1. Giới thiệu
Mất sáp (sự đầu tư) vật đúc được đánh giá cao về khả năng tái tạo chi tiết đẹp, phần mỏng và hình học phức tạp với bề mặt hoàn thiện tuyệt vời và dung sai tương đối chặt chẽ.
Để đạt được kết quả nhất quán không chỉ là về hình học hoặc cài đặt máy - về cơ bản nó là vấn đề về vật liệu.
Hỗn hợp sáp, hóa học đầu tư, cốt liệu chịu lửa, thành phần cốt lõi, hóa học nồi nấu kim loại và hợp kim đều tương tác nhiệt, về mặt hóa học và cơ học trong quá trình sáp, kiệt sức và phun kim loại.
Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng bước là sự khác biệt giữa quy trình sản xuất năng suất cao và quy trình làm lại nhiều lần.
2. Tổng quan về quy trình đúc sáp bị mất
Các giai đoạn chính và các yếu tố vật chất cơ bản có liên quan:
- tạo mẫu (sáp) - sáp hoa văn hoặc nhựa nhiệt dẻo đúc phun; hệ thống gating/sáp.
- Cuộc họp & cổng - que sáp (giả mạo), tấm cơ sở.
- Xây dựng vỏ (sự đầu tư) - bùn (chất kết dính + vật liệu chịu lửa tốt), lớp phủ vữa/tổng hợp.
- Sấy khô / sương - loại bỏ bằng hơi nước/nồi hấp hoặc sấy mẫu hữu cơ.
- Kiệt sức / thiêu kết vỏ - đường dốc được kiểm soát để oxy hóa/đốt cháy các chất hữu cơ còn sót lại và nung kết vỏ đến độ bền yêu cầu.
- tan chảy & đổ - vật liệu nồi nấu cộng với không khí (không khí/trơ/chân không) và hệ thống rót (trọng lực / ly tâm / chân không).
- làm mát & loại bỏ vỏ - loại bỏ vỏ cơ học hoặc hóa học; hoàn thiện.
Mỗi giai đoạn sử dụng các loại vật liệu khác nhau được tối ưu hóa cho nhiệt độ, hoá học, và tải trọng cơ học ở giai đoạn đó.
3. Sáp & vật liệu hoa văn
Chức năng: mang hình học, xác định bề mặt hoàn thiện, và cung cấp khả năng mở rộng có thể dự đoán được trong quá trình xây dựng vỏ.
Sáp thông thường / họ vật liệu hoa văn
| Vật liệu / Gia đình | Thành phần điển hình | sự tan chảy điển hình / phạm vi làm mềm (°C) | Độ co tuyến tính điển hình (như sản xuất) | Tro dư điển hình sau khi đốt cháy | Sử dụng tốt nhất / ghi chú |
| Sáp tiêm giàu parafin | Paraffin + sửa đổi nhỏ | 45Mạnh70 ° C. | ~0,2–0,5% | 0.05–0,2% trọng lượng | Chi phí thấp, kết thúc tốt; giòn nếu nguyên chất - thường được pha trộn. |
| Hỗn hợp sáp vi tinh thể | Sáp vi tinh thể + parafin + máy buộc chặt | 60–95°C | ~0,1–0,3% | .10,1% khối lượng (nếu được pha chế có hàm lượng tro thấp) | Cải thiện độ dẻo dai và sự gắn kết; ưu tiên cho các tổ hợp phức tạp. |
| sáp hoa văn (hỗn hợp thiết kế) | Paraffin + vi tinh thể + polyme (Thể dục, EVA) + chất ổn định | 55–95°C | ~0,10–0,35% | .050,05–0,1% trọng lượng | Sáp đúc tiêu chuẩn: dòng chảy điều chỉnh, co lại và tro. |
Sáp ong / hỗn hợp sáp tự nhiên |
Sáp ong + sửa đổi | 60–65°C (sáp ong) | ~0,2–0,6% | .10,1–0,3% | Độ bóng bề mặt tốt; được sử dụng trong các bộ phận nhỏ/thủ công; tro biến đổi. |
| Mẫu nhựa nhiệt dẻo nóng chảy | Chất đàn hồi nhiệt dẻo / polyolefin | 120Mùi200 ° C. (tùy thuộc vào polyme) | biến | tro rất thấp nếu polyme cháy sạch | Dùng cho các mẫu đặc biệt; leo xử lý thấp hơn nhưng yêu cầu năng lượng sương cao hơn. |
| 3Nhựa đúc được in chữ D (SLA/DLP) | Nhựa photopolymer được tạo ra để đốt cháy | chuyển tiếp thủy tinh ~50–120 °C; phân hủy 200–600 °C | phụ thuộc vào nhựa; thường ~0,2–0,5% | 0.1–0,5% (phụ thuộc nhựa) | Tự do hình học tuyệt vời; yêu cầu các quy trình tẩy sáp/đốt nghiêm ngặt để tránh cặn. |
Các thuộc tính chính và tại sao chúng quan trọng
- Khả năng chảy để tiêm: ảnh hưởng đến chất lượng điền và cổng.
- co ngót & giãn nở nhiệt: phải phù hợp với đặc điểm mở rộng đầu tư để tránh nứt vỏ hoặc lỗi kích thước.
- Hàm lượng tro: lượng carbon/tro giữ lại thấp khi đốt cháy làm giảm phản ứng vỏ kim loại.
- Sức mạnh & Mệt mỏi: các mẫu phải tồn tại khi xử lý và xoay vỏ mà không bị biến dạng.
Những con số thực tế & ghi chú
- Độ co rút phun sáp điển hình: ~0,1–0,4% tuyến tính tùy thuộc vào sáp và kiểm soát nhiệt độ.
- Sử dụng ít tro công thức dành cho đồ trang sức có độ chính xác cao và hợp kim phản ứng.
4. Sự đầu tư (vật liệu chịu lửa) hệ thống - loại và tiêu chí lựa chọn
Đầu tư = chất kết dính + bột chịu lửa. Sự lựa chọn được thúc đẩy bởi nhiệt độ rót kim loại tối đa, yêu cầu hoàn thiện bề mặt, kiểm soát giãn nở nhiệt, và khả năng chống phản ứng với kim loại nóng chảy.
Các gia đình đầu tư lớn
- Đầu tư gắn kết bằng thạch cao (dựa trên thạch cao)
-
- Sử dụng: đồ trang sức và hợp kim nóng chảy thấp (vàng, bạc, thiếc) nhiệt độ đổ về đâu < ~1.000°C.
- Thuận lợi: Hoàn thiện bề mặt tuyệt vời, độ thấm thấp (tốt cho các chi tiết tốt).
- Giới hạn: độ bền kém trên ≈1.000 ° C; phân hủy và làm mềm - không phù hợp với thép hoặc hợp kim nhiệt độ cao.
- Đầu tư liên kết phốt phát (ví dụ., natri hoặc magie photphat)
-
- Sử dụng: Hợp kim nhiệt độ cao (thép không gỉ, hợp kim niken) và các ứng dụng đòi hỏi cường độ chịu lửa lớn hơn lên tới ~1.500 °C.
- Thuận lợi: cường độ nóng cao hơn, khả năng chống phản ứng và nứt kim loại tốt hơn.
- Giới hạn: độ bóng bề mặt kém hơn so với thạch cao trong một số công thức; trộn phức tạp hơn.
- silic sol / keo silica liên kết (hỗn hợp nhôm/silica)
-
- Sử dụng: các bộ phận chính xác trong phạm vi nhiệt độ rộng; thích ứng với việc bổ sung zircon hoặc alumina.
- Thuận lợi: ổn định nhiệt độ cao tốt, bề mặt hoàn thiện.
- Giới hạn: Kiểm soát sự giãn nở nhiệt và thời gian đông kết là rất quan trọng.
- Zircon / nhôm (oxit) đầu tư tăng cường
-
- Sử dụng: hợp kim phản ứng (titan, hợp kim niken nhiệt độ cao) - giảm phản ứng đầu tư kim loại.
- Thuận lợi: độ chịu lửa rất cao, khả năng phản ứng thấp với kim loại hoạt động.
- Giới hạn: chi phí cao hơn đáng kể; giảm độ bóng trong một số trường hợp.
Danh sách kiểm tra lựa chọn đầu tư
- Nhiệt độ rót tối đa (chọn đầu tư được xếp hạng trên nhiệt độ tan chảy + Biên độ an toàn).
- Bề mặt hoàn thiện mong muốn (Ra mục tiêu).
- Kết hợp giãn nở nhiệt - bù đắp để bù lại sự giãn nở của sáp và sự co rút của kim loại.
- Tính thấm & sức mạnh - để chống lại áp suất đúc và tải ly tâm/chân không.
- Phản ứng hóa học - đặc biệt đối với kim loại phản ứng (Của, Mg, Al).
5. Vữa, lớp phủ và vật liệu xây dựng vỏ
Vỏ được chế tạo bằng cách xen kẽ nước chấm Và vữa (hạt chịu lửa thô hơn). Vật liệu và kích thước hạt kiểm soát độ dày vỏ, tính thấm và độ bền cơ học.
- Bùn: chất kết dính đầu tư + vật liệu chịu lửa tốt (thường là 1–10 µm) để chà xát và tái tạo bề mặt mịn.
- Vữa: hạt silica/zicron/nhôm thô hơn (20Mạnh200) xây dựng độ dày cơ thể.
- Lớp phủ / rửa: áo khoác chuyên dụng (ví dụ., giàu alumina hoặc zircon) hành động như lớp rào cản cho các hợp kim phản ứng và để cải thiện độ mịn của mẫu hoặc giảm phản ứng đầu tư kim loại.
Lời khuyên lựa chọn
- Sử dụng một rửa rào cản zircon/nhôm dành cho titan và hợp kim phản ứng để giảm thiểu trường hợp alpha và phản ứng hóa học.
- Giới hạn kích thước hạt vữa trong lớp phủ cuối cùng để đạt được độ bóng bề mặt cần thiết.
6. Lõi và vật liệu cốt lõi (Vĩnh viễn & hòa tan)
Lõi tạo khoảng trống bên trong. công dụng đúc sáp bị mất:
- Gốm (vật liệu chịu lửa) lõi — silic, zircon, dựa trên alumina; liên kết hóa học (nhựa hoặc natri silicat) hoặc thiêu kết.
- hòa tan (muối, sáp) lõi - lõi muối được lọc sau khi đúc cho các kênh bên trong phức tạp mà lõi gốm không thể thực hiện được.
- Lõi lai — lõi gốm được bọc trong vỏ đầu tư để tồn tại khi tẩy sáp và kiệt sức.
Thuộc tính chính
- Độ bền ở nhiệt độ vỏ để tồn tại khi xử lý và kiệt sức.
- Khả năng tương thích với việc mở rộng đầu tư (phù hợp với sức mạnh xanh và hành vi thiêu kết).
- Tính thấm để cho khí thoát ra trong quá trình đổ.
7. nồi nấu kim loại, hệ thống rót & vật liệu dụng cụ
Việc lựa chọn vật liệu nấu và rót phụ thuộc vào Hóa học hợp kim, nhiệt độ nóng chảy, Và khả năng phản ứng.
Vật liệu nồi nấu thông thường
- Than chì / nồi nấu kim loại cacbon: được sử dụng rộng rãi cho đồng, đồng, thau, và nhiều hợp kim màu. Thuận lợi: Độ dẫn nhiệt tuyệt vời, rẻ.
Hạn chế: phản ứng với một số tan chảy (ví dụ., titan) và không thể được sử dụng trong môi trường oxy hóa đối với một số hợp kim. - nhôm (Al₂O₃) nồi nấu kim loại: trơ về mặt hóa học đối với nhiều hợp kim và có thể sử dụng ở nhiệt độ cao hơn.
- nồi nấu kim loại zirconia: rất chịu lửa và kháng hóa chất - được sử dụng cho các hợp kim phản ứng (nhưng đắt hơn).
- Carbide silicon (SiC)-nồi nấu có lót: khả năng chống sốc nhiệt cao; tốt cho một số nhôm nóng chảy.
- Vật liệu tổng hợp gốm-graphite Và lớp phủ nồi nấu kim loại (rào cản oxy hóa) được sử dụng để kéo dài tuổi thọ và giảm thiểu ô nhiễm.
Hệ thống đổ
- Đổ trọng lực - đơn giản nhất, được sử dụng cho đồ trang sức và khối lượng thấp.
- Đúc ly tâm - phổ biến cho đồ trang sức để buộc kim loại thành chi tiết đẹp; lưu ý sự gia tăng căng thẳng của nấm mốc và kim loại.
- Hỗ trợ chân không / đổ chân không - giảm bẫy khí và cho phép đúc kim loại phản ứng dưới áp suất giảm.
- Cảm ứng chân không nóng chảy (VIM) và nóng chảy điện cực tiêu hao chân không (CỦA CHÚNG TÔI) — dành cho các siêu hợp kim có độ tinh khiết cao và kim loại dễ phản ứng như titan.
Quan trọng: cho hợp kim phản ứng hoặc nhiệt độ cao (titan, siêu hợp kim niken), sử dụng phương pháp nấu chảy chân không hoặc khí trơ và nồi nấu kim loại/lớp phủ để ngăn ngừa ô nhiễm, và đảm bảo hệ thống rót tương thích với kim loại (ví dụ., ly tâm trong chân không).
8. Kim loại và hợp kim thường được đúc theo quá trình đầu tư
Đúc sáp bị mất có thể xử lý phổ hợp kim rộng. Danh mục tiêu biểu, điểm nóng chảy đại diện (°C) và ghi chú kỹ thuật:
Ghi chú: điểm nóng chảy được liệt kê là dành cho các nguyên tố nguyên chất hoặc phạm vi hợp kim biểu thị. Luôn sử dụng dữ liệu nóng chảy/hóa rắn do nhà sản xuất cung cấp để kiểm soát quy trình chính xác.
| loại hợp kim | Hợp kim đại diện | Khoảng. tan chảy / để lưu trữ (°C) | Ghi chú thực hành |
| Kim loại quý | Vàng (Au), Bạc (Ag), Bạch kim (Pt) | Au: 1,064°C, Ag: 962°C, Pt: 1,768°C | Trang sức & bộ phận có giá trị cao; kim loại quý yêu cầu đầu tư vào sáp và thạch cao có hàm lượng tro thấp để có độ hoàn thiện tốt; Pt cần đầu tư tạm thời rất cao hoặc nồi nấu kim loại. |
| Đồng / đồng hợp kim | Với-sn (đồng), Cu-Zn (thau), hợp kim đồng | 900–1.080°C (phụ thuộc vào hợp kim) | Tính lưu loát tốt; có thể được đúc trong các chất đầu tư phốt phát hoặc silica tiêu chuẩn; theo dõi sự hình thành oxit và cặn. |
| Nhôm hợp kim | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Sự hóa rắn nhanh chóng; cần đầu tư đặc biệt; phản ứng với cacbon/than chì ở nhiệt độ cao - sử dụng nồi nấu kim loại/lớp phủ thích hợp. |
Thép & không gỉ |
400/300 loạt không gỉ, thép công cụ | ~1.420–1.500°C (rắn/lỏng khác nhau) | Yêu cầu đầu tư phốt phát hoặc nhôm cao; nhiệt độ đổ cao hơn → cần lớp vỏ chắc chắn và bầu không khí trơ/được kiểm soát để tránh quá trình oxy hóa và phản ứng. |
| Hợp kim niken / Superalloys | Inconel, Gia đình Hastelloy | ~1.350–1.500°C+ | Nhiệt độ đổ cao và kiểm soát chặt chẽ - thường làm nóng chảy chân không hoặc không khí có kiểm soát; đầu tư vào hỗn hợp zirconia/alumina. |
| Titan & Hợp kim Ti | Ti-6Al-4V | ~1.650–1.700°C (điểm nóng chảy ≈1.668°C) | Cực kỳ phản ứng; đầu tư phải là zirconia/alumina và đúc trong chân không hoặc môi trường trơ (argon). Cần có nồi nấu/thiết bị đặc biệt; hình thành trường hợp alpha là một rủi ro. |
| Zamac / Hợp kim đúc kẽm (đầu tư hiếm hoi) | Tải | ~380–420°C | Nhiệt độ thấp; thay vào đó thường là die cast, nhưng có thể dành cho các dự án đầu tư đặc biệt. |
Quy tắc nhiệt độ đúc thực tế: Nhiệt độ rót thường 20–250°C trên chất lỏng tùy thuộc vào hợp kim và quy trình để đảm bảo lấp đầy và bù đắp sự mất nhiệt (kiểm tra bảng dữ liệu hợp kim).
9. Khí quyển đúc, phản ứng & biện pháp bảo vệ
Hợp kim phản ứng (Al, Của, Mg) và nóng chảy ở nhiệt độ cao đòi hỏi phải kiểm soát không khí và hóa học vỏ cẩn thận:
- quá trình oxy hóa: xảy ra trong không khí → màng oxit hình thành trên bề mặt nóng chảy và bị giữ lại dưới dạng tạp chất. Sử dụng bầu không khí trơ (argon) hoặc chân không tan chảy cho các hợp kim quan trọng.
- Phản ứng hóa học đầu tư kim loại: silica và các oxit khác trong đầu tư có thể phản ứng với kim loại nóng chảy tạo thành các lớp phản ứng giòn (ví dụ: vỏ alpha trên titan).
Rửa rào cản Và lớp phủ giàu zircon/alumina giảm tương tác. - Thu hồi/khử khí carbon: cacbon từ sáp/sự phân hủy đầu tư có thể chuyển thành chất nóng chảy; đốt cháy đầy đủ và hớt/lọc làm giảm ô nhiễm.
- Thu hydro (kim loại màu tan chảy): gây ra độ xốp của khí. Giảm thiểu bằng cách khử khí tan chảy (thanh lọc argon, máy khử khí quay) và giữ đầu tư khô ráo.
Các bước bảo vệ
- Sử dụng lớp phủ rào cản đối với kim loại phản ứng.
- Sử dụng khí không hoặc khí trơ hệ thống nấu chảy và đổ khi được chỉ định.
- Lọc (bộ lọc gốm) để loại bỏ tạp chất và oxit trong quá trình đổ.
- Kiểm soát độ ẩm và tránh đầu tư ướt - hơi nước nở ra nhanh chóng trong quá trình đổ và gây hư hỏng vỏ.
10. Sương, đốt cháy và làm nóng vỏ trước - vật liệu & nhiệt độ
Ba giai đoạn xử lý này loại bỏ vật liệu mẫu hữu cơ, Đốt cháy hoàn toàn chất kết dính và thiêu kết vỏ để nó có độ bền cơ học và trạng thái nhiệt cần thiết để tồn tại khi đổ.
Khả năng tương thích vật liệu (loại hình đầu tư, áo khoác rào cản, hóa học cốt lõi) và kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ là rất quan trọng - những sai sót ở đây có thể gây nứt vỏ, Độ xốp khí, phản ứng vỏ kim loại và kích thước không chính xác.
Dewaxing - phương pháp, các thông số điển hình và hướng dẫn lựa chọn
| Phương pháp | Nhiệt độ điển hình (°C) | Thời gian điển hình | Hiệu quả loại bỏ sáp điển hình | Tốt nhất cho / Khả năng tương thích | Ưu điểm / Nhược điểm |
| Hơi nước / Autoclave | 100Mạnh130 | 20–90 phút (phụ thuộc vào khối lượng & cổng) | 95–99% | Thủy tinh / vỏ silica-sol; tổ hợp lớn | Nhanh, nhẹ nhàng để vỏ; phải kiểm soát ngưng tụ & thông gió để tránh thiệt hại áp suất hơi nước |
| dung môi (hóa chất) Dewax | dung môi tắm 40–80 (phụ thuộc dung môi) | 1–4 h (cộng với việc sấy khô) | 97–99% | Bé nhỏ, vỏ trang sức phức tạp hoặc vật đúc SLA | Loại bỏ rất sạch sẽ; yêu cầu xử lý dung môi, bước sấy khô và kiểm soát môi trường |
| nhiệt (lò vi sóng) Dewax / đèn flash | 180Mạnh350 (đốt trước) | 0.5–3 giờ | 90–98% | Đầu tư nhiệt độ cao (phốt phát, nhôm) và những nơi không nên sử dụng hơi nước | Thiết bị đơn giản; phải kiểm soát đường dốc và thông gió để tránh nứt |
| Flash/kết hợp (hơi nước + kết thúc nhiệt ngắn) | hơi nước sau đó 200–300 | hơi nước 20–60 + nhiệt 0,5–2 giờ | 98–99% | Hầu hết các vỏ sản xuất | Thỏa hiệp tốt - loại bỏ số lượng lớn sáp sau đó đốt sạch cặn |
Kiệt sức (kiệt sức chất kết dính, loại bỏ hữu cơ và thiêu kết)
Mục đích: oxy hóa và loại bỏ các chất hữu cơ/tro còn sót lại, phản ứng kết dính hoàn chỉnh, cô đặc/thiêu kết vỏ đến độ bền nóng cần thiết, và ổn định kích thước vỏ.
Chiến lược kiệt sức chung (thực hành đúc):
- Đường dốc được kiểm soát từ môi trường xung quanh → 200–300 °C Tại 0.5-3°C/phút để loại bỏ các chất dễ bay hơi một cách từ từ - giữ ở đây tránh sự bốc hơi dữ dội làm hỏng vỏ.
- Tiếp tục đi đến điểm dừng trung gian (300Mạnh600 ° C.) Tại 1-5°C/phút, giữ 0,5–3 h tùy thuộc vào độ dày vỏ để đốt chất kết dính và cặn cacbon.
- Đoạn cuối cùng đến nhiệt độ thiêu kết/giữ nhiệt độ thích hợp cho việc đầu tư và hợp kim (xem bảng dưới đây) Và ngâm cho 1–4 h để đạt được độ bền của vỏ và lượng carbon dư thấp.
Sự kiệt sức được đề xuất / dải nhiệt độ thiêu kết (đặc trưng):
| Gia đình đầu tư | Sự kiệt sức điển hình / nhiệt độ thiêu kết (°C) | Ghi chú / mục tiêu |
| liên kết thạch cao (thạch cao) | ~450–750 °C | Sử dụng cho hợp kim có độ nóng chảy thấp (Kim loại quý). Tránh xa >~800 °C — thạch cao bị mất nước/yếu đi. |
| Silica-sol / Silica keo (sol không phản ứng) | 800Mạnh1000 ° C. | Tốt cho kim loại màu nói chung và một số loại thép; điều chỉnh giữ độ dày vỏ. |
| liên kết photphat | 900Mạnh1200 ° C. | Đối với thép, siêu hợp kim không gỉ và gốc Ni - mang lại độ bền nóng và độ thấm cao. |
| Zircon / đầu tư gia cố bằng alumina | 1000–1250+ °C | Đối với hợp kim phản ứng (Của) và nhiệt độ đổ cao - giảm thiểu phản ứng đầu tư kim loại. |
Làm nóng sơ bộ vỏ - nhiệt độ mục tiêu, thời gian ngâm và theo dõi
Mục tiêu: đưa vỏ về phân bố nhiệt độ ổn định gần với nhiệt độ rót sao cho (Một) Sốc nhiệt khi tiếp xúc với tan chảy được giảm thiểu, (b) vỏ được thiêu kết hoàn toàn và chắc chắn, Và (c) sự phát triển khí khi đổ là không đáng kể.
Hướng dẫn chung
- Làm nóng trước ở nhiệt độ dưới nhưng gần nhiệt độ rót - thường là giữa (cho nhiệt độ − 50 °C) Và (cho nhiệt độ − 200 °C) Tùy thuộc vào hợp kim, khối lượng vỏ và đầu tư.
- Thời gian ngâm: 30 phút → 3 h tùy thuộc vào khối lượng vỏ và độ đồng đều nhiệt cần thiết. Vỏ dày hơn cần ngâm lâu hơn.
- Tính đồng nhất: mục tiêu ±10–25°C trên bề mặt vỏ; xác minh bằng cặp nhiệt điện nhúng hoặc nhiệt kế hồng ngoại.
Bảng làm nóng vỏ được đề xuất (thực tế):
| hợp kim / gia đình | Nhiệt độ kim loại nóng chảy điển hình (°C) | Đề nghị làm nóng vỏ trước (°C) | Ngâm / giữ thời gian | Bầu không khí & ghi chú |
| Nhôm (A356, hợp kim AlSi) | 610–720°C | 300400400 ° C. | 30–90 phút | Phơi khô hoặc phơi khô N₂; đảm bảo vỏ khô hoàn toàn - nhôm phản ứng với carbon tự do ở nhiệt độ cao; giữ cho lớp vỏ bên dưới tan chảy ở mức thoải mái. |
| đồng / Đồng / Thau | 900–1.090°C | 500Mạnh700 ° C. | 30–120 phút | Air hoặc N₂ tùy theo mức đầu tư; lớp phủ rào cản làm giảm phản ứng và cải thiện độ hoàn thiện. |
| Thép không gỉ (ví dụ., 316L) | 1450Mạnh1550 ° C. | 600Mùi800 ° C. | 1–3 giờ | Sử dụng đầu tư phốt phát/nhôm; xem xét N₂/N₂-H₂ hoặc khí quyển được kiểm soát để hạn chế quá trình oxy hóa quá mức. |
Siêu hợp kim niken (Inconel 718, vân vân.) |
1350Mạnh1500 ° C. | 750Mạnh1000 ° C. | 1–4 h | Sử dụng các khoản đầu tư zircon/alumina nhiệt độ cao và nấu chảy chân không/trơ; làm nóng vỏ trước có thể đạt đến nhiệt độ đổ để cho ăn tốt nhất. |
| Titan (Ti-6Al-4V) | 1650–1750°C | 800Mạnh1000 ° C. (một số cách thực hành làm nóng trước gần hơn) | 1–4 h | Cần có môi trường chân không hoặc trơ; sử dụng chất tẩy rửa rào cản zirconia; vỏ làm nóng trước và đổ trong chân không/trơ để tránh hiện tượng alpha. |
Dưới đây là một nhỏ gọn, liên kết bảng xử lý sự cố có thể thực hiện được khiếm khuyết đúc đầu tư phổ biến ĐẾN nguyên nhân gốc rễ liên quan đến vật liệu, kiểm tra chẩn đoán, Và biện pháp thiết thực / phòng ngừa.
Sử dụng nó làm tài liệu tham khảo tại xưởng khi điều tra các lần chạy — mỗi hàng được viết để kỹ thuật viên hoặc kỹ sư xưởng đúc có thể làm theo các bước chẩn đoán và áp dụng các bản sửa lỗi một cách nhanh chóng.
Truyền thuyết nhanh:INV = đầu tư (vỏ bọc) vật liệu/chất kết dính; sáp = chất liệu hoa văn (hoặc nhựa in 3D); nồi nấu kim loại = thùng chứa/lớp lót tan chảy.
| Khuyết điểm | Triệu chứng điển hình | Nguyên nhân gốc rễ liên quan đến vật liệu | Kiểm tra chẩn đoán | Biện pháp khắc phục / phòng ngừa (nguyên vật liệu & quá trình) |
| nứt vỏ / vụ nổ vỏ | Các vết nứt xuyên tâm/tuyến tính có thể nhìn thấy trên vỏ, gãy vỏ trong quá trình đổ hoặc sáp | Độ giãn nở sáp cao so với độ giãn nở INV; đầu tư ướt; ngưng tụ bị mắc kẹt; chất kết dính không tương thích; tốc độ tăng quá nhanh | Kiểm tra độ khô của vỏ (mất khối lượng), kiểm tra nhật ký Dewax, lập bản đồ vết nứt trực quan; CT/UT sau đổ nếu nghi ngờ | Sáp tan chậm và quá trình đốt cháy tăng dần ở nhiệt độ 100–400 °C; đảm bảo lỗ thông hơi/lỗ thoát nước; chuyển sang sáp có độ giãn nở thấp tương thích; vỏ khô hoàn toàn; điều chỉnh tỷ lệ bùn/vữa; tăng độ dày vỏ hoặc thay đổi chất kết dính để tăng độ bền cơ học |
| Độ xốp của khí (lỗ phun nước, lỗ kim) | Khoảng trống hình cầu/không đều, thường ở gần bề mặt hoặc dưới bề mặt | Hydro từ đầu tư ướt; dư lượng dầu/dung môi trong sáp; sự tan chảy khử khí kém; độ ẩm trong vữa | Mặt cắt ngang, chụp X quang/X-quang để xác định vị trí lỗ chân lông; đo độ ẩm (sấy khô); kiểm tra tro; phân tích khí nóng chảy hoặc máy theo dõi oxy/hydro | Vỏ khô hoàn toàn; cải thiện sáp & khô lâu hơn; đốt cho tan chảy (máy quay argon); đổ hỗ trợ chân không; sử dụng sáp ít tro; loại bỏ vữa ướt và kiểm soát độ ẩm |
Lỗ kim bề mặt / rỗ |
Bề mặt hố nhỏ, thường trên toàn bộ bề mặt | Carbon dư mịn / phản ứng kết dính; lớp vữa/vữa cuối cùng kém; ô nhiễm đầu tư | Hình ảnh/SEM của hình thái hố; kiểm tra hàm lượng tro (mục tiêu .10,1 wt% đối với hợp kim nhạy cảm); kiểm tra kích thước hạt vữa cuối cùng | Sử dụng lớp vữa cuối cùng mịn hơn; cải thiện kiểm soát hỗn hợp bùn; kéo dài thời gian duy trì quá trình đốt cháy để giảm lượng carbon dư; sử dụng rào cản rửa (zircon/nhôm) cho hợp kim phản ứng |
| Các tạp chất oxit / bẫy cặn bã | Các tạp chất tối rải rác, dòng xỉ, vảy bề mặt | Da oxit bị tan chảy do không khí đổ/oxy hóa chậm; nồi nấu kim loại bị ô nhiễm hoặc không có chất trợ dung | Kim loại; kiểm tra bộ lọc/gáo; bề mặt tan chảy trực quan; tắc nghẽn bộ lọc | Sử dụng lọc gốm và hớt váng; đổ trong môi trường trơ hoặc được kiểm soát nếu cần; thay đổi lớp lót hoặc lớp phủ của nồi nấu kim loại; kiểm soát phí và thông lượng chặt chẽ hơn |
Lớp phản ứng hóa học (trường hợp alpha, phản ứng bề mặt) |
giòn bị oxy hóa / lớp phản ứng trên bề mặt kim loại, bề mặt cơ học kém | Hóa học INV phản ứng với sự tan chảy (Ti/Al và silic); hấp thụ carbon từ chất kết dính; sự xâm nhập oxy | Luyện kim mặt cắt ngang; đo độ sâu của lớp phản ứng; XRF cho oxy/cacbon | Sử dụng các lớp rửa rào cản zircon/alumina; nóng chảy chân không/trơ & đổ; thay đổi đầu tư sang hệ thống giàu zirconia; giảm lượng carbon dư (kiệt sức lâu hơn) |
| Điền chưa đầy đủ / đóng cửa lạnh / Misruns | Thiếu hình học, đường nối, dòng hợp nhất, phần mỏng không đầy đủ | Tính lưu động của hợp kim kém đối với khoản đầu tư/khối lượng nhiệt đã chọn; nhiệt độ đổ thấp hoặc mất nhiệt quá mức vào vỏ lạnh; độ co rút của sáp không phù hợp | Kiểm tra trực quan, phân tích cổng, hình ảnh nhiệt của vỏ làm nóng đồng đều | Tăng nhiệt độ đổ trong thông số kỹ thuật hợp kim; làm nóng vỏ gần hơn để đổ nhiệt độ; tối ưu hóa cổng/thông gió; chọn hợp kim có độ lỏng cao hơn hoặc thiết kế tản nhiệt/làm lạnh; giảm các tính năng của tường mỏng hoặc sử dụng quy trình khác (ly tâm) |
Rách nóng / Vết nứt nóng |
Các vết nứt không đều ở các phần chịu ứng suất cao xảy ra khi đông đặc | Đầu tư hạn chế thu hẹp (quá cứng nhắc); hợp kim có phạm vi đóng băng rộng; thiết kế chill/riser không tương thích | Kiểm tra vị trí vết nứt liên quan đến đường hóa rắn; xem xét mô phỏng nhiệt | Thiết kế lại hình học (thêm phi lê, thay đổi độ dày phần); điều chỉnh cổng và ống nâng để thúc đẩy quá trình hóa rắn định hướng; xem xét hợp kim thay thế với phạm vi đóng băng hẹp hơn |
| Bề mặt hoàn thiện kém / kết cấu dạng hạt | Bề mặt đúc thô hoặc sần sùi, khả năng đánh bóng kém | Vữa cuối cùng thô hoặc bùn tích cực; ô nhiễm trong đầu tư; lớp bùn cuối cùng không đủ | Đo Ra, kiểm tra kích thước hạt vữa cuối cùng, kiểm tra chất rắn bùn/phân tích sàng | Sử dụng lớp sơn/sơn cuối cùng mịn hơn, tăng số lượng lớp vữa/vữa mịn, cải thiện độ sạch và trộn bùn, kiểm soát bụi xung quanh và xử lý |
Lỗi kích thước / sự cong vênh (biến dạng co ngót) |
Tính năng vượt quá khả năng chịu đựng, cong vênh sau khi đổ/làm nguội | Độ co rút của mẫu sáp không được bù; mở rộng vỏ vi sai; sai lịch trình đốt cháy/thiêu kết | So sánh độ mờ mẫu và vỏ; hồ sơ giãn nở nhiệt; TC trong shell trong quá trình kiệt sức | Hiệu chỉnh giới hạn sáp/thu nhỏ; điều chỉnh bù giãn nở nhiệt do kiệt sức; thay đổi cấu trúc vỏ (lớp nền cứng hơn) và chiến lược làm nóng trước; bao gồm vật cố định/kẹp trong quá trình làm mát |
| Sự thay đổi cốt lõi / sai lệch nội bộ | Các lối đi bên trong ngoài trục, những bức tường mỏng nơi lõi di chuyển | Vật liệu lõi gốm yếu hoặc khả năng hỗ trợ lõi kém trong cụm sáp; sự kết dính cốt lõi/đầu tư không phù hợp | Cắt các bộ phận hoặc sử dụng CT/X-quang; kiểm tra độ bền và độ bám dính của lõi xanh | Tăng độ cứng cốt lõi (thay đổi chất kết dính nhựa hoặc thêm các giá đỡ chaplet); cải thiện các tính năng chỗ ngồi cốt lõi; điều chỉnh lớp vữa vỏ để khóa lõi; Chữa lõi đúng cách |
Sự ô nhiễm / hấp thụ carbon trong kim loại |
Vệt đen, giảm độ dẻo; độ xốp hydro | Carbon từ sáp hoặc phân hủy đầu tư, lớp lót nồi nấu bị ô nhiễm | Phân tích cacbon/oxy (Leco), cấu trúc vi mô thị giác, kiểm tra tro | Sử dụng sáp ít tro; kéo dài sự kiệt sức; sử dụng nồi nấu kim loại được tráng hoặc thay thế; chân không/trơ tan chảy & đổ; cải thiện quá trình lọc và khử khí |
| Độ ẩm dư thừa gây ra sự nứt vỡ / vụ nổ hơi nước | Vụ nổ vỏ cục bộ / nổ mạnh khi tiếp xúc kim loại ban đầu | Đầu tư ướt hoặc ngưng tụ sương bị giữ lại | Đo mức giảm cân sau khi sấy; kiểm tra cảm biến sấy khô và cảm biến độ ẩm | Làm khô vỏ để đạt được độ ẩm (ghi rõ trong hướng dẫn công việc), sáp kiểm soát chậm, cho phép thời gian sấy thích hợp, làm nóng trước để đuổi nước trước khi đổ |
12. Môi trường, Sức khỏe & Cân nhắc về an toàn; tái chế & xử lý chất thải
Những mối nguy hiểm chính
- Silica tinh thể có thể hô hấp (RCS) từ vữa và bụi đầu tư - được kiểm soát chặt chẽ (mặt nạ phòng độc, xả cục bộ, phương pháp ướt).
- Khói do kiệt sức - chất hữu cơ dễ cháy; kiểm soát bằng thông gió và chất oxy hóa nhiệt.
- Nguy cơ kim loại nóng chảy — bắn tung tóe, bỏng; Quy trình xử lý PPE và muôi.
- Mối nguy hiểm kim loại phản ứng (Của, Mg) - nguy cơ cháy khi có oxy; cần môi trường không có oxy để tan/đổ.
- Xử lý vỏ nóng - mối nguy hiểm về nhiệt và hóa học.
Rác thải & tái chế
- Phế liệu kim loại thường được thu hồi và tái chế - lợi ích bền vững lớn.
- Đầu tư đã qua sử dụng có thể được lấy lại (tách bùn, máy ly tâm) và vật liệu chịu lửa tái sử dụng được thu hồi (nhưng hãy chú ý đến sự ô nhiễm và tiền phạt).
- Đầu tư đã chi và bụi lọc có thể được phân loại tùy thuộc vào chất kết dính — quản lý việc xử lý theo quy định của địa phương.
13. Ma trận lựa chọn thực tế & danh sách kiểm tra mua sắm
Ma trận lựa chọn nhanh (cấp độ cao)
- Trang sức / hợp kim nhiệt độ thấp: sáp paraffin/vi tinh thể + đầu tư thạch cao + sáp hơi nước.
- Đồng chung / thau / hợp kim đồng: hỗn hợp sáp + đầu tư silica/phốt phát + nên đổ chân không hoặc trơ.
- Hợp kim nhôm: sáp + đầu tư silica sol/keo được xây dựng cho Al + vỏ khô + bầu không khí trơ hoặc được kiểm soát + nồi nấu phù hợp (SiC/graphit có lớp phủ).
- không gỉ, hợp kim niken: sáp + đầu tư phốt phát hoặc alumina/zircon + nhiệt độ thiêu kết vỏ cao + nóng chảy chân không/trơ & lọc.
- Titan: sáp hoặc mẫu in + đầu tư rào cản zirconia/alumina + chân không nóng chảy và đổ + áo khoác rào cản zircon + nồi nấu kim loại đặc biệt.
Mua sắm & danh sách kiểm tra bản vẽ (những món đồ bắt buộc phải có)
- đặc điểm kỹ thuật hợp kim và các đặc tính cơ học/ăn mòn cần thiết.
- Mục tiêu hoàn thiện bề mặt (Ra) và yêu cầu về mỹ phẩm.
- Dung sai kích thước & mốc quan trọng (xác định khuôn mặt gia công).
- Loại vỏ (gia đình đầu tư) và độ dày vỏ tối thiểu.
- Hạn chế về lịch trình kiệt sức (Nếu có) và làm nóng trước/đổ nhiệt độ cửa sổ.
- NDT & sự chấp nhận (X quang %, kiểm tra áp suất/rò rỉ, lấy mẫu cơ học).
- Phương pháp đúc (trọng lực / ly tâm / chân không / áp lực ) và bầu không khí tan chảy (không khí / Argon / chân không).
- Crucible & yêu cầu lọc (bộ lọc gốm, hạn chế vật liệu nồi nấu kim loại).
- Rác thải & kỳ vọng tái chế (thu hồi vốn đầu tư %).
- Sự an toàn & hồ sơ rủi ro (điều khoản kim loại phản ứng, nhu cầu giấy phép).
14. Phần kết luận
Việc lựa chọn vật liệu trong quá trình đúc sáp mất có phạm vi rộng và liên ngành: mọi chất liệu - sáp, sự đầu tư, vữa, cốt lõi, nồi nấu kim loại và hợp kim - đóng một vai trò chức năng trong nhiệt, tương tác hóa học và cơ học.
Chọn vật liệu có tính đến hóa học và nhiệt độ nóng chảy của hợp kim, yêu cầu bề mặt hoàn thiện, chấp nhận được độ xốp, Và xử lý hậu kỳ.
Đối với hợp kim phản ứng hoặc nhiệt độ cao (titan, Siêu hợp kim Ni), đầu tư vào các khoản đầu tư chuyên biệt (zirconia/nhôm), lớp phủ chân không nóng chảy và lớp phủ rào cản.
Đối với đồ trang sức và hợp kim nhiệt độ thấp, đầu tư thạch cao và vữa mịn mang lại độ hoàn thiện và độ chính xác đặc biệt.
Sự hợp tác sớm giữa thiết kế, đội tạo mẫu và đúc là điều cần thiết để khóa được bộ vật liệu phù hợp để có được độ tin cậy, sản xuất năng suất cao.
Câu hỏi thường gặp
Làm cách nào để chọn khoản đầu tư cho đúc không gỉ?
Chọn a liên kết photphat hoặc alumina/zircon đầu tư được gia cố được đánh giá cao hơn chất lỏng của hợp kim của bạn và có đủ độ bền nóng; yêu cầu lịch trình thiêu kết vỏ đạt nhiệt độ vỏ 1.000–1.200 ° C trước khi đổ.
Tôi có thể sử dụng thạch cao thường xuyên đầu tư cho nhôm không?
KHÔNG. Đầu tư thạch cao làm mềm và phân hủy ở nhiệt độ tương đối thấp; nhôm cần đầu tư vào công thức dành cho kim loại màu và được thiết kế để xử lý các điều kiện nhiệt và hóa học đặc biệt của Al tan chảy.
Tại sao vật đúc titan lại phát triển vỏ alpha?
Vỏ alpha là lớp bề mặt giòn giàu oxy do phản ứng của titan với oxy ở nhiệt độ cao.
Giảm thiểu nó bằng cách sử dụng lớp phủ rào cản zirconia/alumina, môi trường chân không hoặc argon và sạch sẽ, đầu tư khô khan.
Thu hồi vốn đầu tư có kinh tế không?
Có - nhiều xưởng đúc thu hồi và tái chế tiền phạt đầu tư và vật liệu thô thông qua quá trình tách bùn, máy ly tâm và thu hồi nhiệt.
Tính kinh tế phụ thuộc vào thông lượng và ô nhiễm.
Tôi nên sử dụng nồi nấu kim loại nào cho đồng và titan?
Đồng: nồi nấu kim loại bằng than chì hoặc SiC có lớp phủ thường hoạt động.
Titan: sử dụng trơ, nồi nấu kim loại không chứa carbon và hệ thống nấu chảy cảm ứng bằng chân không hoặc nồi nấu nguội - nồi nấu bằng than chì thông thường sẽ phản ứng và làm nhiễm bẩn Ti.
Hệ thống vật liệu chịu lửa hiệu quả nhất cho đúc nhôm là gì?
Cát silica (tổng hợp) + ly nước (chất kết dính) chi phí thấp hơn 50–60% so với hệ thống silica sol-zircon, và điểm nóng chảy thấp của nhôm (615°C) tránh phản ứng với silica—lý tưởng cho khối lượng lớn, linh kiện nhôm giá rẻ.
Cách tái chế sáp đã tẩy sáp?
Sáp đã khử sáp được lọc qua lưới 5–10 μm để loại bỏ tạp chất, đun nóng đến 80–100°C để đồng nhất, và tái sử dụng 5–8 lần.
Sáp tái chế duy trì 95% hiệu suất của bản gốc và giảm chi phí vật liệu bằng cách 30%.
