1. Giới thiệu
Mất sáp (sự đầu tư) casting được chọn ở đâu Hình học phức tạp, bề mặt hoàn thiện, Kiểm soát chiều chặt chẽ, và khả năng đúc hợp kim hiệu suất cao là những yêu cầu cơ bản.
Nó mở rộng các ứng dụng từ đồ trang sức và nghệ thuật đến cánh tuabin hàng không vũ trụ, cấy ghép y tế, van chính xác và các bộ phận bơm, và các bộ phận ô tô hoặc năng lượng đặc biệt.
Các biến thể của hóa học vỏ (Silica-sol, ly nước, lai), vật liệu hoa văn (sáp và nhựa đúc ở nhiệt độ thấp/trung bình/cao), và làm tan chảy bầu không khí (chân không/trơ) cho phép quá trình được điều chỉnh theo yêu cầu về độ trung thực bề mặt, phản ứng hợp kim, và tính toàn vẹn cơ học.
Đúc đầu tư là kinh tế cho mức thấp đến trung bình và một số đợt chạy có khối lượng trung bình có giá trị cao nơi thay thế (rèn, gia công từ phôi, đúc chết) không thể đáp ứng nhu cầu hình học và vật liệu kết hợp.
2. Tại sao chọn đúc sáp bị mất？
Điểm mạnh chính khiến việc đúc sáp bị mất trở nên hấp dẫn:
- Hình dạng gần lưới phức tạp - lối đi nội bộ, xương sườn mỏng, các đường cắt và các tính năng tích hợp giúp giảm việc lắp ráp và gia công.
- Bề mặt hoàn thiện và chi tiết tuyệt vời - độ nhám bề mặt đúc điển hình: vỏ silica-sol ≈ 0,6–3 µm Ra; vỏ thủy tinh nước ≈ 2,5–8 µm Ra.
- Độ chính xác kích thước - dung sai điển hình ±0,1–0,3% danh nghĩa cho nhiều bộ phận kỹ thuật; các mốc quan trọng thường được gia công.
- Tính linh hoạt của vật liệu — thép, không gỉ, hai mặt, Thép hợp kim, Superalloys cơ sở niken, Hợp kim coban, titan, hợp kim đồng và hợp kim nhôm được lựa chọn.
- Khả năng tường mỏng - độ dày thành thực tế tối thiểu nằm trong khoảng từ ~0,3–0,5 mm (trang sức) lên đến 1.0Mạnh1,5 mm cho vật đúc kỹ thuật; phần dày hơn cũng khả thi.
- Khả năng đúc hợp kim khó - với vỏ silica-sol, nấu chảy chân không/trơ và hóa học vỏ được kiểm soát, hợp kim phản ứng (titan, Siêu hợp kim Ni) khả thi.
- Độ lặp lại và kinh tế hàng loạt nhỏ - chi phí dụng cụ vừa phải (Sáp chết) và có thể được bù đắp bằng các lần chạy ngắn và NPI nhanh khi sử dụng các mẫu in.
3. Theo từng ngành - Ứng dụng của phương pháp đúc sáp bị mất
Đúc sáp bị mất được sử dụng bất cứ nơi nào hình học phức tạp, bề mặt hoàn thiện, tính linh hoạt của hợp kim và dung sai chặt chẽ mang lại hiệu suất rõ ràng hoặc lợi thế về chi phí.
Hàng không vũ trụ & Tua bin khí
Bộ phận điển hình:
cánh và cánh tuabin (bé nhỏ & cỡ trung bình), cánh dẫn hướng vòi phun, thành phần buồng đốt, vỏ hệ thống nhiên liệu, dấu ngoặc kết cấu nhỏ.
Tại sao đúc đầu tư:
khả năng tạo hình dạng cánh máy bay với thành mỏng và đường dẫn làm mát bên trong, khả năng tương thích với các siêu hợp kim niken và các biến thể hóa rắn định hướng/đơn tinh thể, và kiểm soát luyện kim rất chặt chẽ (Bao gồm thấp, cấu trúc hạt được kiểm soát).
Hợp kim phổ biến & lựa chọn vỏ:
Siêu hợp kim dựa trên Ni (Inconel, các loại René) - vỏ silica-sol bằng cách nung ở nhiệt độ cao; quy trình đơn tinh thể sử dụng lõi gốm và kiến trúc vỏ chuyên dụng.
Nấu chảy/đổ chân không và xử lý argon là tiêu chuẩn.
Quy mô sản xuất & dung sai:
khối lượng dao động từ hàng trăm đến hàng ngàn mỗi phần; các mốc quan trọng được gia công sau đúc; dung sai kích thước thường xuyên ±0,05–0,15% cho các mặt khí động học. Mục tiêu hoàn thiện bề mặt: ≈0,6–2 µm Ra (Silica-sol).
QA / ghi chú quá trình:
Chụp CT/X-quang, luyện kim đầy đủ, thử nghiệm phiếu giảm giá cơ học, thử nghiệm leo/vỡ, và thường là HIP cho các bộ phận có độ mỏi cao hoặc dễ gãy xương.
Thiết kế phải tính đến độ co ngót, vị trí cổng, và biến dạng xử lý nhiệt sau đúc.
Phát điện & Máy Turbo (Công nghiệp)
Bộ phận điển hình:
cánh tuabin hơi nước, cánh gạt nhỏ, bộ phận vòi phun, cánh bơm áp suất cao, van cho dịch vụ nhiệt độ cao.
Tại sao đúc sáp bị mất:
cần hợp kim nhiệt độ cao và đường dẫn dòng chảy định hình; đúc đầu tư cho phép khí động học gần lưới và giảm lắp ráp.
Hợp kim & vỏ sò:
Siêu hợp kim Ni và Co, một số hợp kim không gỉ/coban - Silica-sol ưa thích cho sự ổn định nhiệt; vỏ lai được sử dụng khi chi phí là mối quan tâm nhưng vẫn cần chi tiết.
Sản xuất & QA:
khối lượng trung bình đến cao trên mỗi chương trình OEM, phụ thuộc nhiều vào NDT (X quang), truy xuất nguồn gốc vật liệu và xử lý nhiệt sau đúc (giải pháp/tuổi). Tối ưu hóa hình học dựa trên dòng chảy/CFD phổ biến.
Dầu & Khí đốt / hóa dầu / Dưới đáy biển
Bộ phận điển hình:
thân van và trang trí, vỏ áp lực, Đầu nối dưới đất, phụ kiện đặc biệt, ghế van, Các thành phần bơm.
Tại sao:
chống ăn mòn, đoạn dòng chảy nội bộ phức tạp, Sản xuất nhỏ đến trung bình, và nhu cầu về hợp kim đặc biệt cho dịch vụ chua.
Hợp kim & vỏ sò:
thép không gỉ song công/siêu song công, Hợp kim gốc Ni, Cu-Ni và niken aluminit; ly nước thường được sử dụng cho vỏ van lớn hơn, Silica-sol hoặc vỏ lai cho ướt, bề mặt chi tiết. Đúc chân không được sử dụng cho các bộ phận Niken quan trọng.
Mối quan tâm về chất lượng:
yêu cầu về dịch vụ chua/NACE, Thử nghiệm thủy tĩnh, PMI, kiểm tra chụp X quang/siêu âm, và thường xử lý nhiệt sau đúc và thử nghiệm cơ học.
Đối với dưới biển, truy xuất nguồn gốc nghiêm ngặt và kiểm tra trình độ (đạp xe áp lực, kiểm tra ăn mòn) áp dụng.
Mẹo thiết kế:
đảm bảo đủ cổng cho các điểm nóng, chỉ định phụ cấp gia công mặt niêm phong, và xác định trước các tiêu chí chấp nhận độ xốp (thường <0.5 % thể tích cho các thành phần áp suất).
Thuộc về y học & nha khoa (Cấy ghép & Dụng cụ)
Bộ phận điển hình:
thân cây chỉnh hình, cốc, mão răng/cầu răng (về mặt lịch sử), linh kiện dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép dành riêng cho bệnh nhân.
Tại sao:
hợp kim tương thích sinh học (Ti-6Al-4V, Đồng cr) yêu cầu hình học chính xác, bề mặt hoàn thiện, và đôi khi là các bề mặt xốp hoặc có kết cấu để tích hợp xương - các tính năng mà vật đúc nguyên khối có thể tạo ra mà không cần gia công rộng rãi.
Hợp kim & vỏ sò:
Silica-sol vỏ có lớp phủ đầu tiên zircon/alumina cho titan và hợp kim phản ứng; bắt buộc phải nấu chảy/đổ chân không hoặc trơ đối với titan.
quy định & QA:
ISO / FDA / áp dụng tiêu chuẩn thiết bị y tế - truy xuất nguồn gốc đầy đủ, xử lý vô trùng, thử nghiệm cơ học và ăn mòn rộng rãi, và kiểm soát hoàn thiện bề mặt.
HIP thường được sử dụng để loại bỏ các khuyết tật bên trong của cấy ghép.
Quy mô sản xuất:
từ các bộ phận riêng biệt tùy chỉnh (bệnh nhân cụ thể) đến hàng ngàn cho cấy ghép tiêu chuẩn; dung sai và độ hoàn thiện bề mặt được quy định chặt chẽ (mặt niêm phong được gia công khi cần thiết).
Hàng hải & Đóng tàu
Bộ phận điển hình:
cánh quạt, vỏ lọc, nón cánh quạt, Bộ phận bơm, phụ kiện nước biển và thân van.
Tại sao:
hợp kim gốc đồng (đồng, Nab, Với chúng tôi) và đúc không gỉ chống ăn mòn nước biển; đúc chảy tạo ra các bề mặt ướt mịn và hình học tích hợp giúp giảm hiện tượng xâm thực và lực cản.
Hợp kim & vỏ sò:
đồng, Với chúng tôi, bàn ủi không gỉ và dễ uốn; ly nước vỏ thường dùng cho các bộ phận lớn hơn, với lớp sơn đầu tiên đẹp đẽ (zircon) cho các khu vực ẩm ướt khi cần thiết.
Chất lượng & thử nghiệm:
kiểm tra cân bằng cho các bộ phận quay, thử nghiệm thủy tĩnh và áp suất cho nhà ở, và thử nghiệm ăn mòn cho dịch vụ lâu dài.
Bề mặt hoàn thiện và cân bằng kích thước (dung sai hết) rất quan trọng đối với cánh quạt.
Máy bơm, Van & Thiết bị xử lý chất lỏng
Bộ phận điển hình:
cuộn, cánh quạt, thân van và trang trí, giai đoạn bơm riêng biệt.
Tại sao:
Các kênh nội bộ phức tạp, bề mặt niêm phong chặt chẽ, và các hợp kim chống ăn mòn/ăn mòn dành cho chất lỏng có tính ăn mòn. Đúc đầu tư làm giảm số lượng bộ phận bằng cách kết hợp các tính năng.
Hợp kim & vỏ sò:
thép không gỉ (316/317), hai mặt, đồng, Hợp kim NI; ly nước hoặc vỏ lai tùy thuộc vào yêu cầu hoàn thiện bề mặt.
Sản xuất & QA:
chụp X quang thường quy hoặc thuốc nhuộm thẩm thấu, kiểm tra kích thước cho các mặt bịt kín, kiểm tra độ cứng, và kiểm tra dòng chảy nếu có. Thiết kế để gia công các mốc và gating là cần thiết.
ô tô (Đặc sản & Bộ phận hiệu suất)
Bộ phận điển hình:
Bộ phận tăng áp, vỏ hộp số nhỏ, thành phần khí thải, khung đặc biệt và các bộ phận trọng lượng nhẹ khối lượng thấp.
Tại sao:
cho phép các hình dạng tích hợp phức tạp trong các kim loại không phù hợp để đúc khuôn hoặc trong đó việc đúc cộng với gia công đánh bại gia công từ vật rắn đối với các hình dạng phức tạp.
Cũng được sử dụng cho loạt nhỏ và tạo mẫu thông qua các mẫu in.
Hợp kim & vỏ sò:
hợp kim nhôm cho nhà ở (thủy tinh hoặc silica-sol tùy theo chi tiết), hợp kim không gỉ hoặc Ni cho các bộ phận xả và hiệu suất.
Sản xuất & kinh tế:
khối lượng thấp hơn so với quy trình ô tô đại chúng; đúc đầu tư được sử dụng khi hình dạng/chức năng phù hợp với chi phí trên mỗi bộ phận. Việc sử dụng nhựa đúc giúp tăng tốc độ NPI.
Điện tử, Điện & Linh kiện RF
Bộ phận điển hình:
Linh kiện ống dẫn sóng RF, vỏ che chắn, đầu nối, bộ phận quản lý nhiệt.
Tại sao:
vỏ dẫn điện gần lưới có vây tích hợp, hình học có độ chính xác cao cho hiệu suất hoặc làm mát RF. Hợp kim nhôm và đồng thường được sử dụng.
Hợp kim & vỏ sò:
đồng, nhôm; ly nước vỏ cho những mảnh lớn hơn, silica-sol cho các tính năng tốt.
Ghi chú thiết kế:
kiểm soát dung sai kích thước cho phù hợp RF, lập kế hoạch cho phép gia công cho các đầu nối và bề mặt tiếp xúc với các bộ phận khác.
Trang sức, trang trí & Đúc nghệ thuật nhỏ
Bộ phận điển hình:
nhẫn, mặt dây chuyền, tác phẩm điêu khắc, yếu tố trang trí nhỏ.
Tại sao:
lost-wax có nguồn gốc từ đây - khả năng tái tạo kết cấu mịn và hình thức phức tạp chưa từng có; chi phí dụng cụ thấp cho công việc riêng biệt.
Nguyên vật liệu & vỏ sò:
vàng, bạc, đồng; sáp nhiệt độ thấp và Silica-sol hoặc chất tẩy rửa chuyên dụng để chụp chi tiết.
Chất lượng & hoàn thành:
bề mặt hoàn thiện ngay sau khi lắc thường rất xuất sắc (có thể đánh bóng gương); lao động hoàn thiện (đánh bóng, mạ) vẫn là một phần chi phí. Các bức tường tối thiểu có thể <0.5 mm cho đồ trang sức.
Nghiên cứu, tạo nguyên mẫu & Thiết kế được kích hoạt bổ sung
Bộ phận điển hình:
nguyên mẫu, lõi phức tạp/kênh nội bộ được in, phần cứng riêng biệt một lần.
Tại sao:
3Nhựa đúc được in chữ D và lõi gốm in giúp loại bỏ chi phí dụng cụ và cho phép lặp lại nhanh chóng; đúc đầu tư chuyển sự phức tạp được in thành kim loại.
Hợp kim & vỏ sò:
bất kỳ hợp kim tương thích nào tùy thuộc vào ứng dụng; vỏ lai thường được sử dụng để kiểm soát chi phí và chi tiết.
quay vòng & tỉ lệ:
lý tưởng cho khối lượng thấp — từ đơn đến hàng trăm — và cho các hình dạng không thể thực hiện được bằng dụng cụ truyền thống.
Hướng dẫn thực hành liên ngành
- Lựa chọn vỏ: sử dụng Silica-sol cho độ trung thực bề mặt cao nhất, khả năng tương thích chân không và hợp kim phản ứng/nhiệt độ cao (hàng không vũ trụ, thuộc về y học, Superalloys);
sử dụng ly nước cho kinh tế, vỏ chắc chắn trong các ứng dụng thép/sắt/hàng hải;
nhận nuôi lai vỏ sò (mặt silic-sol/zircon + dự phòng bằng thủy tinh) khi bạn cần độ bóng bề mặt tốt nhưng muốn chi phí vỏ thấp hơn và khả năng xử lý mạnh mẽ hơn. - Kiểm soát độ xốp: xác định sớm tiêu chí chấp nhận độ xốp.
Đối với các bộ phận chịu mỏi hoặc chịu áp lực cần phải đổ chân không, vắt kiệt, hoặc HIP và chỉ định mức độ chấp nhận CT/X-quang; mục tiêu <0.5 thể tích % cho các thành phần quan trọng nếu có thể. - mốc quan trọng & gia công: luôn xác định các mốc chuẩn chính xác và các bề mặt được gia công trong RFQ để việc đo và nâng tránh các khu vực quan trọng.
Mong đợi dung sai đúc điển hình của ±0,1–0,3% và gia công để làm kín các bề mặt hoặc vòng bi. - Kỳ vọng hoàn thiện bề mặt: Silica-sol ~0,6–3 µm Ra; ly nước ~2,5–8 µm Ra - xử lý hậu kỳ (gia công, đánh bóng, mài) sử dụng khi cần thiết.
- Kích thước phần & khối: đúc đầu tư thường bao gồm từ gram (trang sức) lên tới hàng chục kg (cánh quạt/van công nghiệp); Có thể sử dụng các bộ phận rất lớn nhưng có thể thiên về vỏ thủy tinh nước và các bản dựng theo giai đoạn.
- Sự hợp tác: tham gia sớm với xưởng đúc (cho gating, thiết kế cho khả năng đúc, lựa chọn vật liệu và kế hoạch QA) giảm sự lặp lại và tăng tốc độ chuyên môn.
4. Các xu hướng mới nổi mở rộng hoặc thay đổi không gian ứng dụng
- Sản xuất bồi đắp cho các mẫu và lõi: Nhựa đúc được in SLA/DLP và lõi gốm phun chất kết dính giúp loại bỏ dụng cụ trong nhiều lần chạy và cho phép thực hiện các hình học trước đây không thể thực hiện được (làm mát phù hợp tích hợp, lối đi nội bộ phức tạp).
Điều này mở rộng việc đúc đầu tư vào nguyên mẫu quay nhanh và các bộ phận phức tạp khối lượng thấp. - Hệ thống vỏ lai & vật liệu chịu lửa tiên tiến: áo khoác bên trong được thiết kế riêng (zircon, nhôm) cải thiện khả năng tương thích với các hợp kim phản ứng trong khi lớp phủ bên ngoài giảm chi phí.
- Tích hợp với mô phỏng & QA kỹ thuật số: mô phỏng hóa rắn (MAGMA, Procast), Lập bản đồ độ xốp dựa trên CT và học máy để kiểm soát quy trình giúp giảm chu kỳ thử nghiệm và tăng năng suất lần đầu.
- Cải tiến công nghệ tan chảy và khử khí: nóng chảy cảm ứng chân không, quá trình khử khí và lọc argon làm giảm tạp chất và độ xốp—mở ra những ứng dụng mới trong các bộ phận quan trọng.
- Thực hành bền vững: tỷ lệ thu hồi sáp cao hơn, tái chế bùn, phục hồi năng lượng khi kiệt sức, và sử dụng nhiều hơn kim loại tái chế trong các hợp kim phù hợp.
5. Phần kết luận
Đúc sáp mất vẫn là một phương pháp sản xuất độc đáo và được sử dụng rộng rãi vì nó kết hợp sự tự do về hình học, chất lượng bề mặt cao và tính linh hoạt của hợp kim.
Các ứng dụng của nó tập trung vào nơi những thuộc tính đó mang lại nhiều giá trị nhất: các thành phần tuabin hàng không và năng lượng, cấy ghép y tế, van và máy bơm chính xác, phần cứng hàng hải và dưới biển, đồ trang sức và nghệ thuật, và linh kiện ô tô chuyên dụng.
Các công nghệ mới hơn—đặc biệt là sản xuất mẫu bồi đắp và hệ thống vỏ tiên tiến—đang mở rộng phạm vi ứng dụng khả thi, rút ngắn chu kỳ phát triển và cải thiện tính bền vững.
Đối với bất kỳ ứng dụng quan trọng nào, kết quả chiến thắng đều phụ thuộc vào sự cộng tác sớm của xưởng đúc, kiểm soát quy trình nghiêm ngặt, và sự kết hợp của hợp kim, shell và QA theo yêu cầu dịch vụ của bộ phận.
Câu hỏi thường gặp
Đúc đầu tư có thể tạo ra các bộ phận rất lớn?
Có - với kiến trúc và cách xử lý shell phù hợp, đúc đầu tư lớn (>20–30 kg) khả thi, mặc dù vỏ thủy tinh nước và các công trình dàn dựng thường được sử dụng.
Cho rất lớn, đúc các bộ phận đơn giản bằng cát hoặc đúc khuôn cố định có thể tiết kiệm hơn.
Phạm vi âm lượng nào phù hợp nhất với sáp bị mất?
Đúc mẫu đầu tư là kinh tế từ nguyên mẫu một lần cho đến khối lượng trung bình (hàng trăm → hàng chục nghìn).
Đối với khối lượng rất lớn các hình dạng đơn giản, đúc chết, dập hoặc rèn thường thắng.
Khi nào tôi cần HIP?
Chỉ định HIP cho tình trạng mệt mỏi nghiêm trọng, các bộ phận chịu áp lực hoặc hàng không vũ trụ nơi độ xốp co ngót bên trong phải được giảm thiểu. HIP cải thiện đáng kể tuổi thọ mỏi và độ bền gãy xương bằng cách đóng các khoảng trống bên trong.
Nên chọn hệ thống vỏ nào cho titan?
Sử dụng Silica-sol (Silica keo) lớp phủ bên trong và chân không/trơ nóng chảy/đổ; vỏ thủy tinh nói chung không phù hợp với titan nếu không có biện pháp ngăn chặn rộng rãi.
Các tính năng diễn viên đầu tư có thể tốt đến mức nào?
Với vỏ silica-sol và các mẫu sáp/nhựa mịn, bạn có thể đạt được các tính năng <0.5 mm, nhưng để đảm bảo độ chắc chắn về mặt kỹ thuật, mức tối thiểu thận trọng là ~ 1,0 mm là điển hình trừ khi bằng chứng từ nguyên mẫu hỗ trợ các tính năng nhỏ hơn.
