återvinns vanligtvis – stor hållbarhetsfördel.
- Begagnad investering kan återvinnas (uppslamningsseparering, centrifug) och återanvändbart eldfast material återvinns (men se upp för föroreningar och böter).
- Förbrukad investering och filterdamm kan klassificeras beroende på bindemedelskemi — hantera avfallshantering enligt lokala bestämmelser.
13. Praktisk urvalsmatris & checklista för upphandling
Snabbvalsmatris (hög nivå)
- Smycke / lågtemp legeringar: paraffin/mikrokristallint vax + gipsinvestering + ångavvax.
- Allmänt brons / mässing / kopparlegeringar: vaxblandningar + investeringar i kiseldioxid/fosfat + vakuum eller inert hällning rekommenderas.
- Aluminiumlegeringar: vax + kiseldioxidsol/kolloidala investeringar formulerade för Al + torra skal + inert eller kontrollerad atmosfär + lämplig degel (SiC/grafit med beläggningar).
- Rostfri, nicklegeringar: vax + fosfat- eller aluminiumoxid/zirkoninvesteringar + hög skalsintertemp + vakuum/inert smältning & filtrering.
- Titan: vax eller tryckt mönster + zirkoniumoxid/aluminiumoxid barriärinvestering + vakuumsmältning och häll + zirkonspärrrockar + speciella deglar.
Anskaffning & checklista för ritning (måste ha saker)
- Alloy specifikation och nödvändiga mekaniska/korrosionsegenskaper.
- Mål för ytfinish (Ra) och kosmetiska krav.
- Måtttoleranser & kritiska datum (identifiera bearbetade ytor).
- Skaltyp (investeringsfamilj) och minimal skaltjocklek.
- Utbrändhet schema begränsningar (i förekommande fall) och förvärm/häll temp fönster.
- Ndt & godtagande (radiografi %, tryck/läckageprovning, mekanisk provtagning).
- Gjutmetod (allvar / centrifugal / vakuum / tryck) och smältande atmosfär (luft / Argon / vakuum).
- Degel & krav på filtrering (keramiskt filter, degelns materialbegränsningar).
- Avfall & återvinningsförväntningar (återkräva investeringar %).
- Säkerhet & riskprofil (klausul om reaktiva metaller, tillståndsbehov).
14. Slutsats
Materialurvalet vid gjutning av förlorat vax är brett och tvärvetenskapligt: varje material - vax, investering, stuck, kärna, degel och legering — spelar en funktionell roll i termisk, kemiska och mekaniska interaktioner.
Välj material med tanke på legeringens smältkemi och temperatur, nödvändig ytfin, godtagbar porositet, och efterbehandling.
För reaktiva eller högtemperaturlegeringar (titan, Ni-superlegeringar), investera i specialiserade investeringar (zirkoniumoxid/aluminiumoxid), vakuumsmältning och barriärbeläggningar.
För smycken och lågtempererade legeringar, Gipsinvesteringar och fin stuckatur ger exceptionell finish och noggrannhet.
Tidigt samarbete mellan design, mönstring och gjuteri team är avgörande för att låsa in rätt material set för pålitliga, högavkastande produktion.
Vanliga frågor
Hur väljer jag en investering för rostfri gjutning?
Välj a fosfatbunden eller aluminiumoxid/zirkon förstärkt investering rankad över din legerings likvidus och med tillräcklig varmhållfasthet; kräver ett skalsintringsschema som når skaltemperaturer på 1 000–1 200 °C innan det hälls.
Kan jag använda vanlig gipsinvestering för aluminium?
Inga. Gipsinvesteringar mjuknar och bryts ner vid relativt låga temperaturer; aluminium behöver investeringar formulerat för icke-järnmetaller och utformat för att hantera de speciella termiska och kemiska förhållandena hos Al-smältan.
Varför utvecklar titangjutgods ett alfa-fall?
Alpha-case är ett syreberikat sprött ytskikt som orsakas av reaktion mellan titan och syre vid hög temperatur.
Minska den genom att använda zirkoniumoxid/aluminiumoxidbarriärbeläggningar, vakuum eller argonatmosfärer och rengör, torra investeringar.
Är det ekonomiskt att återta investeringar?
Ja — många gjuterier återvinner och återvinner investeringsfinmaterial och grovt material via uppslamningsseparering, centrifuger och termisk återvinning.
Ekonomin beror på genomströmning och förorening.
Vilken degel ska jag använda för brons vs titan?
Brons: grafit- eller SiC-deglar med beläggning fungerar ofta.
Titan: använd inert, icke-koldeglar och vakuum- eller kalldegelinduktionssmältningssystem — vanliga grafitdeglar kommer att reagera och förorena Ti.
Vilket är det mest kostnadseffektiva eldfasta systemet för aluminiumgjutgods?
Kiselsand (aggregat) + vattenglas (bindemedel) kostar 50–60 % mindre än silica sol-zircon system, och aluminiums låga smältpunkt (615° C) undviker reaktion med kiseldioxid - perfekt för hög volym, lågkostnadsdelar i aluminium.
Hur man återvinner avvaxat vax?
Avvaxat vax filtreras genom ett 5–10 μm nät för att avlägsna orenheter, upphettas till 80–100°C för att homogenisera, och återanvänds 5–8 gånger.
Återvunnet vax underhåller 95% av originalets prestanda och minskar materialkostnaderna med 30%.
