Quá trình đúc sáp bị mất

1. Giới thiệu

Mất sáp (sự đầu tư) vật đúc chuyển đổi các mẫu hiến tế chính xác—theo truyền thống bằng sáp—thành các bộ phận kim loại thông qua lớp vỏ gốm.

Điểm mạnh cốt lõi của nó là: Hoàn thiện bề mặt tuyệt vời, Độ chính xác chiều cao, và khả năng đúc các hình dạng phức tạp và hợp kim hiệu suất cao.

Các biến thể của quy trình (lớp sáp, hóa học vỏ và phương pháp cốt lõi) hãy để các kỹ sư đánh đổi giữa chi phí và độ trung thực và chọn con đường phù hợp với thép không gỉ, hợp kim đồng, bàn ủi, và - với các biện pháp phòng ngừa đặc biệt - siêu hợp kim titan và niken.

2. Quá trình đúc sáp bị mất

Trình tự điển hình (cấp độ cao):

1. Mẫu: làm sáp (hoặc nhựa đúc được) mẫu(S) - một mảnh hoặc cây/bó.
2. Cuộc họp: gắn các mẫu vào các đường chạy/gating để tạo thành một cụm.
3. Đầu tư / xây dựng vỏ: lắp ráp nhúng trong bùn chất kết dính + vữa; lặp lại để xây dựng vỏ.
4. Sự chữa bệnh / khô: gel và vỏ khô một phần giữa các lớp sơn; sấy khô lần cuối.
5. Dewax: loại bỏ sáp (hơi nước hoặc tan chảy).
6. Kiệt sức / bắn: đoạn đường để đốt cháy chất hữu cơ và ổn định vỏ.
7. Đổ: nấu chảy và đổ kim loại vào vỏ đã được nung nóng trước.
8. Sự rung chuyển & dọn dẹp: loại bỏ vỏ, cắt cổng, lau dọn.
9. Post-Process: xử lý nhiệt, HÔNG (Nếu được yêu cầu), gia công, bề mặt hoàn thiện, điều tra.

3. Chất liệu hoa văn: thấp-, trung bình-, và sáp nhiệt độ cao

Ghi chú & hướng dẫn

• Chọn sáp theo kích thước từng phần, tuổi thọ dụng cụ và trình tự xây dựng/vỏ dự kiến. Sáp nhiệt độ thấp rất tốt cho các chi tiết đẹp và khối lượng thấp nhưng lại bị nhiễu trong chu kỳ dài hoặc khu vực cửa hàng ấm áp.
  Nhiệt độ trung bình là đặc điểm của quá trình đúc kỹ thuật. Sáp nhiệt độ cao (và các polyme mẫu được thiết kế) được sử dụng khi xử lý hoặc xây dựng vỏ dài có nguy cơ biến dạng.
• phụ gia hoa văn: chất làm dẻo, chất ổn định, chất cải thiện dòng chảy và chất tạo màu ảnh hưởng đến hành vi tiêm, dư lượng sáp và sự hình thành khí đốt—chỉ định các công thức đã được phê duyệt tại xưởng đúc.

4. Sản xuất hoa văn: dụng cụ, sáp tiêm, và các mẫu phụ gia

• ép phun: khuôn thép/nhôm để làm sáp - chi phí mỗi sản phẩm thấp với chất lượng bề mặt cao. Quy mô chi phí dụng cụ phụ thuộc vào độ phức tạp.
• 3D in mẫu sáp/nhựa đúc được: SLA, DLP, Máy in sáp phun vật liệu hoặc đúc được loại bỏ dụng cụ cho nguyên mẫu và hoạt động nhỏ.
  Nhựa đúc hiện đại làm sạch sáp và đạt chất lượng bề mặt sáp phun.
• Thiết kế cây xanh và cổng theo mẫu: sắp xếp các mẫu trên một đường dẫn trung tâm để rót và nạp hiệu quả; bao gồm các ống đứng hy sinh cho thức ăn co lại.
  Sử dụng mô phỏng để cân bằng cổng và cấp liệu cho các cụm lớn.

5. Hệ thống vỏ: Silica-sol, Thủy tinh, và vỏ lai

Hệ thống vỏ là biến quan trọng nhất quyết định độ trung thực của bề mặt, Điện trở nhiệt, tính thấm/thông hơi, khả năng tương thích chân không và sự phù hợp của hợp kim trong đúc sáp bị mất.

Ba gia đình thực tế được sử dụng trong các cửa hàng hiện đại:

• Silica-sol (keo-silica) vỏ sò - phí bảo hiểm, tuyến đường có độ chính xác cao.
• Thủy tinh (natri-silicat) vỏ sò - kinh tế, tuyến đường mạnh mẽ cho lớn hơn / công việc thép/sắt.
• Vỏ lai - kết hợp phạt tiền, lớp phủ bên trong kháng hóa chất (silica-sol hoặc zircon) với lớp phủ bên ngoài bằng thủy tinh để cân bằng chi phí và hiệu suất.

Vỏ silic-sol (Silica keo)

Nó là gì và nó hoạt động như thế nào

Vỏ silic-sol sử dụng một huyền phù keo của các hạt silica dưới micron như chất kết dính.

Những chiếc áo khoác đầu tiên (rửa rất tốt) sử dụng keo để mang vữa siêu mịn ghi lại chi tiết; các lớp phủ tiếp theo tạo độ dày và được củng cố bằng cách sấy khô và nung ở nhiệt độ cao (thiêu kết) tạo ra dày đặc, vỏ chắc chắn.

Đặc điểm chính:

• Độ trung thực bề mặt: tốt nhất hiện có — as-cast Ra phổ biến ~0,6–3 µm với nước rửa tốt.
• Ổn định nhiệt / bắn: vỏ có thể được hợp nhất tại 600Mạnh1.000 ° C. (thực hành cửa hàng thay đổi với vữa). Nung ở nhiệt độ cao làm tăng độ bền của vỏ và khả năng chống sốc nhiệt.
• Khả năng tương thích chân không/trơ:xuất sắc - vỏ silica-sol tương thích với các chất đổ chân không và khí trơ và là sự lựa chọn thông thường cho titan, siêu hợp kim niken và coban.
• Kiểm soát độ thấm: có thể được điều chỉnh bằng cách phân loại vữa và nung để tạo ra sự thông gió có kiểm soát cho các sản phẩm có giá trị cao, vật đúc chặt chẽ.
• Độ nhạy ô nhiễm:cao - độ ổn định của keo bị đảo lộn do nhiễm ion (muối, tiền phạt kim loại) và chất hữu cơ; bùn và độ sạch của nhà máy là rất quan trọng.
• Vữa lớp đầu tiên điển hình: silica nung chảy dưới 10 µm, zircon hoặc zirconia cho giao diện phản ứng.
• Trường hợp sử dụng điển hình: linh kiện tuabin hàng không vũ trụ, Superalloys, titan đổ chân không, cấy ghép y tế, các bộ phận nhỏ chính xác.

Vỏ thủy tinh nước (natri-silicat)

Nó là gì và nó hoạt động như thế nào

Vỏ thủy tinh nước sử dụng một nước natri (hoặc kali) dung dịch silicat như chất kết dính.

Phủ gel vào mạng lưới giống silica bằng khí CO₂ hoặc chất làm cứng hóa học (muối axit), sản xuất lớp vỏ gốm cứng khi kết hợp với vữa chịu lửa được phân loại.

Đặc điểm chính:

• Độ trung thực bề mặt: tốt cho kỹ thuật nói chung - as-cast Ra thường ~2,5–8 µm tùy thuộc vào việc rửa và trát vữa.
• Bắn: thường ổn định ở ~400–700°C; vỏ không được thiêu kết ở mức độ tương tự như hệ thống silica-sol.
• Khả năng tương thích chân không:giới hạn - không lý tưởng cho việc đổ chân không/trơ hoặc các hợp kim dễ phản ứng nhất.
• Tính thấm / trút giận: nói chung là tốt cho thép/bàn là; độ thấm có xu hướng thô hơn so với vỏ silica-sol được tối ưu hóa.
• Phương pháp bảo dưỡng:thải khí CO₂ (gel hóa nhanh chóng) hoặc chất làm cứng axit - nhanh, bộ mạnh mẽ trên sàn cửa hàng.
• Độ nhạy ô nhiễm: vừa phải - ô nhiễm ion ảnh hưởng đến quá trình đông kết và tính đồng nhất của gel nhưng thủy tinh nước thường có khả năng chịu đựng tốt hơn silica-sol.
• Vữa lớp đầu tiên điển hình: silic nung chảy mịn; zircon có thể được sử dụng để cải thiện khả năng bảo vệ bề mặt.
• Trường hợp sử dụng điển hình: thân van, Vỏ bơm, bộ phận thép/sắt lớn, phần cứng hàng hải, đúc công nghiệp nói chung.

Vỏ lai (lớp phủ bên trong silica-sol hoặc zircon + áo khoác ngoài bằng thủy tinh)

Nó là gì và nó hoạt động như thế nào

Thỏa hiệp kinh tế chung: Một áo trong cao cấp (rửa silica-sol hoặc zircon/zirconia) được áp dụng đầu tiên để nắm bắt chi tiết và tạo ra hàng rào kháng hóa chất, sau đó áo khoác ngoài bằng thủy tinh được xây dựng để cung cấp sức mạnh số lượng lớn với chi phí thấp hơn.

Đặc điểm chính:

• Độ trung thực bề mặt & rào cản hóa học: silica-sol/zircon bên trong mang lại chất lượng bề mặt gần như silica-sol và giúp ngăn ngừa phản ứng vỏ kim loại ở bề mặt kim loại.
• Trị giá & xử lý: Lớp phủ thủy tinh bên ngoài làm giảm tổng lượng sử dụng silica-sol và làm cho lớp vỏ chắc chắn hơn khi xử lý và kích thước lớn.
• Khả năng tương thích chân không: cải tiến so với thủy tinh nước tinh khiết (nhờ có áo khoác bên trong) nhưng vẫn không lý tưởng như vỏ silica-sol hoàn toàn - hữu ích cho nhiều hợp kim không gỉ và một số hợp kim niken nếu khí quyển nóng chảy/đổ được kiểm soát.
• Công dụng điển hình: Thân van có bề mặt ướt chất lượng cao, các bộ phận tuabin có giá trị trung bình cần có khả năng tương thích chân không, các ứng dụng mà chi phí và hiệu suất phải được cân bằng.

6. Công nghệ cốt lõi

• Lõi hòa tan (lõi sáp hoặc polymer được làm để hòa tan): tạo ra các lối đi nội bộ (kênh làm mát); loại bỏ bằng nước nóng hoặc dung môi.
• Lõi gốm nung bằng chất kết dính (Silica, nhôm, zircon): ổn định ở nhiệt độ cao đối với siêu hợp kim; yêu cầu khả năng tương thích shell-core.
• 3Lõi in D: Lõi gốm phản lực kết dính hoặc SLA cho phép tạo ra các hình học bên trong phức tạp mà không cần dụng cụ.

Thiết kế cho lõi phải xem xét hỗ trợ lõi, trút giận, giãn nở nhiệt và tương thích hóa học với kim loại nóng chảy.

7. Sương, kiệt sức & bắn đạn pháo - lịch trình thực tế và điểm kiểm soát

Sương

• Sáp hấp/nồi hấp: phổ biến cho cây sáp thông thường. Nhiệt độ bề mặt điển hình 100–120 °C; chu kỳ vài phút đến vài giờ tùy thuộc vào khối lượng sáp và kích thước cây.
• Sáp nhiệt / dung môi tan chảy: được sử dụng cho một số polyme—sử dụng khả năng thu hồi và kiểm soát dung môi.

Kiệt sức / lịch trình kiệt sức (ví dụ kỹ thuật điển hình)

• Đoạn đường nối: tăng tốc đến 100–200 °C để loại bỏ độ ẩm/cặn sáp (Khuyến nghị 3–5 °C/phút đối với vỏ dày để tránh phồng rộp do hơi nước).
• Giữ 1: 150Mùi250 ° C. (1–4 giờ) để loại bỏ các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi thấp.
• Đoạn đường nối 2: ~3 °C/phút đến 350–500 °C.
• Giữ lần cuối: 4–8 giờ ở 350–700 °C tùy thuộc vào hệ vỏ và hợp kim. Vỏ silic-sol có thể được nung tới 600–1000 °C để thiêu kết/tăng cường độ; vỏ thủy tinh thường ổn định ở 400–700 °C.
• Điều khiển phím: tốc độ tăng tốc, lượng oxy sẵn có (tránh quá trình oxy hóa quá mức cho vỏ kim loại phản ứng), và loại bỏ hoàn toàn các chất hữu cơ để tránh thoát khí trong quá trình đổ.

Vỏ làm nóng trước khi đổ: vỏ được làm nóng trước ở nhiệt độ 200–800 °C tùy thuộc vào hợp kim để giảm thiểu sốc nhiệt và cải thiện dòng chảy kim loại; ví dụ., đổ không gỉ thường được làm nóng trước ở nhiệt độ 200–450 ° C; siêu hợp kim yêu cầu cao hơn tùy thuộc vào vỏ.

8. Đổ: luyện tập tan chảy, tùy chọn chân không/trơ và các thông số đổ

• Lò nung chảy: cảm ứng hoặc điện trở; khử khí/lọc và thông lượng để làm sạch.
• Đối với nhiệt độ (đặc trưng):

• • Hợp kim nhôm: 650–720°C
  • Hợp kim đồng: 1000Mạnh1200 ° C.
  • Thép: 1450–1650°C
  • Siêu hợp kim niken: 1400–1600+ °C (phụ thuộc hợp kim)

• Đổ chân không và trơ: bắt buộc đối với titan và hợp kim có tính phản ứng cao; chân không làm giảm quá trình oxy hóa và phản ứng vỏ kim loại.
• Dành cho thời trang: đổ trọng lực so với gáo đổ từ đáy so với hỗ trợ chân không - chọn để giảm thiểu nhiễu loạn và khí cuốn theo. Sử dụng các bộ lọc trong cổng để kiểm soát sự bao gồm.

9. Vật liệu thường được đúc & cân nhắc đặc biệt

• Thép không gỉ (300/400, hai mặt): tốt với cả ly nước & Silica-sol; kiểm soát tính thấm của vỏ và làm nóng trước lần cuối.
• Cacbon & thép hợp kim thấp, sắt dễ uốn: rất phù hợp với vỏ thủy tinh; theo dõi sự co giãn và xói mòn vỏ ở năng lượng đổ cao.
• Hợp kim đồng (đồng, Với chúng tôi): chung; kiểm soát quá nhiệt để tránh rửa vỏ.
• Hợp kim nhôm: có thể nhưng thường rẻ hơn bằng các phương pháp đúc khác; đảm bảo thông gió/thấm.
• Titan & Bạn hợp kim: phản ứng - thích vỏ silica-sol, lớp phủ đầu tiên bằng zircon/alumina, chân không tan chảy, và bầu khí quyển trơ. Tránh sử dụng thủy tinh nước trừ khi sử dụng lớp phủ chắn và bộ điều khiển chuyên dụng.
• Niken & siêu hợp kim coban: sử dụng vỏ silica-sol, nung nhiệt độ cao và xử lý chân không/trơ khi cần thiết.

10. chiều điển hình, khả năng bề mặt và dung sai

• Dung sai kích thước (diễn viên điển hình): ±0,1–0,3% kích thước danh nghĩa (ví dụ., ±0,1–0,3 mm trên 100 tính năng mm).
• Bề mặt hoàn thiện (Ra như diễn viên): silica-sol ~0,6–3,2 µm; ly nước ~2,5–8 µm.
• Phụ cấp co ngót tuyến tính: ~1,2–1,8% (hợp kim & xưởng đúc xác định chính xác).
• Độ dày tường thực tế tối thiểu: đồ trang sức/bộ phận vi mô: <0.5 mm; bộ phận kỹ thuật: 1.0–1,5 mm điển hình; kết cấu phần dày hơn phổ biến.
• Độ lặp lại: thực hành đúc tốt mang lại hiệu quả từ 0,05–0,15% chạy liên tục trên các mốc quan trọng.

11. Khiếm khuyết thường gặp, nguyên nhân gốc rễ và cách khắc phục

12. Quá trình sau đúc

• Sự rung chuyển & loại bỏ gốm: phương pháp cơ học hoặc hóa học.
• Xử lý nhiệt: Điều trị giải pháp, Lão hóa (T6), ủ - phụ thuộc vào hợp kim. Nhiệt độ giải pháp điển hình: Hợp kim Al ~520–540 °C; thép cao hơn.
• Nóng isostatic nhấn (HÔNG): giảm độ xốp co ngót bên trong cho các bộ phận nhạy cảm với mỏi; Chu trình HIP điển hình phụ thuộc vào hợp kim (ví dụ., 100–200 MPa và 450–900 °C).
• Gia công & hoàn thiện: lỗ khoan quan trọng, bề mặt niêm phong được gia công đến dung sai; đánh bóng, thụ động hoặc lớp phủ được áp dụng theo yêu cầu.
• NDT & thử nghiệm: thủy tĩnh, áp lực , kiểm tra rò rỉ, X-quang/CT, siêu âm, chất thấm thuốc nhuộm, kiểm tra cơ khí theo thông số kỹ thuật.

13. Kiểm soát quá trình, điều tra & trình độ chuyên môn

• Chỉ số QC cửa hàng: chất rắn bùn, Độ nhớt, thời gian gel, đường cong lò nướng, nhật ký sáp, biểu đồ đoạn đường kiệt sức, làm tan chảy các bản ghi hóa học và khử khí.
• Phiếu giảm giá mẫu: độ bền kéo, độ cứng & phiếu giảm giá luyện kim đúc trong cổng cho cấu trúc vi mô đại diện và tính chất cơ học.
• lấy mẫu NDT: chụp X quang và quét CT cho các thành phần quan trọng; xác định mức độ chấp nhận cho độ xốp (vol% hoặc kích thước lỗi tối đa).
• Kiểm soát quá trình thống kê (SPC): áp dụng cho các đầu vào quan trọng (rửa chất rắn, Độ dày vỏ, làm tan chảy hydro) và đầu ra (biến đổi chiều, số lượng độ xốp).

14. Những quan niệm sai lầm phổ biến & Làm rõ

“Đúc sáp bị mất chỉ dành cho các bộ phận có độ chính xác cao”

SAI. Đúc sáp bị mất bằng thủy tinh nước tiết kiệm chi phí cho các bộ phận có độ chính xác trung bình (± 0,3 Ném0,5 mm) - 40% của ô tô bị mất sáp đúc sử dụng biến thể này.

“Sáp nhiệt độ thấp kém hơn sáp nhiệt độ trung bình”

Phụ thuộc vào ngữ cảnh. Sáp nhiệt độ thấp rẻ hơn và phù hợp với độ chính xác thấp, Các bộ phận khối lượng lớn (ví dụ., phần cứng) - sáp ở nhiệt độ trung bình chỉ cần thiết cho dung sai chặt chẽ hơn.

“Silica Sol Luôn Tốt Hơn Nước Thủy Tinh”

SAI. Thủy tinh nước rẻ hơn và nhanh hơn 50–70% cho các ứng dụng có độ chính xác trung bình - silica sol chỉ phù hợp cho các bộ phận hàng không vũ trụ/y tế yêu cầu dung sai ± 0,1 mm.

“Đúc sáp bị mất có tỷ lệ phế liệu cao”

SAI. Đúc sáp bị mất silica sol có tỷ lệ phế liệu từ 2–5% (có thể so sánh với đúc chết) — ly nước có 5–10% (vẫn thấp hơn so với đúc cát 10–15%).

“In 3D làm cho vật liệu đúc sáp bị thất lạc”

SAI. AM lý tưởng cho nguyên mẫu/khối lượng thấp, nhưng quá trình đúc sáp bị mất sẽ rẻ hơn 5–10 lần đối với khối lượng từ trung bình đến cao (>1,000 các bộ phận) và xử lý các phần lớn hơn (lên đến 500 kg).

15. Phần kết luận

Quá trình đúc sáp bị mất vẫn là một phương pháp hàng đầu để sản xuất phức tạp, thành phần kim loại có độ chính xác cao.

Khi bạn ghép nối bên phải chất liệu hoa văn, hóa học vỏ Và thực hành tan chảy/khí quyển với sự kiểm soát quá trình có kỷ luật, quá trình đúc sáp bị mất tạo ra các bộ phận khó hoặc không thể thực hiện được bằng các phương pháp khác.

Những cải tiến hiện đại (3Mẫu in chữ D, vỏ lai, đổ chân không và HIP) mở rộng quy trình sang các hợp kim và ứng dụng mới - nhưng chúng cũng đặt ra yêu cầu về thông số kỹ thuật cẩn thận, dùng thử và đảm bảo chất lượng.

 

Câu hỏi thường gặp

Nên chọn hệ thống vỏ nào cho titan?

Silica-sol (với lớp phủ đầu tiên bằng zircon/alumina) + nóng chảy và đổ chân không/trơ. Thủy tinh nước nói chung là không phù hợp nếu không có biện pháp rào cản rộng rãi.

Các tính năng có thể tốt như thế nào khi đúc bằng sáp bị mất?

Đặc trưng <0.5 mm là có thể (đồ trang sức/độ chính xác); trong các bộ phận kỹ thuật nhằm mục đích ≥1 mm về độ bền trừ khi được chứng minh bằng thử nghiệm.

Bề mặt hoàn thiện điển hình mà tôi có thể mong đợi?

Silica-sol: ~0,6–3,2 µm Ra; ly nước: ~2,5–8 µm Ra. Rửa sạch và đánh bóng khuôn sáp cải thiện độ hoàn thiện.

Khi nào nên sử dụng HIP?

Đối với mệt mỏi nghiêm trọng, chứa áp lực, hoặc các bộ phận hàng không vũ trụ nơi độ xốp bên trong phải được giảm thiểu - HIP có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ mỏi.

Tôi có thể sử dụng mẫu in 3D thay vì dụng cụ làm bằng sáp không?

Đúng - nhựa đúc được và sáp in giúp giảm thời gian và chi phí gia công đối với nguyên mẫu/khối lượng thấp. Đảm bảo các đặc tính của nhựa sương và khả năng tương thích của vỏ được xác nhận.