آلیاژهای ریخته گری سرمایه گذاری: انتخاب فلز مناسب برای قطعات سفارشی

مقدمه

سرمایه گذاری سرمایه گذاری یک فرآیند ریخته گری دقیق صنعتی است که از یک الگوی ذوب برای ایجاد یک قالب سرامیکی تقسیم نشده استفاده می کند., و برای فلزات و آلیاژها بر اساس استفاده می شود اتو کردن, الومینیوم, نیکل, کبالت, تیتانیوم, و مس.

ریخته گری ساخته شده در این مسیر با دقت ابعادی بالا و کیفیت سطح بالا مشخص می شود, به همین دلیل است که انتخاب آلیاژ بخش تعیین کننده ای از فرآیند مهندسی است.

این دسترسی گسترده مادی همان چیزی است که سرمایه گذاری را از نظر استراتژیک قدرتمند می کند: این فرآیند به یک خانواده فلزی وابسته نیست, اما به یک مشکل طراحی.

آلیاژ مناسب می تواند همین فرآیند را به یک قطعه سبک وزن در هوافضا تبدیل کند, بدنه شیر مقاوم در برابر خوردگی, یک جزء توربین با دمای بالا, یا یک براکت صنعتی مقاوم در برابر سایش.

در عمل, آلیاژ فقط یک انتخاب مواد نیست; این مکانیزم است که فرآیند ریخته گری را به پاکت عملکرد نهایی تبدیل می کند.

1. چه چیزی یک آلیاژ را برای ریخته گری سرمایه گذاری مناسب می کند

قابلیت استفاده: نقطه شروع

یک آلیاژ برای ریخته‌گری سرمایه‌گذاری در صورت امکان مناسب است حفره سرامیکی را تمیز پر کنید, بازتولید جزئیات دقیق, و بدون نقص بیش از حد به یک قسمت سالم تبدیل می شود.

در اصطلاح ریخته گری, این معمولا به عنوان توصیف می شود قابلیت استفاده- سهولت ریخته گری یک ماده در حالی که هنوز الزامات کیفیت را برآورده می کند.

بخش کلیدی ریخته گری این است سیالیت, به معنای توانایی فلز مذاب برای حفظ جریان به اندازه کافی برای پر کردن بخش های نازک, ویژگی های تیز, و معابر پیچیده قبل از انجماد.

ریخته‌گری سرمایه‌گذاری به‌ویژه ارزش دارد زیرا می‌تواند قطعات پیچیده یا با جزئیات دقیق را تولید کند و تلاش ماشین‌کاری را کاهش دهد, اما این تنها زمانی خوب عمل می کند که رفتار ذوب و انجماد آلیاژ با فرآیند پوسته مطابقت داشته باشد.

آلیاژهایی با سیالیت ضعیف, حساسیت به انقباض بیش از حد, یا رفتار انجماد ناپایدار برای اجرای موفقیت آمیز در قالب پوسته دقیق بسیار دشوارتر است.

رفتار انجماد و کنترل نقص

یک آلیاژ ریخته گری سرمایه گذاری مناسب باید به روشی کنترل شده جامد شود.

اگر آلیاژ به شدت منقبض شود, خیلی زود یخ می زند, یا نقاط داغ قوی ایجاد می کند, ریخته گری به احتمال زیاد تخلخل را نشان می دهد, مصر, حفره های کوچک شدن, یا تحریف.

به همین دلیل است که انتخاب آلیاژ همیشه به ضخامت بخش بستگی دارد, دبستان, و هندسه قسمت مورد نظر به جای شیمی به تنهایی.

این امر به ویژه در ریخته گری های دیواره نازک یا با جزئیات بسیار مهم است, جایی که مذاب باید به اندازه کافی سیال بماند تا پر شود.

کار آزمایشی بر روی سازه های فلزی کوچک با ریخته گری سرمایه گذاری نشان می دهد که دمای ریخته گری و دمای قالب به شدت بر نفوذ و کیفیت پر کردن تأثیر می گذارد., تقویت این نکته که آلیاژ و فرآیند باید به عنوان یک سیستم مطابقت داشته باشند.

سازگاری با فضای بازیگران

هر آلیاژی در هنگام ذوب و ریختن رفتار یکسانی ندارد.

برخی از خانواده های آلیاژی در ریخته گری سرمایه گذاری با ذوب هوای معمولی پایدار هستند, در حالی که دیگران بسیار واکنش پذیر هستند و نیاز به خلاء یا پردازش بی اثر کنترل شده قوی دارند.

آلیاژهای تیتانیوم واضح ترین مثال هستند: آنها به دلیل چگالی کم و استحکام ویژه بالا ارزشمند هستند,

اما آنها باید تحت خلاء یا گاز خنثی بسیار تصفیه شده ریخته شوند زیرا به راحتی اکسیژن را جذب می کنند یا با آن واکنش نشان می دهند., نیتروژن, و هیدروژن در دمای بالا.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل اغلب از الزامات جوی کنترل شده مشابهی پیروی می کنند.

در مقابل, فولادهای ضد زنگ, فولاد کربن, آلیاژهای آلومینیوم, آلیاژهای مس, و بسیاری از خانواده های برنز به طور گسترده در ریخته گری سرمایه گذاری استفاده می شود

زیرا آنها را می توان با موفقیت با کنترل های ریخته گری معمولی ریخت, به شرطی که آلیاژ و فرآیند به درستی مطابقت داشته باشند.

این انعطاف پذیری مواد یکی از نقاط قوت تعیین کننده فرآیند است.

پاسخ خواص پس از ریخته گری

یک آلیاژ ریخته گری سرمایه گذاری خوب نه تنها به راحتی ریخته می شود; همچنین باید پس از ریخته‌گری خواص مناسب را ایجاد کند.

بسیاری از خانواده‌های آلیاژی که در ریخته‌گری سرمایه‌گذاری استفاده می‌شوند به این دلیل انتخاب می‌شوند که به خوبی به آن پاسخ می‌دهند عملیات حرارتی, پیری, یا تثبیت پس از ریختگی.

فولادهای ضد زنگ مانند 17-4PH بیشتر عملکرد خود را از طریق پیری به دست می آورند, در حالی که آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم مانند 356, A356, و A357 به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند زیرا خواص نهایی آنها به شدت به عملیات حرارتی و کنترل ریزساختاری بستگی دارد.

این بدان معناست که آلیاژ باید در سراسر زنجیره فرآیند ارزیابی شود: رفتار ذوب شدن, پر کردن پوسته, تثبیت, عملیات حرارتی, ماشینکاری, و محیط سرویس نهایی.

آلیاژی که روی کاغذ جذاب به نظر می رسد اما نمی تواند پس از ریخته گری در پنجره دارایی مورد نیاز تثبیت شود، کاندیدای سرمایه گذاری خوبی نیست..

دقت ابعادی و اجازه ماشینکاری

مناسب بودن آلیاژ همچنین به این بستگی دارد که آیا ریخته گری می تواند به تحمل و کیفیت سطح مورد نیاز برای آن خانواده مواد دست یابد یا خیر.

سیستم های ریخته گری برای آهن, نیکل, کبالت, مس, الومینیوم, منیزیم, و تیتانیوم همگی دارای دقت یکسانی نیستند, و انتخاب آلیاژ بر رفتار انقباضی تأثیر می گذارد, تعامل پوسته, و مقدار کمک هزینه ماشینکاری که باید رزرو شود.

از نظر عملی, آلیاژ باید با استراتژی تحمل همکاری کند, با آن مبارزه نکنید.

این یکی از دلایلی است که ریخته گری سرمایه گذاری برای قطعات پیچیده بسیار ارزشمند است: این فرآیند می تواند ماشینکاری و ضایعات شکل نزدیک به تور را کاهش دهد, اما تنها در صورتی که مشخصات جریان و انجماد آلیاژ با هندسه هدف سازگار باشد.

تناسب اقتصادی و کاربردی

بالاخره, یک آلیاژ برای ریخته گری سرمایه گذاری زمانی مناسب است که این فرآیند برای کاربرد منطقی باشد.

ریخته گری سرمایه گذاری استفاده می شود زیرا می تواند اشکال پیچیده ایجاد کند, صرفه جویی در زمان ماشینکاری, و تعداد قطعات را کاهش دهید, اما آلیاژ انتخابی باید هزینه فرآیند را از طریق عملکرد یا مزایای هندسی توجیه کند.

به عنوان مثال, فولادهای ضد زنگ برای مقاومت در برابر خوردگی و استحکام انتخاب می شوند, آلیاژهای آلومینیوم برای وزن کم, آلیاژهای پایه نیکل برای قابلیت دمای بالا,

تیتانیوم برای استحکام ویژه بالا و مقاومت در برابر خوردگی, و آلیاژهای پایه مس برای هدایت یا عملکرد مرتبط با سایش.

2. خانواده های آلیاژی اصلی و درجه های نماینده

ریخته گری سرمایه گذاری از طیف گسترده ای از آلیاژ پشتیبانی می کند, اما آلیاژها قابل تعویض نیستند.

هر خانواده تعادل متفاوتی از قابلیت ریخته گری را به ارمغان می آورد, قدرت, مقاومت در برابر خوردگی, قابلیت دما, قابلیت تغییر, و نیاز جو.

کربن و فولادهای کم آلیاژ

کربن و فولادهای کم آلیاژ پایه ساختاری ریخته گری سرمایه گذاری هستند.

آنها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند زیرا ترکیب می شوند قابلیت بازیگری خوب, عملکرد مکانیکی قوی, و هزینه مواد نسبتاً پایین.

فولاد کربن به طور کلی ساده تر از بازیگران فولاد آلیاژ, در حالی که گریدهای کم آلیاژ مانند 4130 وت 4140 زمانی انتخاب می شوند که استحکام بالاتری داشته باشد, سختگیرانه, یا سختی مورد نیاز است.

نمرات مشترک شامل 1020, 1045, 4130, 4140, 4340, وت 8620, همراه با گریدهای استاندارد ریخته گری فولاد که در سراسر صنعت استفاده می شود.

موارد استفاده معمولی شامل براکت های ساختاری است, سخت افزار صنعتی, اجزای ماشین آلات, و قطعات مربوط به فشار که در آن استحکام و کنترل هزینه بیشتر از مقاومت در برابر خوردگی اهمیت دارد.

این آلیاژها معمولاً برای رسیدن به اهداف نهایی به عملیات حرارتی بستگی دارند.

فولادهای ضد زنگ آستنیتی

وابسته به اوستن فولادهای ضد زنگ رایج ترین خانواده ریخته گری مقاوم در برابر خوردگی هستند.

برای آنها ارزش قائل هستند مقاومت در برابر خوردگی عالی, جوشکاری خوب, و در دسترس بودن صنعتی گسترده.

نمرات نماینده شامل 304 / CF-8, 316 / cf-8m, 316سعادت / cf-3m, 304سعادت, و 316L.

زمانی که ریخته گری باید در برابر رطوبت مقاومت کند، این گریدها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند, مواد شیمیایی, محیط های خدمات غذایی, قرار گرفتن در معرض دریایی, یا خوردگی عمومی جوی.

انواع کم کربن, به خصوص 304L و 316L, به ویژه در مواردی مفید هستند که جوشکاری یا قرار گرفتن در معرض حرارتی پس از ریختگی ممکن است مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد.

به همین دلیل است که فولادهای زنگ نزن آستنیتی یک انتخاب پیش فرض برای شیرها هستند, بدنهای پمپ, اتصالات, محوطه, و بسیاری از قطعات صنعتی.

فولادهای زنگ نزن سخت کننده رسوب

فولادهای زنگ نزن سخت کننده بارش زمانی انتخاب می شوند که مقاومت در برابر خوردگی ضد زنگ باید با استحکام قابل ملاحظه ای بالاتر ترکیب شود..

رایج ترین گریدهای ریخته گری سرمایه گذاری در این خانواده عبارتند از 17-4PH وت 15-5PH.

این آلیاژها بیشتر عملکرد نهایی خود را از عملیات حرارتی پیری به دست می آورند, که آنها را به ویژه برای قطعاتی که باید قوی باشند جذاب می کند, از نظر ابعادی پایدار, و همچنان در برابر خوردگی مقاوم است.

فولادهای ضد زنگ PH به طور گسترده در هوافضا استفاده می شوند, وابسته به هیدرولیکی, دفاع, و قطعات صنعتی دقیق، زیرا آنها تعادل بسیار مفیدی را در برابر مقاومت در برابر خوردگی ارائه می دهند.

در بسیاری از برنامه ها, آنها قوی ترین گزینه عملی در خانواده ضد زنگ هستند.

فولادهای ضد زنگ دوبلکس

فولادهای ضد زنگ دوبلکس فریت و آستنیت را در یک ریزساختار مخلوط ترکیب می کنند,

و این به آنها می دهد استحکام بالاتر و مقاومت بهبود یافته در برابر ترک خوردگی تنش کلرید در مقایسه با فولادهای زنگ نزن آستنیتی معمولی.

نمرات بازیگران رایج عبارتند از 2205-نمرات دوبلکس مبتنی بر و گریدهای ریخته گری دوبلکس مرتبط که در محیط های خدماتی تهاجمی استفاده می شود.

این خانواده به ویژه برای فراساحل مفید است, شیمیایی, و خدمات حاوی کلرید که در آن 316L ممکن است قابل قبول باشد اما ایده آل نیست.

ساختار دوبلکس آلیاژ را زمانی جذاب می کند که یک قطعه باید هم فشار و هم قرار گرفتن در معرض خوردگی را با استحکام بهتری نسبت به فولاد آستنیتی استاندارد تحمل کند..

آلیاژهای آلومینیوم

ریخته گری آلیاژها زمانی استفاده می شوند که چگالی کم, قابلیت بازیگری خوب, و توسعه استحکام قابل عملیات حرارتی اولویت ها هستند.

شناخته شده ترین گریدهای آلومینیوم ریخته گری سرمایه گذاری عبارتند از 356, A356, A357, C355, A354, A201, و A206.

این آلیاژها به طور گسترده در قطعات مهندسی سبک وزن استفاده می شود, به خصوص زمانی که هندسه برای ماشینکاری از استوک جامد بسیار پیچیده یا پرهزینه است.

در میان آنها, 356, A356, و A357 خانواده های معیار به ویژه مهم هستند.

آنها مورد علاقه هستند زیرا قابلیت ریخته گری را با واکنش عملی عملیات حرارتی و تعادل قوی وزن و عملکرد ترکیب می کنند.

این باعث می شود آنها در هوافضا رایج شوند, خودرو, و قطعات صنعتی دقیق.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل

سوپرآلیاژهای پایه نیکل بهترین انتخاب هستند قدرت درجه حرارت بالا, مقاومت در برابر اکسیداسیون, و مقاومت در برابر خوردگی بر مجموعه الزامات تسلط داشته باشد.

نمرات مشترک شامل ناله 600, 625, 713, 718, 617, 690, هاینز 230, دوباره 41, Mar-M-247, و نیکل ایکس.

این آلیاژها اغلب با کاربردهای سرمایه گذاری-ریخته گری نیازمندند مانند سخت افزار توربین و اجزای بخش داغ مرتبط هستند..

بسیاری از ریخته‌گری‌های پایه نیکل در سیستم‌های خلاء تولید می‌شوند، زیرا خانواده آلیاژ در محیط‌هایی استفاده می‌شود که کنترل آلودگی و یکپارچگی دمای بالا حیاتی است..

به همین دلیل, آلیاژهای نیکل یکی از تخصصی ترین موقعیت ها را در چشم انداز سرمایه گذاری-ریخته گری به خود اختصاص می دهند.

آلیاژهای پایه کبالت

آلیاژهای پایه کبالت زمانی انتخاب می شوند که قطعه باید مقاومت کند پوشیدن, سایش, سختی گرم, و اکسیداسیون تحت شرایط خدمات سخت.

نمرات نماینده شامل CB3, CB6, CB12, CB21, CB93, و همچنین آلیاژهای نوع Stellite و انواع CoCrMo زیست پزشکی مانند ASTM F75 / خانواده های مرتبط با L605.

این خانواده در سطوح سایش دریچه مهم است, اجزای با دمای بالا, و سایر بخش هایی که عملکرد تریبولوژیکی به اندازه مقاومت در برابر خوردگی اهمیت دارد.

در مقایسه با فولاد ضد زنگ, آلیاژهای کبالت بسیار تخصصی تر و معمولاً بسیار گران تر هستند, اما آنها مشکلاتی را حل می کنند که نمرات استاندارد ضد زنگ نمی توانند.

آلیاژهای تیتانیوم

ریخته گری سرمایه گذاری تیتانیوم زمانی استفاده می شود که طراحی اقتضا کند چگالی کم, قدرت خاص, و مقاومت در برابر خوردگی برجسته, اما به کنترل جو بسیار دقیق نیز نیاز دارد.

نمرات مشترک شامل درجه 2 وت گرید Ti-6Al-4V 5, آلیاژ دوم شناخته شده ترین آلیاژ تیتانیوم در مهندسی و کاربردهای پزشکی است.

 

ریخته گری تیتانیوم باید تحت تولید شود خلاء یا گاز خنثی با تصفیه بالا زیرا تیتانیوم به راحتی با اکسیژن واکنش می دهد, نیتروژن, و هیدروژن در دمای بالا.

این نیاز، تیتانیوم را به یکی از سخت‌افزارهای فنی و همچنین یکی از با ارزش‌ترین خانواده‌های آلیاژی در ریخته‌گری سرمایه‌گذاری تبدیل می‌کند..

آلیاژهای پایه مس

آلیاژهای پایه مس در مواقعی که کاربرد مورد نیاز است استفاده می شود قابلیت هدایت, مقاومت در برابر خوردگی, رفتار پوشیدن, یا ظاهر تزئینی.

مشترک سرمایه گذاری-ریخته گری مس نمرات شامل برنج C87500, سیلیکون برنز C87200, C87300, C87600, و آلومینیوم برنز C95200, C95300.

این خانواده اغلب برای اتصالات انتخاب می شود, سخت افزار, و اجزای تخصصی که رسانایی حرارتی یا الکتریکی ممکن است بخشی از نیاز عملکردی باشد.

برنز خانواده ها همچنین زمانی جذاب هستند که مقاومت در برابر خوردگی یا مقاومت در برابر سایش مهمتر از جرم کم باشد.

3. مکانیسم تطبیق ذاتی بین متالورژی آلیاژی و دو فناوری پوسته ریخته گری سرمایه گذاری اصلی

مرز واقعی بین لیوان وت سیلیس سیلی ریخته گری سرمایه گذاری توسط متالورژی تنظیم می شود, نه با زبان بازاریابی.

رفتار ذوب آلیاژ, حساسیت به اکسیداسیون, محدوده انجماد, و تمایل به واکنش سطحی باید با مقاومت حرارتی پوسته مطابقت داشته باشد, نفوذپذیری, و ثبات شیمیایی.

به عبارت دیگر, پوسته فقط یک قالب نیست; این محیط عملیات حرارتی و شیمیایی آلیاژ است.

لیوان (سیلیکات سدیم) منطق سازگاری آلیاژ پوسته

پوسته های شیشه ای آب کاربردی هستند, راه حل هزینه محور.

آنها به سرعت درمان می شوند, پشتیبانی از گردش سریع دسته ای, و به طور گسترده ای به عنوان کم هزینه تر از سیستم های سل سیلیس توصیف می شوند, اما آنها همچنین سطح زبرتر و دقت ابعادی کمتری را ارائه می دهند.

این باعث می شود که آنها را برای آلیاژها و قطعاتی که نیازی به تولید مثل پوسته مرغوب ندارند مناسب تر کنند, به خصوص ریخته گری های سازه ای با دقت متوسط ​​با مقاطع ضخیم تر.

از دیدگاه انتخاب آلیاژ, پوسته های شیشه آب به طور طبیعی با هم تراز هستند فولاد کربن, فولادهای کم آلیاژ, بسیاری از سیستم های برنجی و برنزی, و سایر آلیاژهای صنعتی معمولی.

این مواد به طور کلی به اندازه کافی پایدار هستند تا در پنجره فرآیند یک پوسته سدیم سیلیکات کار کنند, و معمولاً سطح حفاظت جوی مورد نیاز تیتانیوم یا واکنش پذیرترین سوپرآلیاژهای با دمای بالا را نمی طلبند..

مکانیسم ساده است: این فرآیند به نفع آلیاژهایی است که رفتار ریختن و انجماد آنها می تواند یک سیستم پوسته را تحمل کند استحکام ساختاری خوب اما وفاداری سطح متوسط.

به همین دلیل است که ریخته گری شیشه آب برای براکت ها جذاب است, قطعات صنعتی دیوار سنگین, و تولید حساس به هزینه در جایی اجرا می‌شود که در صورت نیاز، می‌توان بعداً برش ریخته‌گری را ماشینکاری کرد..

منطق سازگاری آلیاژ پوسته کلوئیدی سیلیس سل

پوسته سل سیلیس مسیر دقیق است. آنها بارها به عنوان تحویل دهنده توصیف می شوند دقت بعدی بهتر, زبری سطح پایین, و چرخه پوسته سازی طولانی تر با هزینه بالاتر نسبت به سیستم های شیشه ای آب.

زمانی که آلیاژ یا هندسه به جزئیات دقیق تری نیاز دارد، این سرمایه گذاری اضافی نتیجه می دهد, دیوارهای نازک تر, یا سطح محکم تر و کنترل تحمل.

به همین دلیل است که سل سیلیس برای آن مناسب تر است فولادهای ضد زنگ آستنیتی, فولادهای ضد زنگ PH, فولادهای ضد زنگ دوبلکس, آلیاژهای آلومینیوم, آلیاژهای پایه مس, سوپر آلوس های پایه نیکل, و آلیاژهای تیتانیوم زمانی که از آن مواد در ریخته گری های دقیق یا با کارایی بالا استفاده می شود.

ساختار ظریف پوسته و بازتولید سطح بهتر، ارزش آن سیستم های آلیاژی را حفظ می کند، به جای اینکه آنها را با رابط قالب خشن تر تخریب کند..

برای آلیاژهای راکتیو, سل سیلیس از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

تیتانیوم و بسیاری از سیستم‌های پایه نیکل نیاز به اتمسفر پردازشی بسیار کنترل شده دارند,

و به ویژه ریخته گری سرمایه گذاری تیتانیوم به دلیل واکنش پذیری فلز با اکسیژن به حفاظت در خلاء یا گاز خنثی بسیار خالص شده مرتبط است., نیتروژن, هیدروژن.

در آن موارد, انتخاب پوسته بخشی از متالورژی است, نه تنها بخشی از ابزار.

ویژگی های انجماد آلیاژی که بر طراحی دروازه و رایزر حاکم است

رفتار انجماد آلیاژ باید سیستم تغذیه را تعیین کند, نه برعکس.

آلیاژهایی با محدوده انجماد گسترده‌تر یا رفتار تغذیه‌ای دشوارتر به کنترل انجماد جهت‌دار بیشتر نیاز دارند.,

در حالی که آلیاژهایی با رفتار انجماد باریک‌تر اغلب می‌توانند ساده‌تر تغذیه شوند اگر نقطه داغ به درستی قرار داده شود.

به همین دلیل است که متالورژی آلیاژی به طور مستقیم بر دروازه سازی حاکم است, چیدمان بالابر, و مدیریت نقطه داغ در ریخته گری سرمایه گذاری.

آلیاژهایی با محدوده انجماد گسترده تر

سوپرآلیاژهای پایه نیکل, فولادهای ضد زنگ دوبلکس, و برخی از آلیاژهای پیچیده دیگر در تغذیه نیاز بیشتری دارند

زیرا اگر مسیر حرارتی به خوبی کنترل نشود، رفتار انجماد آنها می تواند باعث انقباض پراکنده یا ریز تخلخل شود..

این آلیاژها اغلب از منطق افزایش متراکم تر و طراحی دقیق تر انجماد متوالی بهره می برند.

آلیاژهایی با محدوده انجماد باریکتر

فولادهای کربنی و برخی از آلیاژهای پایه مس معمولاً انقباض را به سمت نقاط داغ انجماد نهایی متمرکز می کنند.,

به این معنی که اگر هندسه قطعه به خوبی طراحی شده باشد، یک استراتژی تغذیه متمرکزتر ممکن است کافی باشد.

در چنین مواردی, سیستم دروازه همچنان باید صاف و تمیز باشد, اما شبکه رایزر اغلب نسبت به آلیاژهای بسیار حساس پیچیده تر است.

آلیاژهای با حساسیت اکسیداسیون بالا

آلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم به ویژه به تشکیل اکسید و به دام افتادن گاز حساس هستند,

بنابراین سیستم دروازه باید تلاطم را به حداقل برساند و تمیزی مذاب را حفظ کند.

برای آن آلیاژها, سیستم پوسته و تمرین ریختن باید با هم کار کنند تا از تا شدن اکسید جلوگیری شود, گاز حباب شده, و از دست دادن کیفیت سطح.

4. نحوه انتخاب آلیاژ ریخته گری سرمایه گذاری مناسب

از محیط سرویس شروع کنید

اولین فیلتر انتخابی محیط عملیاتی قطعه است.

اگر قطعه در سرویس داخلی محیط زندگی می کند, طیف وسیعی از فولاد و آلیاژهای آلومینیوم ممکن است کار کنند. اگر با آب دریا روبرو خواهد شد, کلرید, مواد شیمیایی, یا گرما, پنجره آلیاژی قابل قبول به سرعت باریک می شود.

در راهنمای عملی انتخاب آلیاژ, محیط خوردگی, دمای عملیاتی, بار مکانیکی, وزن, قابلیت تغییر, و هزینه متغیرهای اصلی تصمیم گیری هستند, نام آلیاژ به تنهایی نیست.

خانواده آلیاژ را با نیاز غالب مطابقت دهید

یک قانون خوب این است که اجازه دهید نیاز غالب انتخاب خانواده را هدایت کند.

استفاده کردن کربن و فولادهای کم آلیاژ زمانی که تعادل قدرت و هزینه بسیار مهم است; فولادهای ضد زنگ آستنیتی زمانی که مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری اهداف اصلی هستند;

آلیاژهای آلومینیوم زمانی که کاهش وزن اهمیت دارد; سوپر آلوس های پایه نیکل زمانی که دما و مقاومت در برابر اکسیداسیون غالب است;

آلیاژهای پایه کبالت زمانی که سایش و سختی گرم مهم است; وت آلیاژهای تیتانیوم هنگامی که چگالی کم و استحکام ویژه بالا باید با مقاومت در برابر خوردگی ترکیب شود.

اینها الگوهای تکرارشونده در سطح خانواده در سراسر مراجع سرمایه‌گذاری هستند.

قبل از بررسی قیمت، فضای ریخته گری را بررسی کنید

برخی از آلیاژها را می توان در شرایط ریخته گری معمولی سرمایه گذاری کرد, در حالی که دیگران نیاز به خلاء یا پردازش بی اثر بسیار کنترل شده دارند.

تیتانیوم واضح ترین مثال است: ریخته گری تیتانیوم باید تحت حفاظت خلاء یا گاز بی اثر باشد زیرا فلز به راحتی با اکسیژن واکنش می دهد., نیتروژن, و هیدروژن در دمای بالا.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل نیز اغلب زمانی که کاربرد به دماهای شدید یا حساس به آلودگی است، به سمت ریخته گری سرمایه گذاری در خلاء حرکت می کنند..

عملیات حرارتی را به عنوان بخشی از انتخاب آلیاژ در نظر بگیرید

برای بسیاری از آلیاژها, شرط بازیگری تنها نقطه شروع است.

آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم مانند 356, A356, و A357 تا حدی به این دلیل انتخاب شده اند که پس از عملیات حرارتی استحکام مفیدی پیدا می کنند,

در حالی که فولادهای زنگ نزن سخت کننده بارندگی مانند 17-4PH و 15-5PH بیشتر عملکرد خود را از پیری می گیرند..

اگر سیکل حرارتی پس از ریخته گری برای خانواده آلیاژ عملی نباشد, این آلیاژ برای فرآیند مناسب نیست حتی اگر شیمی روی کاغذ جذاب به نظر برسد.

اهداف دارایی را در برابر هزینه چرخه عمر متعادل کنید

بهترین آلیاژ به تنهایی قوی‌ترین یا ارزان‌ترین آلیاژ نیست. این آلیاژی است که با کمترین هزینه کل در طول عمر قطعه، نیاز خدمات را برآورده می کند.

ریخته گری 316 لیتری ضد زنگ ممکن است پاسخ مناسبی برای جوشکاری باشد, قطعه صنعتی مقاوم در برابر خوردگی; هنگامی که مقاومت در برابر تنش-خوردگی کلرید باید بهبود یابد، ممکن است درجه دوبلکس توجیه شود;

یک آلیاژ نیکل یا کبالت ممکن است زمانی توجیه شود که خرابی حرارت یا سایش گرانتر از خود آلیاژ باشد..

این تصمیم واقعی سرمایه گذاری است: ابتدا عملکرد خدمات, هزینه فرآیند دوم, قیمت خرید سوم.

5. مفاهیم فرآیند توسط خانواده آلیاژی

ریخته گری سرمایه گذاری یک فرآیند است, اما تنظیمات فرآیند برای هر خانواده آلیاژی یکسان نیست.

ریخته گری باید جو را تنظیم کند, رفتار پوسته, تمرین ریختن, عملیات حرارتی, و استراتژی بازرسی متناسب با آلیاژ.

جدول زیر پیامدهای اصلی فرآیند را بر اساس خانواده خلاصه می کند.

6. تجزیه و تحلیل کامل هزینه های اقتصادی چرخه عمر آلیاژهای ریخته گری سرمایه گذاری مختلف

هزینه کل اجزا از سه بخش اصلی تشکیل شده است: هزینه خرید مواد اولیه,

ذوب شدن & هزینه پردازش ریخته گری و هزینه نگهداری طولانی مدت در حین خدمت, تعیین مرز انتخاب آلیاژ هزینه محور.

سلسله مراتب هزینه مواد خام:

فولاد < آلیاژ آلومینیوم رایج < متعارف 304 فولاد ضد زنگ < 316L فولاد ضد زنگ < آلیاژ مس < فولاد ضد زنگ دوبلکس < فولاد ضد زنگ سخت شدن بارش < سوپر آلیاژ نیکل < آلیاژ تیتانیوم TC4;

قیمت واحد مواد خام تیتانیوم به 7 تا 11 برابر می رسد 304 فولاد ضد زنگ به دلیل فرآیند پیچیده ذوب کرول و مصرف انرژی بالا.

هزینه پردازش ریخته گری:

آلیاژهای ریخته گری شیشه آب (فولاد, برنج / آلومینیوم معمولی) دارای کمترین هزینه پردازش با تجهیزات بالغ کم سرمایه و بازده تولید بالا;

آلیاژهای سلیس سیلیس با کیفیت بالا (سوپر آلیاژ, تیتانیوم) هزینه اضافی از ذوب خلاء ایجاد می کند,

نسوز درجه بالا و کنترل جوی دقیق, هزینه پردازش به شدت افزایش می یابد.

هزینه جامع چرخه عمر طولانی مدت:

کربن/فولاد ضد زنگ کم هزینه نیاز به تعمیر و نگهداری منظم ضد خوردگی و جایگزینی دوره ای در محیط خورنده دریایی/شیمیایی دارد که هزینه های پس از سرویس بالا را جمع می کند.;

ریخته‌گری‌های سوپرآلیاژ تیتانیوم و نیکل چندین دهه خدمات بدون نیاز به تعمیر و نگهداری را در شرایط سخت کاری انجام می‌دهند.,

جبران سرمایه گذاری اولیه بالا از طریق عمر طولانی برای پروژه های مهندسی در مقیاس بزرگ.

7. کاربرد معمولی

8. پایان

آلیاژهای ریخته گری سرمایه گذاری چند درجه را تشکیل می دهند, سیستم مواد تکمیلی چند کارایی که مواد ساختاری مبتنی بر آهن کم هزینه را پوشش می دهد تا تیتانیوم و سوپرآلیاژ ویژه با عملکرد فوق العاده بالا,

که منطق کاربرد اصلی آن به مبادله بین خواص ذاتی متالورژی بستگی دارد, سازگاری فرآیند و سود اقتصادی جامع چرخه عمر.

در طراحی مدرن ریخته گری دقیق, تطبیق آلیاژ مدرج منطقی و طرح ساختاری مواد کامپوزیت به تدریج جایگزین طراحی کامل تک ماده کور می شود.,

به حداکثر رساندن مزایای مواد مربوط به آلیاژهای ریخته گری سرمایه گذاری مختلف و ایجاد تعادل بهینه بین کیفیت تشکیل اجزا, بازده پردازش و سود اقتصادی خدمات بلند مدت.

 

متداول

چرا ریخته گری سرمایه گذاری تیتانیوم از پوسته های سرامیکی معمولی مبتنی بر سیلیس جلوگیری می کند؟?

تیتانیوم مذاب به شدت با SiO2 داخل سیلیس نسوز در دمای ریزش بالا واکنش می دهد و لایه آلودگی اکسید تیتانیوم شکننده را ایجاد می کند. (α-مورد), تخریب خواص مکانیکی سطح;

نسوز خنثی اکسید کلسیم مواد پوسته انحصاری را برای ریخته گری سرمایه گذاری تیتانیوم ارائه می کند.

چه آلیاژی منجر به شدیدترین ریزتخلخل های پراکنده در طی ریخته گری سرمایه گذاری می شود?

سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل با محدوده دمای انجماد فوق العاده وسیع، بیشتر مستعد ریزتخلخل بین دندریتی است.,

که می تواند به طور موثر از طریق میکروآلیاژ بور و طراحی تغذیه متوالی رایزر بهینه کنترل شود.

آیا ریخته گری سرمایه گذاری می تواند جایگزین آهنگری برای اجزای سوپرآلیاژی شود?

ریخته‌گری به شکل نزدیک به شبکه، ساختار پیچیده حفره داخلی را از طریق آهنگری غیرممکن می‌سازد, مناسب برای اجزای استاتیک سوپرآلیاژی پیچیده;

قطعات چرخان توربین بار دینامیکی چرخه بالا هنوز هم آهنگری به همراه فرآیند تشکیل ترکیب ریخته گری سرمایه گذاری دقیق را اتخاذ می کنند..