Вступ
Загублений інвестиційне кастинг є одним із найдавніших у світі процесів точного формування металів, з походженням, що тягнеться назад ~ 5000 років.
У цьому методі, Детальний візерунок воску (часто бджоли в давні часи) укладений у шари тонкого рефрактерного матеріалу; Після того, як воск розтопиться ("Загублений"), Розплавлений метал наповнює отриману керамічну цвіль.
Сучасне лиття по виплавленим моделям спирається на цю традицію, з використанням вдосконалених восків, вогнетривів і сплавів для досягнення висока точність і складні форми.
Важливою інновацією стала розробка колоїдно-кремнеземний (золь кремнезему) сполучні речовини для керамічної оболонки.
Колоїдний кремнезем, водна нанорозмірна дисперсія SiO₂, утворює постійні високотемпературні зв’язки, які створюють потужні, високоміцні оболонки.
З 1980-х років, золь кремнезему став сполучною речовиною вибору в точному литті, заміна легкозаймистих етилсилікатних систем.
Оболонки із кремнеземного золю можна депарафінізувати за допомогою швидкого спалювання, а не загартування водою, і витримати ~2000°C під час вигорання.
Ці властивості дають виняткова обробка поверхні, Тісні допуски, і деталі, що робить лиття з кремнезему ідеальним для високоякісних компонентів.
Що таке інвестиційне кастинг Silica Sol
Силіказольне лиття по моделлю — це варіант лиття за виплавленим воском, де керамічну форму повністю формують із Суспензія кремнезему і тонкі рефрактерні порошки (Часто цирконове борошно або глинозем).
На практиці, Воскові візерунки вводяться та збираються в «дерево,Потім неодноразово покривало колоїдом кремнезему та греблями з рефрактерним борошном для побудови керамічної оболонки.
Як тільки оболонка досягне необхідної товщини, Асамблея висушується і зневодається (Часто в парному автоклаві або печі), залишаючи порожнисту форму.
Потім форма спікається при високій температурі (>1000 ° C), і розплавлений метал наливається. Після охолодження, Керамічна оболонка зламається, щоб виявити частини точної форми.
На відміну від інших інвестиційних методів, SILIOD Використовуйте колоїдний кремнезем на водній основі, а не лужні або органічні в'яжучі.
Це дозволяє надувати вогнетривких пальто (Розміри частинок ~ 10–20 мкм) і практично безшовні снаряди.
Процеси кремнезему зараз є галузевим стандартом для додатків, що вимагають високовимірна точність і якість поверхні, від лопатей турбін до хірургічних імплантатів.
Хімія в'яжучого силікату Sol & Матеріали
Типове палітурка кремнезему-це Водний колоїдний кремнезем формулювання (Наночастинки Sio₂ у воді), Часто ~ 30–40 мас.% Суціал.
Частинки кремнезему діаметром приблизно 10–50 нм і несуть поверхневі заряди (PH стабілізований лугом).
Комерційні в'яжучі додатково модифікуються з добавками для оптимізації продуктивності.
Наприклад, гідроксид натрію або силікат натрію можуть регулювати рН для стабільності, в той час як альгінати або алюмінієві солі забезпечують додатковий контроль гелінгу.
Полімерні добавки (наприклад, PVA, латекс, або Велан Гум) можна включити (~ 0–3%) Для поліпшення вологи, В'яжуча міцність, та гнучкість оболонки.
Ці компоненти допомагають утримувати частинки кремнезему, забезпечити послідовне налаштування, і запобігти розтріскуванню під час висихання.
Атрибути продуктивності Серед включень кремнезему:
- Висока міцність: На сушіння/кальцинація, Колоїдний кремнезем утворює жорстку скляну матрицю, яка щільно пов'язує вогнищі зерна. Це виробляє снаряди з високою механічною міцністю (як зелений, так і звільнений).
- Термічна стабільність: Аморфний кремнезем протистоїть деформації до її пом'якшення (~ 1200 ° C) і навіть гріхові скромно при більш високих температурах, Допомога оболонка підтримувати форму під час кастингу.
- Контроль гелеутворення: Хімія налаштована таким чином, щоб суспензія залишалася рідиною під час занурення, але гелі рівномірно під час сушіння. Такі добавки, як невелика кількість латексу або модифікованого крохмалю, можуть уповільнити час гелю або покращити гнучкість.
- Чисте вигорання: Оскільки в'яжуча на водній основі, Гелява органіка немає. Під час девакса/вигорання, Ніяких токсичних випарів не виділяється (На відміну від алкогольних в'яжучих.
Стосовно сумісність, воскові сплави, що використовуються для візерунків (зазвичай складні суміші парафіну, мікрокристалічний віск, пластмаса) Не повинні містити міграційні добавки, які шкодять оболонку.
Формулятори воску гарантують, що агенти вивільнення цвілі не заважають кремнезему.
Для спеціалізованих випадків (напр.. високореактивні сплави), Скороть кремнезему можна уникнути, Але для більшості сталей та сплавів, Питання забруднення немає.
Рефрактерні добавки:
Окрім кремнеземного борошна (кварц) у суспензії, Інертні наповнювачі, як цирконієвий силікат (циркон) борошно і глинозем є загальними.
Цирконове борошно (Зазвичай 200–350 сітки Zrsio₄) забезпечує чудову вогнетривку стабільність і відповідає тепловому розширенню палітурного кремнезему.
Його щільно, тонкі частинки допомагають упакувати оболонку і нести тепло, І вони допомагають суспензії «мокрі» дрібні деталі без осадження.
Глинозем (таблиця al₂o₃, ~ 50–325 сітки) може бути доданий для подальшого підвищення міцності оболонки та стійкості до теплового удару.
Наприклад, табличний глинозем-це нереактивна, добавка з високою щільністю, яка недорога і знижує пористість.
Деякі процеси навіть використовують кремнієві карбідні зерна для зберігання тепла у формі. Підсумовуючи, Хімія кремнезему Sol розроблена для отримання довговічної, Тонкопорильна оболонка, яка відповідає технічним вимогам деталі.
Потік процесу & Технічні параметри
1. Виробництво воску:
Металеві штампи використовуються для ін'єкційних воскових копій деталі (або 3D-друковані схеми смоли можуть замінити).
Складні частини можуть використовувати кілька воскових сегментів, пов'язаних між собою. Візерунки зберігаються сильно чистими та розмірно точними.
2. Складання & Обтягуючий:
Воскові візерунки збираються на дерево з воротами, бігуни та чашка, що виливається. Макет решітки призначений для сприяння рівномірному металевому потоку та мінімізації турбулентності.
Кілька частин (часто <0.1–50 кг кожен) складаються на дерево.
3. Покриття оболонки (Занурення та ліпнина):
Воскове дерево занурюється в палітурку кремнезему, так що вся поверхня змочить. Потім його запилюють (“Гребко”) з тонким цирконом та/або кремнеземним борошном (зазвичай 200–325 сітки).
Суспензія заповнює деталі поверхні, а борошно вкладається в сполучну. Цей процес повторюється: Після висихання, застосовуються додаткові покриття сполучних та рефрактерій.
Типова послідовність - це одне «покриття обличчя» (Ультрафінна суспензія + витончена ліпна) з подальшим 4–8 «задні пальто» прогресивно грубого зерна.
Кожному пальто дозволяється гель, а потім частково сушіння на повітрі до наступного занурення. У деяких магазинах, духовки або контрольовані кімнати з вологості прискорюють висихання між шарами.
Кількість шарів залежить від розміру частини, метал, і необхідна товщина оболонки.
Готова оболонка зазвичай має поверхню з зерен 10–20 мкм (Для дуже гладкої обробки) З загальною товщиною на порядку 5–10 мм.
4. Сушіння:
Після остаточного пальто, оболонка ретельно висушується (Іноді протягом ночі при ~ 60–120 ° C) Щоб забезпечити видалення всієї води.
Правильне висихання є критичним: це дозволяє кремнезему гель рівномірно і запобігає вибухам пари під час деваксу. Повністю висушені снаряди обробляють теплові напруження майбутнього кроку Dewax.
5. Девакс:
Асамблея оболонки переноситься в камеру з деваксу. У процесах кремнезему, це часто є Паровий автоклав або піч з гарячою повітрям (200–300 ° C).
Віск зріджується та/або випаровується і дренується з форми. Тому що кераміка заздалегідь, Майже весь віск швидко видаляється.
Для великих або хитромудрих дерев є перевагу автоклаву деваксу для великих або хитромудрих дерев, Оскільки пара під тиском може витягти віск з глибоких ядер і тонких зрізів.
(Примітка: Деякі інші процеси використовують занурення в окропу (“Водний девакс”), але це, як правило, не використовується з жорсткими кремнеземними снарядами).
6. Стрілянина/попереднє нагрівання:
З воском, Снаряди зазнають високотемпературного циклу стрільби, щоб спалити будь-яке залишилося в'яжуче і спірити кремнезем.
Зазвичай це робиться в газових печах або електричних печах, збільшуючи до ~ 800–1100 ° C. Попередження зміцнює оболонку і видаляє органічні залишки.
Правильна стрілянина також видаляє вологу та карбонат, залишаючи важку, чисто керамічна цвіль. Цей крок може бути розділений на дві фази (напр.. 300 ° C, Тоді фінал у 1000 ° C).
7. Заливання:
Безпосередньо перед заливанням, оболонка піднімається до температури (часто 200–600 ° C) у духовці, що нагадує, для забезпечення розміру стабільності.
Розтоплений метал (сталь, Супералкй, тощо) готується в тиглі або індукційних печах і перегріти над його ліквідою.
Для критичних сплавів (NI на основі NI, титан), Для мінімізації включення використовуються вакуумні плавлення або інертні газові лотки.
Потім метал наливається в гарячу цвіль (за силою тяжіння або вакуумної допомоги) з контрольованою швидкістю.
Гаряча оболонка допомагає направити затвердіння всередину, Поліпшення точності. Негабаритні розіграші/бігуни ("Сторони") нагодуйте кастинг, коли він скорочується.
Типові температури заливки можуть бути на замовлення 1450–1600 ° C для сталей або 1500–1700 ° C для Ni-сплавів. Під час заливки, Вентиляція біля оболонки дозволяє будь-яким спаленим спалаху або воску, щоб безпечно втекти.
8. Охолодження та струшування:
Після заповнення форми, Металу дозволяється затвердіти і охолонути (Часто протягом десятків хвилин до годин, залежно від маси).
Інвестиційні кастинги зазвичай прохолодують відносно швидко через тонкі секції. Колись твердий, Керамічна форма знищена (вібрані або вибиті).
Великі дерева часто знімаються, щоб видалити кераміку, і кастинки, відокремлені від воріт, використовуючи пиляння, зубили або чіпси. Прикріплені заглушки воріт відрізані якомога ближче до лиття.
9. Прибирання та обробка:
Потім шорсткі частини кисять і оглядають. Шліфування або обробка видаляє залишки воріт і будь -які поверхневі плавники.
Кінцева розмірна обробка, Поліровування або покриття проводиться за потребою. Якщо потрібно, Теплове лікування (напр.. Рішення відпалити, віковий) на цьому етапі застосовуються для розробки остаточних механічних властивостей.
Протягом потоку, обережний Контроль процесів є важливим. Наприклад, Суспільна в'язкість, Коефіцієнт подачі ліпнини, Криві сушіння, і профілі стрільби контролюються для підтримки послідовності.
Параметри конструкції та заливки оптимізовані (Часто за допомогою моделювання) Щоб уникнути пористості зменшення та забезпечення повної наповнення цвілі.
Результатом є процес лиття, здатний перетворити складні воскові візерунки на металеві деталі високої інтеграції.
Металургічні наслідки & Механічні властивості
Міцна керамічна оболонка кастингу кремнезему вводить виражену Теплові градієнти Під час затвердіння.
Інтерфейс з екстрактами гарячої оболонки швидко нагрівається, Тож метал біля стін форми спочатку охолоджується і утворює дрібнозернистий, часто стовпчаста структура зростає всередину.
Це спрямоване затвердіння може отримати бажані зернові структури (напр.. Еквівсовані ядра та стовпчасті краї) що посилює силу.
Загалом, Інвестиційні лиття мають мікроструктури, порівнянні з кованими або ковані еквівалентів, Хоча деталі залежать від сплаву та швидкості охолодження.
Типові механічні властивості є специфічними для сплаву, Але інвестиційні сплави часто досягають Сильні сторони на розрив за порядком від кількох сотень до тисячі МПА.
Наприклад, Кастинг з нержавіючої сталі (Як і AISI 316L/CF8M) Може показати остаточні сили на розрив ~ 500–700 МПа з 20–40% подовження, в той час як застійні сталі або Ni-Superalloys можуть перевищувати 900–1200 МПа після термічної обробки.
Твердість також слідує за нормами сплавів (напр.. ~ HRC 15–30 для сталей, що перебувають).
Точні литі алюміній або мідні сплави дають пластичну поведінку (напр.. Аль -інвестиційні кастинги ~ 300 МПа UTS) з хорошими втоми, якщо контрольовані розміри зерна.
Ключовою перевагою кастингу кремнезему є його вплив на цілісність. Тому що снаряди вистрілюються при високій температурі і зневоднюються спалюванням, Захоплення вологи (і отримана пористість) мінімізований.
Процесні дисципліни, такі як вакуумна плавлення, Керамічна пінопласт фільтри, і тісні засоби для заливки далі зменшують включення та пори.
На практиці, Кваліфіковані інвестиційні частини часто демонструють надзвичайно низьку пористість (<0.5%) При правильному відлиті.
Неруйнівні тести (NDT) такі як рентгенівська або ультразвукова перевірка використовуються для перевірки внутрішньої міцності. Якщо трапляється усадка або пористість, Зазвичай він знаходиться в ізольованих місцях стояків, а не на критичних тонких ділянках.
Включення скляної мікросфери по суті не існують у кремнезерових оболонках, На відміну від деяких процесів води.
Загальний, Частини, що складаються в інвестиційні форми кремнезему механічні показники нарівні з пологами або кованими запасами одного і того ж сплаву, особливо при обробці тепла.
Розтяг, похід, і значення впливу, як правило, відповідають відповідним стандартам для кожного сплаву. (Наприклад, інвестиційний 17-4 PH сталь може досягти 1300–1500 МПа на розрив після старіння, Подібно до кованого.)
Підсумовуючи, Контроль тонкої оболонки та чисті умови плавлення частин випускання кремнезему з відмінною силою, пластичність і міцність.
Розмірна точність & Якість поверхні
Інвестиційне кастинг кремнезему славиться тісні допуски та тонкі оздоблення. Типовий як скасований Лінійні допуски знаходяться в ISO 8062 Діапазон CT5-CT6.
Наприклад, Один ливарний відзначає, що великі розміри (до ~ 300 мм) тримаються до ± 0,1 мм (CT5).
Незалежне джерело підтверджує, що кастинги з водою працюють на CT7-CT8, тоді як крем'яні кастинки регулярно досягають CT5-CT6.
На практиці, Це означає, що найбільш критичні виміри на частині кремнію-соль можна довіряти протягом декількох десятих міліметрів без обробки.
Багато компаній цитують обробку надбавок <0.2 мм для інвестиційних деталей, і в високоточній роботі, Індекси CP/CPK >1.33 часто орієнтуються на ключові розміри.
Шорсткість поверхні також відмінно. Актиний РА, як правило, на порядку 3–6 мкм (125–250 Мікройнч), що суперє мелене покриття.
Звіт про досвідчених магазинів 60–200 мкв (1.5–5.1 мкм) У більшості областей. З найкращими ліпними сумішами (до 325 сітчаста циркон) і повільне занурення, поверхні, що гладкі, як 0,4–1,6 мкм РА, можна досягти.
Ця якість майже міркру (або значно зменшує) потреба в обробці або поліруванні після кістки.
Правила геометричного дизайну розслаблені порівняно з, говорити, пісочний кастинг. Тонкі керамічні стінки та низькі спотворення дозволяють дуже тонкі зрізи та гострих кутів.
Мінімальна товщина стіни знаходиться на порядку 1–3 мм для більшості металів (навіть до ~ 0,5 мм у спеціальних випадках).
Переважні мінімальні радіуси ~ 1 мм або більше, Хоча мінімальні радіуси на інструментарію (Навіть гострі кути) може бути відкинуто, оскільки оболонка вирветься з таких особливостей.
Рекомендації дизайну рекомендують великі філе і радіуси, де це можливо, щоб зменшити концентрацію стресу та сприяти цілісності оболонки.
На відміну від піщаних форм, Кути проекту, як правило, не потрібні; фактично, Правила проектування часто дозволяють нуль або майже нульова чернетка на вертикальних гранях, Оскільки віск скорочується, щоб звільнити з штампу.
(На практиці, Невеликий проект 0,5–1 ° все ще використовується на складних частинах для легшого видалення воску, Але це набагато менше, ніж в інших типах форми.)
Підсумовуючи, Інженери можуть очікувати, що вийдуть інвестиційні деталі Близька форма, з розмірними точність у діапазоні 0,02–0,1 мм, і поверхнева обробка як низька, як РА 2–6 мкм без обробки.
Остаточні допустимі допуски (напр.. It7 - it9 в ISO) досягаються звичайно на більшості функцій.
Контроль якості & Неруйнівне тестування
Забезпечення якості інвестиційного кастингу передбачає численні перевірки як на Shell, так і на остаточному кастингу.
Перед заливанням, Критичні снаряди можуть бути перевірені мікроскопічно або з ультразвуковими сканерами для виявлення внутрішніх порожнеч або тріщин.
Під час розробки процесів, Корми зразків часто розбиваються для перевірки рівномірності та товщини покриття.
Після кастингу, розмірний огляд (Зазвичай за CMM або точними датчиками) перевіряє, що критичні допуски дотримуються.
Наприклад, Засновники регулярно використовують координатні вимірювальні машини (CMMS) Для захоплення точної геометрії та порівняння з моделями CAD. Поверхні також візуально перевіряються на дефекти.
Багато виробників вказують показники можливостей процесу CP/CPK для ключових розмірів; Досягнення КП ≥1,33 (з CPK ≥1,0) є загальним орієнтиром для забезпечення послідовної точності.
Для внутрішніх дефектів, Неруйнівне тестування (NDT) є важливим, особливо в безпеці- або критичні для продуктивності частини.
Випробування на проникнення рідини або магнітної частинки використовуються на поверхні для виявлення тріщин або включення.
Рентгенографічний (Рентгенівський) або ультразвукове сканування оглядів на наявність підземних порожнеч, пористість, або включення.
У виробничому контролі, Критерії прийняття (ASTM або стандарти клієнтів) диктувати максимально допустимлювану пористість або розмір включення.
Як приклад, Удосконалення регулярно використовує ультразвукове дослідження та рентген, щоб підтвердити, що внутрішні дефекти (напр.. порожнини усадки) знаходяться нижче межі, що виявляються.
Склад матеріалу та термічні обробки перевіряються паралельно.
Хімічний аналіз (іскра-а або wds) Перевіряє леговані елементи, в той час як тести на твердість та розтяг на зразках підтверджують механічні властивості.
Для аерокосмічних частин, постріл, барвник проникає, і суворі металографічні перевірки також поширені.
Коротше, Інвестиційні кастинги зазнають суворих QA/QC кроків: Перевірка цілісності оболонки, Повна вимірна перевірка (CMM, супорта), поверхневі вимірювання, і NDT (проникливий, гідростатичний, ультразвуковий, Рентгенівський).
Це гарантує, що високі сподівання на точні кастинги - щільні форми та відповідність допускам без внутрішніх недоліків - зустрічаються.
Економічний аналіз & Водії витрат
Кастинг інвестицій є відносно трудомісткий і трудомісткий обробка, що відображається на його вартості.
Основні елементи витрат включають інструмент (восковий штамп), витратні матеріали (восковий, суспензія, ліпнина та в'яжуча), енергія (вигорання і наливання), і праця (Будівля оболонки/сушіння).
Груба розрив часто показує сировину (Метал плюс оболонка) при ~ 60–70% від загальної вартості, енергія/накладні витрати ~ 15–25%, і працюйте з рештою.
В'яжучі та вогнетривкі витрати:
Сама сполучна палива-кремнезем є основними витратами матеріалу. Колоїдний кремнезем і цирконове борошно з високою чистотою набагато цінніші, ніж звичайний пісок або водний склянку.
Один блог Foundry наводить матеріали для цвілі приблизно про $6.8/кг для кремнеземних снарядів, Порівняно з ~ $ 2,5/кг для оболонок водяного скла та ~ 1,5 $/кг для форм.
Такі добавки, як тонкий глинозем або спеціалізовані дисперсанти, додатково додають витрати. Однак, Ці премії купують точність та якість поверхні, кремнезем SOL забезпечує.
Праця та час:
Будівництво та висихання оболонки трудомісткі. Кожен цикл занурення/штукатурки може зайняти 15–30 хвилин практичного часу плюс години висихання.
Повне нанесення оболонки може тривати 4–8 шарів і часто вимагає днів часу висихання. Одне джерело, що займається моделюванням інвестицій, зазначає, що це зазвичай вимагає 7 днів від воскового малюнка до готової деталі.
Кожен шар оболонки додає приблизно 1–2 години роботи (розкидання гною, посипання ліпниною, та перевірка). Більше пальто (для більш товстих оболонок або більш гарячих сплавів) означає більше праці та довший цикл.
Існує компроміс: додавання додаткових шарів підвищує міцність оболонки (менше поломок оболонки) але також підвищує вартість деталі та подовжує час виконання.
Економія масштабу:
Хоча постійні витрати на виготовлення воскової матриці можуть бути високими (часто $5K–$50K залежно від складності), витрати на одиницю зменшуються з обсягом.
Для великих тиражів (сотні частин), лиття по моделлю може бути економічним. Однак, Для дуже маленьких пробіжок (<25 штук), У вартості одиниці переважають інструменталізація амортизації.
Рішення часто зводиться до «чи вартості форми майже мережі та тонкої обробки компенсує вартість кастингу?”-У багатьох високоцінних галузях це робить.
Порівняльні витрати:
Порівняно з кастингом води, Кремній Сол коштує значно більше в матеріалах та повільніші цикли.
Наприклад, В одному звіті вказується, два -три рази ціна водяних скляних виливків (матеріали та праця разом).
Однак, Коли враховуються більш жорсткі допуски та закінчення економії, Загальна вартість процесу може виправдати його для критичних частин.
Інші фактори:
Навколишнє середовище та регулювання можуть додати непрямі витрати; Silica Sol не використовує небезпечних розчинників, потенційно зменшують плату за очищення відходів (На відміну від систем на основі алкоголю).
З іншого боку, Більш довгий час (і капітал, пов'язаний з WIP) лиття з кремнезему – це низька вартість, яку слід враховувати.
Підсумовуючи, драйвери витрат у лиття з кремнезему включають дорогі сполучні/вогнетриви та інтенсивну роботу по будівництву оболонки.
Розробники проекту повинні збалансувати кількість шарів (вартість/час) проти врожайності (поломки оболонки), і матеріальні витрати від вартості досягнутої точності.
Навіщо використовувати Silica Sol?
Коли застосування вимагає найвищої точності, кремнеземний золь виплавленого лиття пропонує неперевершені переваги:
- Тонка обробка поверхні: Надтонкий вогнетрив у силікатній оболонці майже бездоганно відтворює деталі форми.
З'являються литі частини більш гладкі поверхні ніж будь-який інший процес лиття. Типова шорсткість у литому стані становить 3–6 мкм Ra, якого часто вистачає без будь-якої механічної обробки.
Як результат, вторинну механічну обробку можна мінімізувати або виключити, економія часу та збереження чистої форми. - Тісні допуски: Форми кремнезему дуже жорсткі і розмірно стабільні під час заливки та прохолодної. Це дозволяє майже сітчаста форма Виробництво з мінімальною обробкою.
Можливості толерантності (CT5–6) по суті знаходяться на межі металу, що перебуває. Клієнти виграють від зменшеного брухту та більш передбачуваних придатності. - Складність та деталь: Кастинг кремнезему може зрозуміти надзвичайно заплутані геометрії. Тонкі стіни (<1 мм), Невеликі дірки/ядра та гострі кути можуть бути досягнуті.
Такі функції, як листи, Логотипи або делікатні охолоджуючі плавники з’являються в кінцевому металі так само, як вони були у воску.
Дизайнери майже не містять проекту та протягують обмеження, які перешкоджають іншим методам лиття. - Високотемпературні сплави: Оскільки кремнеземно-ізирконові снаряди витримують ~ 2000 ° C, Навіть високозаможні або суперпрофільні можуть бути відкинуті.
Високотемпературна здатність запобігає спіканню або деформації оболонки під час заливки з високим нагріванням.
Це робить кремнезем Sol незамінним для аерокосмічних сплавів на основі Ni, високохромієві сталі та інші сплави, що використовуються в екстремальних умовах. - Безпека та навколишнє середовище: Будучи на водній основі та нефламованою, Позоза Немає ЛОС або вибухонебезпечної небезпеки. Немає токсичних випарів під час накопичення оболонки або деваксу.
Це не тільки безпечніше для працівників, але й впорядковує дотримання навколишнього середовища.
Порівняно з етил силікат (легкозаймісний алкоголь) або силікат натрію (висококалічний), Колоїдний кремнезем є доброякісним. Водні в'яжучі також генерують відносно прості відходи (Вода та кремнеземний мул). - Послідовність та надійність: Колоїдні рецептури кремнезему є сумісними та стабільними, якщо зберігаються належним чином.
Властивості оболонки (міцність, встановити час, проникність) може бути щільно контрольований виробником.
Ця передбачуваність підвищує врожайність в кастингу, що може переважати дещо більші матеріальні витрати в точні програми.
По суті, Вибирається кастинг кремнезему Щоразу, коли потрібна якість «преміум»: Надзвичайно гладкі поверхні, голкові функції, і практично немає дефектів підземних поверхів.
Це за замовчуванням для критичних частин в аерокосмічній, Генерація електроенергії та медичні поля.
Трохи більша вартість часто компенсується шляхом усунення шліфування за течією та шляхом отримання деталей, що відповідають специфікаціям прямо з форми.
Заявки & Тематичні дослідження
Кастинг інвестицій на кремнезему знаходить використання в різних галузях для деталей, де Продуктивність та точність є першорядними:
- Аерокосмічний: Блогінний, Турбінні леза, Лопами та структурними дужками зазвичай інвестують з кремнеземом.
Ці частини часто мають складні канали охолодження та жорсткі вимоги до балансування.
Наприклад, турбінні лопатки зі складною формою аеродинамічного профілю та внутрішніми плівковими охолоджувальними каналами зазвичай відливають із суперсплавів за допомогою силікатних форм.
Можливість виготовлення тонкостінних, високотемпературні компоненти з тонкими деталями аерокрила є ключовою перевагою тут.
Критично важливі для польоту деталі, такі як компоненти ракетних або реактивних двигунів, також сприяють узгодженості литва за виплавленими моделями. - Медичний Пристрої: Хірургічні імплантати (стегна стегна, колінні суглоби) а інструменти відливаються методом кремнеземного золю, оскільки це біосумісні сплави (316Л, CoCr, На) можна використовувати, а деталі потребують чистової обробки.
Медичні імплантати повинні мати точні розміри та дуже гладкі поверхні; Лиття по виплавлюваним моделям з кремнеземом досягає цього.
Цим методом виготовляють монолітні хірургічні інструменти та складні кісткові гвинти чи затискачі. Його повторюваність забезпечує жорсткі допуски, необхідні для імплантатів. - Промислові насоси, Клапани & Турбокомпресори: Критичні компоненти потоку (спонука, корпус, Волотики насосів, Тіла клапана) вигода від кастингу кремнезему.
Вони часто потребують корозійних або високолегованих сталей, і мати складні внутрішні геометрії.
Наприклад, Крильдери насоса з високим тиском, відлиті нержавіючої або дуплексної сталі за цим процесом, можуть мати краї леза <<1 мм товщиною і гладкими гідравлічними поверхнями.
Спеціалізовані компоненти Turbomachinery (як направляючі лопатки насадки в турбінах) аналогічно виробляються. - Автомобільний & Енергія: В той час як багато автомобільних частин-це штамп або пісок, Високопродуктивні або низькі обсяги додатків (напр.. гоночні автомобілі турбокомпресони, Корпуси передач, розподільні вали) Використовуйте кастинг інвестицій.
Колеса турбіни та компресорів для автомобільних турбокомпресорів (часто виготовляються з сплавів Ni або Ti) відлиті в кремнеземні форми.
Лиття з кремнезему також використовується для клапанів і фітингів в маслі&газове та електростанційне обладнання, де цілісність литого металу та обробка є критичними. - Художньо-архітектурний: Хоча часто забувають, витончені скульптурні та архітектурні елементи можуть використовувати кремнеземний золь за виплавленими моделями.
Бронзові або сталеві скульптури з надтонкими деталями виготовляються шляхом нанесення воскових майстрів на суспензію кремнезему..
Архітектурне обладнання (декоративні перила, індивідуальна фурнітура, арт-інсталяції) можна зробити з процесом, постачання виливків настільки вишуканих, що потрібна невелика обробка.
(Такі програми використовують точну обробку поверхні та збереження деталей форм із силікатною оболонкою.) - Приклад дослідження/випадку: Одним із прикладів є Rolls-Royce, який використовував 3D-друковані сердечники з кремнезему для лопатей турбін, щоб значно скоротити час виконання робіт.
Іншим прикладом є компанія з медичних імплантатів, яка перейшла від штампу на кастинг інвестицій на кремнію для кращого розмірного контролю на малих алюмінієвих ортопедичних пристроях.
У кожному випадку, Рішення залежало про здатність кремнезему Соля виробляти складний, Високоцінні частини без переробки.
Ці приклади ілюструють, що де завгодно Складна форма, тісна толерантність, та якість матеріалу сходитися, Кастинг кремнезему-це рішення вибору.
Порівняльний аналіз
- SILICAL SOL проти. Фосфатні інвестиції: Інвестиції, пов'язані з фосфатами, Не в важких інженерних кастингах.
(Вони встановили хімічною реакцією фосфатів, не застосовується до великих сталевих деталей.) Для промислової точної кастингу, Правило водні в'яжучі.
Таким чином, Сол кремнезему безпосередньо не порівнюється з фосфатом у більшості ливарних контекстів. - SILICAL SOL проти. Водяна склянка (Натрієвий силікат): Як зазначалося, водяна кастинг (лужне рідке скло) виробляє більш грубі поверхні і вимагає водного гасіння деваксу.
Кастинг кремнезему, навпаки, девакси в печі ("Flash Fire") і дає набагато більш гладку обробку.
Снаряди з склянки дешевше і швидше побудувати, Тож вони підходять більшим, менш критичні частини.
Правило великого пальця: Використовуйте Silica Sol для найкращих деталей та найсильнішої толерантності; Використовуйте водяну склянку, коли вартість є критичною, а геометрія простіша.
(Наприклад, Вода-скла може достатньо для великих насосних тіл, де потрібна лише помірна точність, тоді як ця ж частина у тоншій стіні може вимагати силікагазу SILICA.) - SILICAL SOL проти. 3Друковані D інвестиційні форми: Останні аванси дозволяють 3D друк воскових візерунків або навіть цілих керамічних форм.
3D-друковані візерунки (смола або воскові полімери) Усуньте потребу у воску, різко скорочуючи час та витрати на прототип.
Наприклад, друк моделі лопатки турбіни може зайняти день 8 тижнів обробки.
Безпосередньо надруковані керамічні форми або серцевини забезпечують надзвичайно тонкі риси (0.2 стіни мм, внутрішні канали) і допуски CT4.
Однак, 3D друкарське обладнання та матеріали дорогі, тому для масового виробництва традиційний процес воску + оболонки часто виграє за вартістю одиниці.
З’являються гібридні стратегії: використовуйте надруковані на 3D-вимірі ядра або візерунки з кремнеземною оболонкою. - Критерії прийняття рішення:Коли вибрати золь кремнезему: використовуйте його щоразу, коли конструкція складна, якість поверхні або властивість матеріалу є найважливішими.
Золь кремнезему ідеально підходить для малих і середніх деталей (скажімо 0,01–100 кг) зі складними деталями (тонкі зрізи, глибокі порожнини) і де допуски CT5–CT6 або вище.
Коли обирати альтернативи: Якщо потрібна лише помірна точність, водяне скло або інші методи можуть бути дешевшими.
Для дуже великих, прості кастинги, пісок або снаряд (Фенольне без випікання) може бути більш економічним.
І для швидкого прототипування або надкомплексних ядер, 3D друк може доповнити кремнезему-SOL-снаряди.
Зрештою, Валанси вибору точність проти. Вартість/час виконання: Кастинг кремнезему сидить на високоточному кінці спектру.
Висновок
Кастинг з загубленим воском кремнезему залишається стратегічний робочий коник в сучасному виробництві, коли якість частини не може бути порушена.
Поєднуючи принципи тисячоліття з передовими матеріалами (наночастинки кремнезем, 3D Друк воска, тощо), він дає складові компоненти справді високої вірності.
Крікси-соль-снаряди доставляють найтонший контроль над обробкою поверхні та геометрією в будь-якому процесі лиття металу, Увімкнення майже мережі виробництва сплавів, починаючи від нержавіючих сталей до супершлоїв та титану.
З нетерпінням чекає, Процес стає ще розумнішим. Комп'ютерне моделювання (моделі заповнення форм і затвердіння) використовується регулярно для оптимізації конструкції воріт і товщини корпусу.
Робототехніка та автоматизовані машини для виготовлення корпусів прискорюють цикли покриття. Розширений НК (3D КТ, автоматизована оптична метрологія) додатково забезпечте цілісність лиття.
Екологічні покращення (відновлення сполучного, вологе чищення) також інтегруються.
Підсумовуючи, кремнеземно-зольне лиття за виплавленими моделями позиціонується для використання інновацій у цифровому дизайні та виробництві, зберігаючи при цьому свою основну перевагу: неперевершена точність.
Для інженерів і виробників, кремнеземно-зольне лиття — це зріла технологія, яка все ще розвивається, і продовжує визначати те, що можливо у виробництві складних металевих компонентів.
Це є ідеальним вибором для ваших виробничих потреб, якщо вам потрібна якісна Інвестиційне кастинг Silica Sol послуги.
