سرمایه گذاری ریخته گری پوسته سازی – پوشش رویه

پوشش رویه پیوندی محوری در فرآیند ساخت پوسته ریخته گری سرمایه گذاری است, زیرا عملکرد آن مستقیماً سطح را تعیین می کند, تکثیر جزئیات, و میزان نقص قطعات ریخته گری.

بر خلاف پوشش های پشتی که استحکام ساختاری را در اولویت قرار می دهند, پوشش های پوششی نیاز به کنترل دقیق بر سیالیت دارند, چسباندن, و فشردگی برای بازتولید بافت ظریف الگوهای مومی.

این مقاله به فرآیند آماده سازی می پردازد, جزئیات عملیاتی کلیدی, پروتکل های نگهداری, و نقاط کنترل کیفی پوشش های رویه سیلیس سل زیرکون, با استفاده از کتابچه های عملی و صنعتی در محل برای ارائه راهنمای جامع برای عملیات ریخته گری.

1. چرا روپوش (کت صورت) مسائل

پوشش رویی - لایه نازک نسوز/بایدکننده که مستقیماً با الگوی موم تماس می گیرد - تنها عنصر تأثیرگذار در عملکرد پوسته ریخته گری سرمایه گذاری است..

فرمولاسیون آن, کاربرد و شرایط نه تنها ظاهر سطح را تعیین می کند, اما مجموعه ای از نتایج عملکردی که بازده را کنترل می کند, کار پایین دست و عملکرد جزء.

بطور مشخص:

• روکش و وفاداری سطح ریخته گری را تنظیم می کند. ریزبافت فیس کت پخته شده Ra را تعریف می کند و هندسه ظریف را تکرار می کند; روکش‌های درشت‌تر یا ضعیف‌تر، زبری را منتقل می‌کنند و جزئیات را از دست می‌دهند, افزایش زمان آسیاب و ماشین کاری.
• رابط متالورژیکی و سازگاری شیمیایی را کنترل می کند. شیمی کت (به عنوان مثال, زیرکون در مقابل. سیلیس) و چگالی بر واکنش های ترموشیمیایی با فلز مذاب حاکم است (نفوذ شیمیایی, گودال, محصولات واکنش شیشه ای).
  روکش مناسب واکنش را برای آلیاژهای واکنش پذیر به حداقل می رساند (فولادهای ضد زنگ, آلیاژهای نیکل).
• یکپارچگی و نفوذپذیری پوسته اولیه را تعیین می کند. یک روکش با فرمول مناسب تراکم را برای کیفیت سطح با تخلخل/نفوذ کافی متعادل می کند تا گازها و مواد فرار بتوانند در حین موم زدایی و ریختن خارج شوند.; عدم تعادل باعث ایجاد نقص گاز یا زبری بیش از حد سطح می شود.
• بر رفتار حرارتی در هنگام موم زدایی تأثیر می گذارد, تفت داده و بریزید. ضخامت و ترکیب روکش روی شیب حرارتی تاثیر می گذارد, رفتار تف جوشی و مقاومت در برابر شوک حرارتی - همه اینها بر ترک خوردگی پوسته تأثیر می گذارد, ثبات ابعادی و خروجی ها.
• تلاش ناک اوت و تمیز کردن را کنترل می کند. شیمی بایندر روکش و باند پخته چسبندگی باقیمانده را تعیین می کند و اینکه پوسته چقدر راحت می تواند بدون آسیب رساندن به سطح ریخته گری جدا شود..
• به عنوان اولین خط تکرارپذیری فرآیند عمل می کند. تغییرات کوچک در رئولوژی پوشش صورت, جامدات یا پیری بیش از اندازه تولید می کنند, تغییرات فوری در کیفیت ریخته گری; بنابراین، عمل ثابت روکش برای کنترل فرآیند و SPC مرکزی است.
• بر هزینه و بازده پایین دستی تأثیر می گذارد. کنترل بهتر روکش باعث کاهش ضایعات می شود, دوباره کار کردن, سنباده دستی, تعمیرات جوشکاری و تغییر زمان چرخه - اغلب بیشترین ROI را در میان کنترل‌های پوسته‌سازی ارائه می‌کند..

کوتاه: روکش پوششی یک فکر بعدی آرایشی نیست - این رابط کاربردی بین الگو و فلز است.
توجه فنی در فرمولاسیون آن, نظم و انضباط کاربردی و QC باعث بهبودهای نامتناسب در کیفیت سطح می شود, کاهش نقص و اقتصاد ریخته گری کلی.

2. ترکیب پوشش پوششی

پوشش استاندارد برای ریخته گری سرمایه گذاری سیلیس از چهار جزء اصلی تشکیل شده است, با افزودنی های اختیاری برای بهینه سازی عملکرد.

یک فرمول متعادل پایه و اساس عملکرد پوشش پایدار است, و هرگونه انحراف در نسبت اجزاء می تواند منجر به عیوب ریخته گری شود.

اجزای اصلی و توابع

• سیلیس سیلی (کلاسور): عامل پیوند اولیه, معمولاً با محتوای جامد 30-32٪ و اندازه ذرات 10-20 نانومتر (بر اساس ASTM D1871).
  پس از خشک شدن و برشته شدن یک شبکه ژل اسید سیلیسیک سفت و سخت تشکیل می دهد, چسباندن ذرات پودر زیرکون به یکدیگر. ویسکوزیته سل سیلیس تازه (5-15 mPa·s در 25 درجه سانتیگراد) به طور مستقیم بر ویسکوزیته پایه پوشش تأثیر می گذارد.
• پودر زیرکون (پرکننده نسوز): نسوز ارجح برای پوشش رویی به دلیل چگالی بالا (4.6 g/cm³), ضریب انبساط حرارتی پایین (4.5×10⁻6/K), و پایداری حرارتی عالی.
  توزیع اندازه ذرات بهینه (PSD) 3-5 میکرومتر است (D50), اطمینان از چگالی بسته بندی خوب و صافی سطح.
  پودر زیرکون 70 تا 80 درصد جرم پوشش را تشکیل می دهد, با پودر-مایع (P/L) نسبت 3.8-4.2:1 برای روکش.
• عامل مرطوب کننده: یک سورفکتانت غیر یونی (به عنوان مثال, پلی اکسی اتیلن آلکیل اترها) که کشش سطحی سل سیلیس را کاهش می دهد, بهبود ترشوندگی پوشش روی الگوهای موم و پودر زیرکون.
  چسبندگی را افزایش می دهد و از افتادگی پوشش جلوگیری می کند, اما دوز آن باید به شدت کنترل شود.
• کف زدا: افزودنی مبتنی بر سیلیکون یا پلی اتر که حباب های هوا ایجاد شده در هنگام هم زدن و افزودن پودر را از بین می برد..
  حباب‌های به دام افتاده در پوشش می‌توانند باعث ایجاد سوراخ‌ها یا سوراخ‌های سطحی روی قطعات ریخته‌گری شوند.

افزودنی اختیاری: باکتری کش

در محیط های تولیدی مرطوب, میکروارگانیسم ها (به عنوان مثال, باکتری ها, قارچ ها) می تواند در پوشش تکثیر شود, باعث تخریب سل سیلیس می شود, افزایش ویسکوزیته, و بوی بد.
افزودن 0.05-0.1٪ باکتری کش (به عنوان مثال, مشتقات ایزوتیازولینون) به طور موثر رشد میکروبی را مهار می کند, افزایش طول عمر پوشش 30 تا 50 درصد.
سایر افزودنی های ویژه (به عنوان مثال, تقویت کننده ها, عوامل جمع شدنی) در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرند, زیرا آنها فقط در برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرند.

3. فرآیند آماده سازی استاندارد پوشش پوششی

مراحل آماده سازی پوشش رویه در کتابچه های راهنمای ریخته گری سرمایه گذاری مشخص شده است, اما عملیات در محل اغلب جزئیات مهم را نادیده می گیرد, منجر به "نقایص پنهان" در پوشش می شود.

در زیر فرآیند استاندارد شده است, تکمیل شده با تفاوت های ظریف عملیاتی.

مراحل آماده سازی (کتابچه راهنمای ریخته گری سرمایه گذاری)

1. بازرسی تجهیزات: بررسی کنید که دستگاه اختلاط دوغاب, لیوان ویسکوزیته (هیچ. 4 جام فورد), و سطل دوغاب تمیز و کاربردی هستند. اطمینان حاصل کنید که هیچ پوشش یا آلاینده ای از دسته های قبلی باقی نمانده است.
2. افزودنی سلیکا: طبق نسبت P/L از پیش تعیین شده، سل سیلیس را داخل سطل دوغاب بریزید., اجتناب از پاشیدن برای جلوگیری از انحراف تمرکز.
3. شروع به مخلوط کردن کنید: دستگاه همزن را با سرعت کم روشن کنید (100-150 دور در دقیقه) برای هم زدن سیلیکا سل به طور یکنواخت.
4. افزودن عامل مرطوب کننده: ماده مرطوب کننده را به نسبت جرم سیلیس اضافه کنید, کاملا مخلوط کنید تا به طور یکنواخت پخش شود.
5. افزودن پودر زیرکون: پودر زیرکون را به آرامی به سطل دوغاب در حال چرخش اضافه کنید, جلوگیری از تجمع. از پراکندگی کامل ذرات پودر از طریق هم زدن مداوم اطمینان حاصل کنید.
6. افزودن کف زدا: کف زدا را به نسبت توده سل سیلیس اضافه کنید, مخلوط کردن یکنواخت برای از بین بردن حباب.
7. تنظیم ویسکوزیته: پس از اختلاط اولیه, ویسکوزیته پوشش را با فلو کاپ اندازه گیری کنید. اگر ویسکوزیته خیلی زیاد باشد, برای تنظیم، سل سیلیس اضافه کنید; اگر خیلی کم باشد, پودر زیرکون را اضافه کنید.
   ویسکوزیته اولیه باید کمی بیشتر از نیاز فرآیند باشد, زیرا هم زدن کامل باعث کاهش گرانروی اندکی می شود.
8. پیری و بازرسی نهایی: سطل دوغاب را بپوشانید تا از تبخیر آب جلوگیری شود, به هم زدن برای مدت زمان مشخص شده در فرآیند ادامه دهید, و ویسکوزیته را دوباره بررسی کنید, تراکم, و سیالیت.
   این پوشش تنها زمانی آماده استفاده است که همه شاخص های عملکرد مطابق با الزامات باشند.

جزئیات عملیاتی حیاتی

در حالی که روند به نظر ساده می رسد, سه مرحله کلیدی نیاز به توجه دقیق دارد تا از خطرات کیفی پنهان جلوگیری شود:

افزودن و پراکندگی عامل مرطوب کننده

دستورالعمل ساده "افزودن ماده مرطوب کننده و مخلوط کردن یکنواخت" شامل سه جزئیات مهم است:

• کنترل دوز: دوز عامل مرطوب کننده باید به شدت کنترل شود - از حداقل مقدار مورد نیاز برای اطمینان از چسبندگی استفاده کنید. برخی از تامین کنندگان دوز مصرفی تا 0.5%, اما این خطرناک است.
  عامل مرطوب کننده بیش از حد خواص رئولوژیکی پوشش را مختل می کند, پیری را تسریع می کند, و پایداری شبکه سل زیرکون سیلیس را کاهش می دهد. یک محدوده دوز ایمن 0.1-0.2٪ از توده سل سیلیس است.
• روش جمع: از ریختن مستقیم ماده مرطوب کننده رقیق نشده در سل سیلیس خودداری کنید. در عوض, عامل مرطوب کننده را با حجم مساوی از آب گرم دیونیزه رقیق کنید (30-40 درجه سانتیگراد) برای افزایش پراکندگی, سپس آن را به آرامی داخل سل سیلیس در حال چرخش بریزید.
  این از پیک غلظت موضعی جلوگیری می کند و توزیع یکنواخت را تضمین می کند.
• اختلاط یکنواخت: ماده مرطوب کننده رقیق شده را با سل سیلیس حداقل به مدت هم بزنید 5 دقیقه قبل از افزودن پودر زیرکون.
  پراکندگی مناسب عامل مرطوب کننده، ترشوندگی سل سیلیس روی پودر زیرکون را بهبود می بخشد, ترویج بلوغ پوشش و کاهش تجمع.

افزودن و پراکندگی پودر زیرکون

پراکندگی ضعیف پودر یک مشکل رایج در محل است که منجر به ویسکوزیته پوشش ناهموار و نقص سطح می شود.:

• سرعت اضافه: پودر زیرکون را با سرعت 0.5-1 کیلوگرم در دقیقه اضافه کنید 10 L از سل سیلیس. افزودن سریع باعث تجمع می شود, که حتی با هم زدن طولانی به سختی شکسته می شود.
• شدت هم زدن: سرعت اختلاط 150-200 دور در دقیقه را در حین افزودن پودر حفظ کنید, با استفاده از یک همزن با تیغه پراکندگی برای برش ذرات آگلومره شده.
  برای اختلاط صرفاً به چرخش سطل تکیه نکنید - ممکن است برای دسته های بزرگ به کمک دستی نیاز باشد..
• پردازش دسته ای: برای تهیه دوغاب با حجم زیاد, پودر را در 2-3 دسته اضافه کنید, اطمینان حاصل کنید که هر دسته به طور کامل پراکنده شده است قبل از اضافه کردن دسته بعدی. این از بارگذاری بیش از حد مخلوط کن جلوگیری می کند و توزیع یکنواخت ذرات را تضمین می کند.

دوز و کاربرد کف زدا

مانند عوامل مرطوب کننده, کف زداها سورفکتانت هایی هستند که بر پایداری پوشش تاثیر می گذارند:

• کنترل دوز: دوز کف زدا باید 0.03-0.05٪ از توده سیلیس باشد..
  دوز بیش از حد باعث افزایش ویسکوزیته پوشش می شود, چسبندگی را کاهش می دهد, و پیری را تسریع می کند. دوز ناکافی حباب ها را از بین نمی برد, منجر به سوراخ های سوزنی در ریخته گری می شود.
• زمان بندی اضافه: پس از پراکندگی پودر زیرکون به حباب های هدف ایجاد شده در هنگام اختلاط پودر، کف زدا اضافه کنید. با سرعت کم هم بزنید (100 دور در دقیقه) به مدت 3 تا 5 دقیقه برای جلوگیری از ایجاد حباب های جدید.

4. زمان بلوغ پوشش: فراتر از حداقل نیاز

کتابچه راهنمای ریخته گری سرمایه گذاری حداقل زمان بلوغ را مشخص می کند 24 ساعت برای پوشش های تازه و 12 ساعت برای پوشش های تازه جزئی.

هر چند, تمرین در محل نشان می دهد که این اغلب برای دستیابی به عملکرد پوشش پایدار کافی نیست.

اهمیت بلوغ

بلوغ پوشش فرآیندی از بازآرایی ذرات و تشکیل پیوند بین سل سیلیس و پودر زیرکون است.:

• در طول بلوغ, ذرات سل سیلیس بر روی سطح پودر زیرکون جذب می شوند, تشکیل یک شبکه کلوئیدی پایدار.
• ذرات آگلومره شده به تدریج پراکنده می شوند, کاهش ویسکوزیته پوشش و بهبود سیالیت و یکنواختی.
• مقدار pH و پتانسیل زتا پوشش تثبیت می شود, حصول اطمینان از خاصیت چسبندگی و تسطیح ثابت.

دستورالعمل های عملی بلوغ

تجربه در محل نشان می دهد که زمان بلوغ باید بر اساس ویژگی های مواد خام و شرایط محیط تنظیم شود:

• پوشش های تازه: حداقل زمان بلوغ از 48 ساعت توصیه می شود, به عنوان 24 ساعت اغلب برای پراکندگی کامل ذرات و تشکیل شبکه کافی نیست.
  تنوع مواد خام تامین کنندگان (به عنوان مثال, اندازه ذرات سل سیلیس, خواص سطح پودر زیرکون) می تواند زمان بلوغ مورد نیاز را افزایش دهد.
• پوشش های تازه جزئی: هنگام افزودن اجزای جدید به پوشش های استفاده شده, برای اطمینان از سازگاری بین مواد قدیمی و جدید به مدت 18 تا 24 ساعت بالغ شود.
• برنامه های کاربردی با دقت بالا: برای تیغه های تک کریستالی یا اجزای پیچیده که نیاز به پرداخت سطحی بسیار ظریف دارند, تمدید زمان بلوغ تا 72 ساعت برای دستیابی به پایداری پوشش بهینه و تکرار جزئیات.

دام رایج: استفاده زودرس

استفاده از پوشش ها قبل از بلوغ کامل یک مسئله رایج در ریخته گری است. افزودن پودر موقت به دنبال چند ساعت هم زدن منجر به:

• ویسکوزیته ناهموار و تراز ضعیف, باعث تغییر ضخامت پوشش می شود.
• چسبندگی ناکافی, منجر به افتادگی یا لایه برداری پوشش می شود.
• عملکرد ناسازگار بین دسته ها, تجزیه و تحلیل علت اصلی نقص را دشوار می کند.

5. نگهداری پوشش روکش در حین استفاده

نگهداری مناسب پوشش روکش در طول تولید برای حفظ عملکرد و کاهش ضایعات بسیار مهم است. اقدامات کلیدی نگهداری شامل:

کنترل میکروبی

0.05-0.1٪ باکتری کش را به پوشش های تازه اضافه کنید تا رشد میکروبی را مهار کنید.. برای پوشش های در حال استفاده, بوی بد را بررسی کنید, تغییر رنگ, یا افزایش ناگهانی ویسکوزیته - نشانه‌های آلودگی میکروبی. اگر تشخیص داده شود, یک باکتری کش مکمل 0.02-0.03٪ اضافه کنید و کاملا هم بزنید.

نگهداری رطوبت و ویسکوزیته

• جبران رطوبت: سطل دوغاب را در صورت عدم استفاده بپوشانید تا از تبخیر آب جلوگیری شود, که ویسکوزیته را افزایش می دهد.
  برای جبران تبخیر، روزانه آب دیونیزه اضافه کنید, تنظیم ویسکوزیته در محدوده فرآیند (35-45 ثانیه برای شماره. 4 جام فورد).
• هم زدن مداوم: همزدن را با سرعت کم حفظ کنید (50-100 دور در دقیقه) در طول تولید برای جلوگیری از رسوب ذرات. فقط زمانی که پوشش برای مدت طولانی استفاده نمی شود، هم زدن را متوقف کنید.

نظارت منظم بر عملکرد

از وابستگی بیش از حد به ویسکوزیته فنجان خودداری کنید - یک سیستم نظارت جامع را اجرا کنید:

• تراکم: تراکم پوشش را روزانه اندازه گیری کنید (هدف: 2.8-3.0 گرم بر سانتی متر مکعب برای پوشش زیرکون). انحرافات چگالی نشان دهنده تغییرات در نسبت P/L است, امکان تنظیم به موقع.
• سیالیت و تراز کردن: آزمایش جریان دستی را با فرو بردن یک الگوی موم و مشاهده گسترش پوشش انجام دهید. پوشش های واجد شرایط باید به طور یکنواخت بدون افتادگی یا تجمع پخش شوند.
• ضخامت روکش: ضخامت پوشش خشک شده را اندازه بگیرید (هدف: 0.2-0.3 میلی متر) با استفاده از ضخامت سنج. ویسکوزیته یا زمان غوطه وری را در صورت عدم تطابق ضخامت تنظیم کنید.

پیشگیری از آلودگی

• قبل از غوطه ور کردن روغن، از تمیز و خشک بودن الگوهای موم اطمینان حاصل کنید, رطوبت, یا عامل رهاسازی باقیمانده روی سطح الگو چسبندگی پوشش را کاهش می دهد.
• از وارد کردن مواد خارجی خودداری کنید (به عنوان مثال, شن و ماسه پشتی, بقایای) داخل سطل پوشش بالایی, زیرا باعث ایجاد عیوب سطحی در ریخته گری می شوند.

6. عیب یابی - حالت های رایج خرابی & اقدامات اصلاحی

7. کنترل کیفیت: فراتر از ویسکوزیته جام

یک تصور غلط رایج در ریخته گری استفاده از ویسکوزیته فنجان به عنوان تنها شاخص کیفیت برای پوشش های پوششی است..

هر چند, به عنوان سیالات غیر نیوتنی, پوشش های پوششی نیاز به ارزیابی جامع پارامترهای متعدد برای اطمینان از عملکرد پایدار دارند.

محدودیت های ویسکوزیته جام

ویسکوزیته جام فقط ویسکوزیته مشروط را در شرایط برشی خاص منعکس می کند, عدم شناسایی چسبندگی, تسطیح, و فشردگی.

پوشش هایی با ویسکوزیته فنجانی یکسان ممکن است عملکرد متفاوتی را به دلیل تغییر نسبت P/L نشان دهند., پراکندگی ذرات, یا دوز افزودنی.

به عنوان مثال, دو پوشش با شماره. 4 ویسکوزیته فنجان فورد از 38 ثانیه ها ممکن است نسبت P/L متفاوتی داشته باشند 3.3:1 به 5.4:1, منجر به تفاوت های قابل توجهی در پرداخت سطح می شود.

شاخص های جامع کیفیت

برای اطمینان از کیفیت پوشش بالا, پارامترهای زیر را به طور همزمان کنترل کنید:

1. ویسکوزیته جام: 35-45 ثانیه (هیچ. 4 جام فورد, 25℃) - مرجع اساسی برای سیالیت.
2. تراکم: 2.8-3.0 گرم بر سانتی متر مکعب - نشان دهنده نسبت P/L و چگالی بسته بندی است.
3. ضخامت روکش: 0.2-0.3 میلی متر (خشک شده) - تکرار جزئیات و صافی سطح را تضمین می کند.
4. سیالیت و تراز کردن: پخش یکنواخت روی الگوهای مومی, بدون افتادگی یا تجمع.
5. ثبات: عملکرد ثابت در طول 8 تا 12 ساعت استفاده مداوم, بدون تغییر ویسکوزیته قابل توجهی.

8. پایان

روکش (کت صورت) آماده سازی دوغاب یک رشته دقیق است: شیمی صحیح, دستور اضافه منضبط, دوز افزودنی محافظه کارانه, اختلاط کنترل شده و بلوغ تایید شده برای ارائه قابل تکرار ضروری است, نتایج سطح با کیفیت بالا سرمایه گذاری سرمایه گذاری.

اعداد فلوکاپ یک بررسی فروشگاهی مفید هستند اما باید با چگالی تکمیل شوند, ضخامت لایه مرطوب و پروفایل رئولوژیکی برای پیش‌بینی معنی‌دار عملکرد پوشش و کیفیت سطح ریختگی نهایی.

اجرای کنترل دقیق دستور العمل, پانل های QC و مطالعات ساده DoE از طریق نقص های کمتر نتیجه می دهند, کاهش مجدد و سازگار, ریخته گری با کیفیت بالا.