Kayıp Balmumu Döküm Prosesi

1. giriiş

Kayıp (yatırım) döküm hassas kurban desenlerini (geleneksel olarak balmumu) seramik bir kabuk aracılığıyla metal parçalara dönüştürür.

Temel güçlü yönleri şunlardır:: mükemmel yüzey kalitesi, yüksek boyutlu doğruluk, ve karmaşık geometrileri ve yüksek performanslı alaşımları dökme yeteneği.

Proses çeşitleri (balmumu sınıfları, Kabuk kimyası ve çekirdek yöntemleri) Mühendislerin maliyet ve sadakat arasında seçim yapmasına ve paslanmaz çelikler için işe yarayan yolları seçmesine izin verin, bakır alaşımları, ütü, ve - özel önlemlerle - titanyum ve nikel süper alaşımları.

2. Kayıp Balmumu Döküm Prosesi

Tipik dizi (yüksek seviye):

1. Model: balmumu yapmak (veya dökülebilir reçine) model(S) — tek parça veya ağaç/demet.
2. Toplantı: Bir küme oluşturmak için koşuculara/geçişlere desenler ekleyin.
3. Yatırım / kabuk yapısı: bağlayıcı bulamacına daldırma düzeneği + sıva; kabuk oluşturmak için tekrarlayın.
4. Tedavi / kuru: katlar arasında jel ve kısmen kuru kabuklar; son kurutma.
5. Çiğneme: balmumu kaldırmak (buharlayın veya eritin).
6. Tükenmişlik / ateşleme: Organikleri yakmak ve kabuğu stabilize etmek için rampa.
7. Dökmek: eritin ve metali önceden ısıtılmış kabuğa dökün.
8. Shakeout & temizlik: kabuğu kaldır, kapıları kesmek, temiz.
9. Son işlem: ısıl işlem, BELKİ (Gerekirse), işleme, yüzey kalitesi, denetleme.

3. Desen malzemeleri: Düşük-, orta-, ve yüksek sıcaklıktaki mumlar

Notlar & rehberlik

• Parça boyutuna göre balmumu seçin, takım ömrü ve beklenen kabuk/yapım sırası. Düşük sıcaklıktaki balmumu, ince ayrıntılar ve düşük hacim için mükemmeldir ancak uzun döngüler veya sıcak atölye alanları için kaymaya maruz kalır.
  Orta sıcaklık, mühendislik dökümü için en önemli güçtür. Yüksek sıcaklıkta mumlar (ve tasarlanmış desen polimerleri) elleçleme veya uzun kabuğun risk bozulmasına yol açtığı durumlarda kullanılır.
• Desen katkı maddeleri: plastikleştiriciler, stabilizatörler, akış iyileştiriciler ve renklendiriciler enjeksiyon davranışını etkiler, balmumu giderme kalıntısı ve yanma gazı gelişimi - dökümhane onaylı formülasyonları belirtin.

4. Desen üretimi: takımlama, enjeksiyon balmumu, ve ilave desenler

• Enjeksiyon kalıplama: balmumu için çelik/alüminyum kalıplar — yüksek yüzey kalitesiyle birlikte hacimde düşük parça başına maliyet. Takım maliyet ölçeği karmaşıklığa bağlıdır.
• 3D baskılı dökülebilir mum/reçine desenleri: HDS, DLP, malzeme püskürtmeli veya dökülebilir mum yazıcılar, prototipler ve küçük işler için kalıplamayı ortadan kaldırır.
  Modern dökülebilir reçineler temiz bir şekilde mumu alır ve enjeksiyon mumu yüzey kalitesine yaklaşır.
• Desen ağaçlandırma ve geçit tasarımı: Verimli dökme ve besleme için merkezi bir yolluk üzerinde desenler düzenleyin; Shrink beslemesi için kurban yükselticileri içerir.
  Büyük kümeler için yolluk ve besleme dengesi için simülasyonu kullanın.

5. Kabuk Sistemleri: Silika-kol, Su bardağı, ve Hibrit kabuklar

Kabuk sistemi yüzey doğruluğunu belirleyen en önemli değişkendir., termal direnç, geçirgenlik/havalandırma, Kayıp balmumu dökümünde vakum uyumluluğu ve alaşım uygunluğu.

Modern mağazalarda üç pratik aile kullanılıyor:

• Silika-kol (kolloidal) kabuklar — prim, yüksek sadakatli rota.
• Su bardağı (sodyum-silikat) kabuklar — ekonomik, daha büyükler için sağlam rota / çelik/demir işi.
• Hibrit kabuklar - cezayı birleştir, kimyasallara dayanıklı iç kaplama (silika-sol veya zirkon) Maliyet ve performansı dengelemek için su camı dış kaplamalarla.

Silika-sol kabuklar (kolloidal silika)

Nedir ve nasıl çalışır?

Silika-sol kabukları bir mikron altı silika parçacıklarının kolloidal süspansiyonu bağlayıcı olarak.

İlk katlar (çok ince yıkama) ayrıntıları kaydeden ultra ince sıvayı taşımak için kolloidi kullanın; sonraki katlar kalınlık oluşturur ve kurutma ve yüksek sıcaklıkta pişirme ile sağlamlaştırılır (sinterleme) yoğun üreten, güçlü kabuklar.

Temel özellikler:

• Yüzey doğruluğu: mevcut en iyisi — yaygın olarak yayınlandığı gibi Ra ~0,6–3 mikron ince yıkama ile.
• Termal stabilite / ateşleme: kabuklar birleştirilebilir 600–1.000 ° C (mağaza uygulaması sıvaya göre değişir). Yüksek sıcaklıkta ateşleme, kabuk mukavemetini ve termal şok direncini artırır.
• Vakum/inert uyumluluğu:harika — silika-sol kabuklar vakum ve inert atmosferli dökmelerle uyumludur ve titanyum için olağan seçimdir, nikel ve kobalt süper alaşımları.
• Geçirgenlik kontrolü: yüksek değer için kontrollü havalandırma sağlamak üzere sıva derecelendirme ve pişirme ile ayarlanabilir, sıkı dökümler.
• Kirlenme hassasiyeti:yüksek — kolloid stabilitesi iyonik kirlenme nedeniyle bozulur (tuzlar, metal para cezaları) ve organikler; çamur ve tesis temizliği kritik öneme sahiptir.
• Tipik ilk kat sıva: 10 µm altı erimiş silika, reaktif arayüzler için zirkon veya zirkonya.
• Tipik kullanım durumları: havacılık türbin bileşenleri, Süper alaşım, vakumla dökülmüş titanyum, tıbbi implantlar, hassas küçük parçalar.

Su camı kabukları (sodyum-silikat)

Nedir ve nasıl çalışır?

Su camı kabukları bir sulu sodyum (veya potasyum) silikat çözeltisi bağlayıcı olarak.

CO₂ gazı veya kimyasal sertleştiriciler yoluyla jeli silika benzeri bir ağ halinde kaplar (asit tuzları), dereceli refrakter sıva ile birleştirildiğinde sert bir seramik kabuk üretmek.

Temel özellikler:

• Yüzey doğruluğu: genel mühendislik için iyidir - tipik olarak Ra dökümü olarak ~2,5–8 µm yıkama ve sıvaya bağlı olarak.
• Ateşleme: genellikle stabilize edilir ~400–700°C; kabuklar silika-sol sistemleriyle aynı ölçüde sinterlenmez.
• Vakum uyumluluğu:sınırlı — vakumlu/inert dökümler veya en reaktif alaşımlar için ideal değildir.
• Geçirgenlik / havalandırma: genellikle çelikler/demirler için iyidir; geçirgenlik optimize edilmiş silika-sol kabuklardan daha kaba olma eğilimindedir.
• Kürleme yöntemi:CO₂ gazlandırma (hızlı jelleşme) veya asit sertleştiriciler - hızlı, atölyede sağlam set.
• Kirlenme hassasiyeti: orta — iyonik kirlenme sertleşmeyi ve jel homojenliğini etkiler ancak su camı genellikle silika-sol'den daha toleranslıdır.
• Tipik ilk kat sıva: ince erimiş silika; Daha iyi yüzey koruması için zirkon kullanılabilir.
• Tipik kullanım durumları: valf gövdeleri, pompa gövdeleri, büyük çelik/demir parçalar, denizcilik donanımı, genel endüstriyel dökümler.

Hibrit kabuklar (silika-sol veya zirkon iç kaplama + su camlı dış kaplamalar)

Nedir ve nasıl çalışır?

Ortak ekonomik uzlaşma: A birinci sınıf iç kaplama (silika-sol veya zirkon/zirkonya yıkama) ayrıntıları yakalamak ve kimyasallara dayanıklı bir bariyer oluşturmak için ilk olarak uygulanır, Daha sonra su camlı dış kaplamalar daha düşük maliyetle toplu güç sağlamak üzere üretilmiştir.

Temel özellikler:

• Yüzey doğruluğu & kimyasal bariyer: iç silika-sol/zirkon, silika-sol'a yakın yüzey kalitesi sağlar ve metal arayüzünde metal-kabuk reaksiyonlarının önlenmesine yardımcı olur.
• Maliyet & işleme: dış su camı kaplamaları toplam silika-sol kullanımını azaltır ve kabuğu taşıma ve büyük boyutlar için daha sağlam hale getirir.
• Vakum uyumluluğu: Saf su bardağına kıyasla geliştirilmiş (iç kaplama sayesinde) ancak yine de tam silika-sol kabuklar kadar ideal değildir - eğer erime/dökme atmosferleri kontrol edilirse birçok paslanmaz ve bazı nikel alaşımları için kullanışlıdır.
• Tipik kullanımlar: Yüksek kaliteli ıslak yüzeylere sahip valf gövdeleri, Bir miktar vakum uyumluluğunun gerekli olduğu orta değerli türbin parçaları, Maliyet ve performansın dengelenmesi gereken uygulamalar.

6. Temel teknolojiler

• Çözünür çekirdekler (çözünmek üzere yapılmış balmumu veya polimer çekirdekler): iç geçitler üretmek (soğutma kanalları); sıcak su veya solvent ile uzaklaştırılır.
• Bağlayıcıyla ateşlenen seramik çekirdekler (silis, alümina, zirkon): süper alaşımlar için yüksek sıcaklıklarda kararlı; kabuk çekirdeği uyumluluğu gerektirir.
• 3D baskılı çekirdekler: binder-jet veya SLA seramik çekirdekler, alet gerektirmeden karmaşık iç geometrilere olanak tanır.

Çekirdeklere yönelik tasarımda çekirdek desteği dikkate alınmalıdır, havalandırma, erimiş metalle termal genleşme ve kimyasal uyumluluk.

7. Çiğneme, tükenmişlik & mermi ateşlemesi - pratik programlar ve kontrol noktaları

Çiğneme

• Buhar/otoklav mum giderme: geleneksel balmumu ağaçları için ortaktır. Tipik yüzey sıcaklığı 100–120 °C; balmumu hacmine ve ağaç boyutuna bağlı olarak dakikalardan saatlere kadar döngü yapın.
• Termal mum alma / çözücü eriyik: bazı polimerler için kullanılır; solvent geri kazanımı ve kontrollerini kullanın.

Tükenmişlik / tükenmişlik programı (tipik mühendislik örneği)

• Rampa: nem/mum kalıntılarını gidermek için 100–200 °C'ye kadar yavaşlayın (Buhar kabarmasını önlemek amacıyla kalın kabuklar için ≤3–5 °C/dak önerilir).
• Tutmak 1: 150–250 ° C (1–4 saat) düşük kaynama noktalı organik maddeleri uzaklaştırmak için.
• Rampa 2: ~3 °C/dak ila 350–500 °C.
• Son bekletme: 4Kabuk sistemine ve alaşıma bağlı olarak 350–700 °C'de –8 saat. Silika-sol kabukları sinterleme/mukavemet için 600–1000 °C'ye kadar pişirilebilir; genellikle 400–700 °C'de stabilize edilen su camı kabukları.
• Anahtar kontroller: rampa hızı, oksijen mevcudiyeti (reaktif metal kabuklar için aşırı oksitlenmeyi önleyin), ve dökme sırasında gaz oluşumunu önlemek için organiklerin tamamen uzaklaştırılması.

Dökmeden önce kabuk ön ısıtması: Termal şoku en aza indirmek ve metal akışını iyileştirmek için alaşıma bağlı olarak kabuk 200–800 °C'ye ön ısıtılır; örneğin, paslanmaz genellikle 200–450 °C ön ısıtmaya dökülür; süper alaşımlar kabuğa bağlı olarak daha yüksek gerektirir.

8. Dökme: eritme uygulaması, vakum/inert seçenekleri ve dökme parametreleri

• Eritme fırınları: indüksiyon veya direnç; Temizlik için gazdan arındırma/filtrasyon ve flukslama.
• Sıcaklıklar için (tipik):

• • Alüminyum alaşımları: 650–720 °C
  • Bakır alaşımları: 1000–1200 ° C
  • Çelikler: 1450–1650 °C
  • Nikel süper alaşımları: 1400–1600+ °C (alaşım bağımlı)

• Vakum ve inert dökme: titanyum ve yüksek derecede reaktif alaşımlar için zorunludur; vakum oksidasyonu ve metal kabuk reaksiyonlarını azaltır.
• Moda için: Yerçekimiyle dökme, alttan dökmeli pota ve vakum destekli — türbülansı ve sürüklenen gazları en aza indirmeyi seçin. Dahil etme kontrolü için geçişte filtreleri kullanın.

9. Yaygın olarak dökülen malzemeler & özel hususlar

• Paslanmaz çelikler (300/400, dubleks): hem su bardağıyla iyi & Silika-kol; Kabuk geçirgenliğini ve son ön ısıtmayı kontrol edin.
• Karbon & düşük alaşımlı çelikler, sünek demir: su camı kabuklara çok uygundur; Yüksek dökme enerjilerinde pullanma ve kabuk erozyonuna dikkat edin.
• Bakır alaşımları (bronz, Bizimle): yaygın; kabuk yıkanmasını önlemek için aşırı ısınmayı kontrol edin.
• Alüminyum alaşımları: mümkün ancak diğer döküm yöntemleriyle genellikle daha ucuz; havalandırmayı/geçirgenliği sağlayın.
• Titanyum & siz alaşımlar: reaktif - silika-sol kabukları tercih edin, zirkon/alümina ilk katlar, vakum erir, ve inert atmosferler. Bariyer kaplamalar ve uzman kontroller kullanılmadığı sürece su bardağından kaçının.
• Nikel & kobalt süper alaşımları: silika-sol kabukları kullanın, gerektiğinde yüksek sıcaklıkta ateşleme ve vakum/inert işleme.

10. Tipik boyutlu, yüzey ve tolerans yetenekleri

• Boyutsal tolerans (tipik döküm): Nominal boyutun ±%0,1–0,3'ü (örneğin, ±0,1–0,3 mm açık 100 MM özelliği).
• Yüzey kalitesi (Oyuncu kadrosu olarak Ra): silika-sol ~0,6–3,2 µm; su bardağı ~2,5–8 µm.
• Doğrusal büzülme payı: ~%1,2–1,8 (alaşım & dökümhane kesin olarak belirtir).
• Minimum pratik duvar kalınlığı: takı/mikro parçalar: <0.5 mm; mühendislik parçaları: 1.0–1,5 mm tipik; yapısal daha kalın bölümler ortak.
• Tekrarlanabilirlik: iyi dökümhane uygulaması, kritik verilerde çalışmadan çalışmaya ±%0,05–0,15 verim sağlar.

11. Yaygın kusurlar, Temel nedenler ve çareler

12. Döküm Sonrası Süreçler

• Shakeout & seramik kaldırma: mekanik veya kimyasal yöntemler.
• Isıl işlem: Çözüm tedavisi, yaşlanma (T6), tavlama - alaşıma bağlı. Tipik çözüm sıcaklıkları: Al alaşımları ~520–540 °C; çelikler daha yüksek.
• Sıcak izostatik presleme (BELKİ): yorulmaya duyarlı parçalar için iç büzülme gözenekliliğini azaltır; tipik HIP döngüleri alaşıma bağlıdır (örneğin, 100–200 MPa ve 450–900 °C).
• İşleme & bitirme: kritik delikler, Toleransa göre işlenmiş sızdırmazlık yüzeyleri; parlatma, Gerektiğinde pasivasyon veya kaplama uygulandı.
• NDT & test: hidrostatik, basınç, sızıntı testleri, Röntgen/CT, ultrasonik, boya nüfuz edici, Spesifikasyona göre mekanik testler.

13. İşlem kontrolü, denetleme & vasıf

• Kalite Kontrol ölçümlerini satın alın: bulamaç katıları, viskozite, jel süresi, fırın eğrileri, balmumu giderme günlükleri, tükenmişlik rampası çizelgeleri, erime kimyası ve gazdan arındırma günlükleri.
• Örnek kuponlar: çekme, sertlik & temsili mikro yapı ve mekanik özellikler için geçitte dökülen metalografi kuponları.
• NDT örneklemesi: Kritik bileşenler için radyografi ve CT taraması; gözeneklilik için kabul seviyelerini belirtin (hacim yüzdesi veya maksimum kusur boyutu).
• İstatistiksel süreç kontrolü (SPC): kritik girdilere uygula (katıları yıkamak, kabuk kalınlığı, hidrojeni eritmek) ve çıktılar (boyutsal değişim, gözeneklilik sayıları).

14. Ortak yanılgı & Açıklamalar

“Kayıp Balmumu Dökümü Sadece Yüksek Hassasiyetli Parçalar İçindir”

YANLIŞ. Su camı bazlı kayıp balmumu dökümü orta hassasiyetli parçalar için uygun maliyetlidir (± 0.3-0.5 mm) - 40% Otomotiv kayıp mum dökümlerinin �'i bu varyantı kullanıyor.

“Düşük Sıcaklıktaki Balmumu Orta Sıcaklıktaki Balmumundan Daha Düşüktür”

Bağlama bağlı. Düşük sıcaklıktaki balmumu daha ucuzdur ve düşük hassasiyetli uygulamalar için uygundur, yüksek hacimli parçalar (örneğin, donanım) — orta sıcaklıktaki mum yalnızca daha sıkı toleranslar için gereklidir.

“Silika Sol Her Zaman Su Bardağından Daha İyidir”

YANLIŞ. Su camı orta hassasiyetli uygulamalar için P-70 daha ucuz ve daha hızlıdır; silika sol yalnızca ±0,1 mm tolerans gerektiren havacılık/tıbbi parçalar için uygundur.

“Kayıp Balmumu Dökümü Yüksek Hurda Oranlarına Sahiptir”

YANLIŞ. Silika sol kayıp balmumu dökümünün hurda oranı %2-5'tir (döküm ile karşılaştırılabilir) — su bardağında %5-10 bulunur (hala kum dökümünün -15'inden daha düşük).

“3D Baskı, Kayıp Balmumu Dökümünü Eski Hale Getiriyor”

YANLIŞ. AM prototipler/düşük hacimler için idealdir, ancak kayıp balmumu dökümü orta ila yüksek hacim için 5-10 kat daha ucuzdur (>1,000 parçalar) ve daha büyük parçaları işler (kadar 500 kilogram).

15. Çözüm

Kayıp balmumu döküm işlemi, karmaşık ürünler üretmek için önde gelen bir yöntem olmayı sürdürüyor, yüksek kaliteli metal bileşenler.

Sağ tarafı eşleştirdiğinizde desen malzemesi, kabuk kimyası Ve erime/atmosfer uygulaması disiplinli süreç kontrolü ile, Kayıp balmumu dökümü, başka yollarla zor veya imkansız olabilecek parçaları güvenilir bir şekilde oluşturur.

Modern geliştirmeler (3D baskılı desenler, hibrit kabuklar, vakumlu dökme ve HIP) Süreci yeni alaşımlara ve uygulamalara kadar genişletin - ancak aynı zamanda dikkatli spesifikasyon ihtiyacını da arttırırlar, deneme ve kalite güvencesi.

 

SSS

Titanyum için hangi kabuk sistemini seçmeliyim?

Silika-kol (zirkon/alümina ilk kat ile) + vakum/atıl eritme ve dökme. Kapsamlı bariyer önlemleri alınmadan su bardağı genellikle uygun değildir.

Kayıp balmumu dökümüyle özellikler ne kadar iyi olabilir??

Özellikler <0.5 mm mümkündür (mücevher/hassas); mühendislik parçalarında amaç ≥1 mm denemelerle kanıtlanmadıkça sağlamlık için.

Bekleyebileceğim tipik yüzey kalitesi?

Silika-kol: ~0,6–3,2 µm Ra; su bardağı: ~2,5–8 µm Ra. Balmumu kalıplarının ince yıkanması ve cilalanması, cilayı iyileştirir.

HIP ne zaman önerilir??

Yorgunluk açısından kritik olanlar için, basınç içeren, veya iç gözenekliliğin en aza indirilmesi gereken havacılık parçaları - HIP, yorulma ömrünü önemli ölçüde artırabilir.

Balmumu kalıplama yerine 3D baskılı desenler kullanabilir miyim?

Evet - dökülebilir reçineler ve baskılı mum, prototipler/düşük hacimler için takımlama süresini ve maliyetini azaltır. Reçine mum giderme özelliklerinin ve kabuk uyumluluğunun doğrulandığından emin olun.