ریخته گری سرمایه گذاری: ذوب - انقباض مواد ریخته گری

1. چرا انقباض سزاوار توجه جدی است?

انقباض یکی از اساسی ترین پدیده های ریخته گری است, با این حال یکی از مواردی است که اغلب دست کم گرفته می شود.

در سرمایه گذاری سرمایه گذاری, محرک خاموش بسیاری از عیوب مرئی و نامرئی است: حفره های کوچک شدن, تخلخل کوچک, اشکهای گرم, استرس باقیمانده, تحریف, و حتی گاهی با تاخیر در ترک خوردگی.

این نقص ها ممکن است مشکلات مختلفی به نظر برسد, اما در بسیاری از موارد همه آنها از یک حقیقت فیزیکی سرچشمه می گیرند: فلز با سرد شدن منقبض می شود.

برای ریخته گری دقیق, این یک جزئیات جزئی نیست. ریخته گری های سرمایه گذاری اغلب دیواره نازک هستند, از نظر هندسی پیچیده, و از نظر ابعادی خواستار است.

آنها در پوسته های سرامیکی جامد می شوند که بخشش کمی برای تغذیه ضعیف یا انقباض محدود ایجاد می کند..

بنابراین درک انقباض فقط در مورد اجتناب از فضای خالی در بدنه ریخته گری نیست; همچنین در مورد کنترل دقت شکل است, صدای داخلی, و قابلیت اطمینان خدمات طولانی مدت.

کوتاه, اگر انقباض در مرحله طراحی درک نشود, بعداً به عنوان یک نقص ظاهر می شود.

2. سه مرحله انقباض

انقباض در آلیاژهای ریخته‌گری یک رویداد واحد نیست، بلکه یک فرآیند گرمافیزیکی مداوم است که با سرد شدن فلز از دمای ریختن به دمای اتاق آشکار می‌شود..

در ریخته گری سرمایه گذاری, این فرآیند به ویژه مهم است زیرا پوسته سرامیکی به سرعت گرما را استخراج می کند و هندسه اغلب دیواره نازک است., پیچیده, و بسیار محدود است.

همانطور که فلز سرد می شود, اتم ها به هم نزدیک تر می شوند, مایع به جامد تبدیل می شود, و ریخته گری کاملا جامد به انقباض ادامه می دهد.

این تغییرات سه مرحله متمایز اما مرتبط انقباض را ایجاد می کند: انقباض مایع, انقباض جامد, و جمع شدگی جامد.

از منظر مهندسی, انقباض یک ویژگی اساسی خود آلیاژ است, اما عیوب ایجاد شده بستگی به این دارد که چگونه سیستم ریخته گری به طور موثر آن انقباض را جبران کند..

به عبارت دیگر, انقباض اجتناب ناپذیر است; نقص انقباض نیست.

انقباض مایع

انقباض مایع، انقباض حجمی است که در زمانی که آلیاژ کاملاً مایع باقی می‌ماند، رخ می‌دهد, از لحظه ای که مذاب حفره قالب را پر می کند تا شروع انجماد در دمای مایع.

در این مرحله, این فلز هنوز یک اسکلت سفت و سخت تشکیل نداده است, بنابراین انقباض عمدتاً به عنوان کاهش سطح فلز در داخل حفره پوسته منعکس می شود.

در ریخته گری سرمایه گذاری, انقباض مایع تحت تأثیر چندین متغیر است:

• ترکیب آلیاژ,
• ریختن دما,
• محتوای گاز,
• محتوای گنجاندن,
• و خصوصیات حرارتی پوسته.

دمای ریختن بالاتر معمولاً اختلاف دما بین فلز مذاب و پوسته را افزایش می دهد, که باعث افزایش مقدار انقباض می شود که باید در طول خنک شدن با آن همراه شود.

به همین ترتیب, گازهای محلول و اجزای غیرفلزی می توانند ناپایداری حجمی موثر مذاب را تشدید کنند..

به دلیل این عوامل متقابل, انقباض مایع یک عدد ثابت برای یک آلیاژ مشخص نیست; با شرایط شیمی و فرآیند متفاوت است.

اگرچه انقباض مایع به خودی خود حفره ایجاد نمی کند, این اولین مرحله در زنجیره است که منجر به مشکل در تغذیه می شود.

اگر سطح فلز پایین بیاید و حفره دوباره پر نشود, شرایط برای عیوب انقباض بعدی بلافاصله شروع می شود.

انقباض جامد

انقباض انجماد زمانی رخ می دهد که آلیاژ از مایع به جامد تبدیل شود, بین دمای مایع و جامدوس.

این مهمترین مرحله انقباض از نقطه نظر سلامت داخلی است, زیرا در این فاصله زمانی است که ریخته گری در برابر حفره های انقباض و تخلخل انقباض آسیب پذیر می شود..

برای فلزات خالص و آلیاژهای یوتکتیک, انجماد اساساً در یک دما اتفاق می افتد, بنابراین انقباض عمدتا به خود تغییر فاز گره خورده است.

برای اکثر آلیاژهای مهندسی, هر چند, انجماد بیش از a رخ می دهد دامنه انجماد.

با تشکیل و رشد دندریت ها, آنها به هم متصل می شوند و یک اسکلت نیمه جامد ایجاد می کنند در حالی که مایع هنوز بین آنها باقی می ماند.

فلز در این بازه به انقباض ادامه می دهد, و اگر فلز مایع نتواند نواحی آخرین انجماد را تغذیه کند, حفره های داخلی تشکیل می شود.

به همین دلیل است که انقباض انجماد بسیار نزدیک با طراحی تغذیه مرتبط است.

عیب فقط این نیست که آلیاژ منقبض می شود; مشکل واقعی این است که حجم انقباض دیگر با فلز مذاب تازه در زمان و مکان مناسب تامین نمی‌شود..

برای ریخته گری سرمایه گذاری, این امر به ویژه بسیار مهم است زیرا ریخته گری های دقیق اغلب دارای بخش های انتقال پیچیده و نقاط داغ حرارتی موضعی هستند..

این مناطق تمایل دارند تا آخرین بار یخ بزنند, و دقیقاً در جایی هستند که تخلخل انقباض و حفره های انقباض در صورت ناکافی بودن مسیر تغذیه به احتمال زیاد ظاهر می شوند..

انقباض جامد

انقباض جامد انقباض خطی ریخته‌گری کاملاً جامد است که از دمای جامد به دمای اتاق سرد می‌شود..

این مرحله به ویژه برای دقت ابعاد مهم است, حفظ شکل, و کنترل استرس پسماند.

بر خلاف انقباض مایع و انقباض انجماد, که در درجه اول پدیده های حجمی هستند, انقباض جامد به طور مستقیم بر ابعاد نهایی ریخته گری تأثیر می گذارد.

این مرحله ای است که تعیین می کند آیا قطعه تمام شده پس از خنک شدن و تمیز کردن می تواند تحمل کند یا خیر.

برای فلزات خالص و آلیاژهای یوتکتیک, انقباض خطی تنها پس از انجماد کامل آغاز می شود.

برای آلیاژهای با محدوده انجماد, که شامل اکثر آلیاژهای مورد استفاده در ریخته گری سرمایه گذاری می شود, وضعیت پیچیده تر است.

تبلور در زیر مایع آغاز می شود, اما در ابتدا شبکه دندریتی بسیار پراکنده است و نمی تواند مانند یک جامد پیوسته رفتار کند.

با رشد و اتصال دندریت ها, آلیاژ شروع به عمل به عنوان یک اسکلت جامد می کند, و انقباض خطی قبل از جامد شدن کامل ریخته گری شروع می شود.

آن زمان بسیار مهم است. این بدان معناست که در بسیاری از آلیاژهای ریخته گری سرمایه گذاری می شود, انقباض خطی در حالی شروع می شود که یک کسر مایع باقیمانده هنوز در ساختار به دام افتاده است.

اسکلت جامد منقبض می شود, اما مایع باقی مانده همیشه نمی تواند به طور کامل جبران کند. این باعث ایجاد تنش کششی در ریخته گری تا حدی جامد می شود.

اگر تنش از مقاومت آلیاژ در آن دما بیشتر شود, پارگی گرم ممکن است رخ دهد.

به همین دلیل است که انقباض جامد فقط یک مسئله ابعادی نیست; همچنین یک مسئله خطر ترک است.

هنگامی که ریخته گری وارد محدوده نیمه جامد شد و شبکه جامد متصل شد, مهار پوسته یا ضخامت مقطع غیر یکنواخت می تواند انقباض معمولی را به تمرکز تنش موضعی تبدیل کند.

چرا این به ویژه در ریخته گری سرمایه گذاری مهم است

تقریباً همه آلیاژهایی که معمولاً در ریخته‌گری سرمایه‌گذاری استفاده می‌شوند، دارای محدوده کریستالیزاسیون محدودی هستند.

یعنی انقباض خطی آنها انجام می شود نه فقط پس از انجماد کامل شروع می شود. در عوض, در محدوده انجماد شروع می شود, در نقطه ای که ریخته گری فقط تا حدی جامد است.

این یکی از مهم‌ترین ایده‌ها در متالورژی ریخته‌گری است، زیرا توضیح می‌دهد که چرا ترک‌های داغ می‌توانند قبل از اینکه قطعه در مفهوم روزمره «کاملاً جامد» شود، ایجاد شود..

در ریخته گری سرمایه گذاری, این امر به ویژه مهم است زیرا این فرآیند اغلب برای قطعات با دقت بالا با مقاطع نازک استفاده می شود, هندسه پیچیده, و انتظارات خدماتی بالا.

ترکیبی از انقباض جامد اولیه, مایع باقی مانده, و مهار ساختاری باعث می‌شود کمک هزینه انقباض مناسب و طراحی تغذیه ضروری باشد.

3. انقباض ریخته گری: تأثیر مقاومت خارجی

رفتار انقباض مورد بحث در بخش قبل توضیح می دهد انقباض ذاتی خود آلیاژ همانطور که از دمای ریختن به دمای اتاق سرد می شود.

در ریخته گری سرمایه گذاری واقعی, هر چند, فلز در خلاء منقبض نمی شود.

انقباض آن تحت تأثیر پوسته سرمایه گذاری, هندسه ریخته گری, هسته ها, and the interaction between different cooling zones.

در نتیجه, the real shrinkage of a casting is not identical to its theoretical free shrinkage.

This is why shrinkage in investment casting must be understood in two practical forms:

• free shrinkage, وت
• constrained shrinkage.

For process design, especially pattern making, the second form is the one that matters most.

انقباض رایگان

Free shrinkage refers to the ideal condition in which the casting contracts with only minimal resistance, aside from ordinary friction between the casting surface and the mold or shell surface.

در تئوری, this represents the natural shrinkage of the alloy itself.

در عمل, true free shrinkage is almost never achieved in production investment casting.

The casting is always affected by some degree of shell restraint, thermal interaction, or geometric constraint.

از این رو, free shrinkage is mainly a ارزش مرجع نظری به جای یک مبنای طراحی عملی.

انقباض محدود

انقباض محدود زمانی اتفاق می‌افتد که از انقباض آزادانه ریخته‌گری به دلیل مقاومت خارجی جلوگیری شود.

این مقاومت حجم انقباض واقعی ریخته گری را کاهش می دهد.

به عبارت دیگر, آلیاژ همچنان می خواهد با توجه به ماهیت فیزیکی خود منقبض شود, اما سیستم قالب, پوسته, و ساختار ریخته گری اجازه این کار را به طور کامل نمی دهد.

این شرایط واقعی در تولید ریخته گری سرمایه گذاری است. برای همان آلیاژ, نرخ انقباض محدود همیشه کوچکتر از نرخ انقباض آزاد است.

هر چه مقاومت بیشتر باشد, انقباض واقعی کوچکتر است. به همین دلیل است که ابعاد الگو باید بر اساس آن باشد کمک هزینه انقباض عملی, نه تنها بر انقباض آزاد نظری آلیاژ.

در ریخته گری سرمایه گذاری, سه شکل اصلی مقاومت خارجی بر رفتار انقباض تاثیر می گذارد:

مقاومت اصطکاکی از سطح پوسته

مقاومت اصطکاکی با انقباض سطح ریخته گری در برابر سطح داخلی پوسته سرامیکی ایجاد می شود. میزان مقاومت به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• وزن ریخته گری,
• فشار تماس بین ریخته گری و پوسته,
• و صافی سطح داخلی پوسته.

در مقایسه با قالب های شنی, پوسته های سرمایه گذاری معمولاً سطح داخلی بسیار صاف تری دارند, به خصوص پوسته های سل سیلیس.

این سطح صاف مقاومت اصطکاکی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. هر چند, مقاومت به طور کامل از بین نمی رود.

برای ریخته گری با سطح بزرگ, دیوارهای نازک, یا خطوط عمیق داخلی, تماس بین ریخته گری و پوسته همچنان می تواند به اندازه کافی گسترده باشد تا اصطکاک بر رفتار انقباض به روشی معنی دار تأثیر بگذارد..

این بدان معناست که اگرچه ریخته گری سرمایه گذاری معمولاً محدودیت اصطکاک کمتری نسبت به ریخته گری شن و ماسه ارائه می دهد, وضعیت سطح پوسته هنوز نقش مهمی در دقت ابعاد ایفا می کند.

مقاومت حرارتی

مقاومت حرارتی ناشی از خنک سازی ناهموار بین مناطق مختلف ریخته گری

هنگامی که یک بخش نازک با سرعت بیشتری خنک می شود, زودتر شروع به انقباض می کند و ممکن است قبل از اینکه بخش ضخیم مجاور به طور کامل منقبض شود، یک ساختار سفت و سخت تشکیل دهد.

سپس ناحیه ای که زودتر کوچک می شود، ناحیه ای که دیرتر کوچک می شود را مهار می کند. این تعامل متقابل باعث ایجاد مقاومت حرارتی می شود.

مقاومت حرارتی به ویژه در ریخته گری سرمایه گذاری مهم است زیرا ویژگی های حرارتی پوسته و هندسه قطعه اغلب برای ایجاد گرادیان های دمایی غیر یکنواخت ترکیب می شوند..

ریخته گری با تغییرات ناگهانی در ضخامت مقطع, بازوهای بلند و باریک, یا متقاطع مناطق سنگین و نازک به ویژه مستعد این اثر هستند.

نتیجه عملی روشن است: مقاومت حرارتی می تواند منجر به انقباض ناهموار شود, تحریف, استرس باقیمانده, وت, در موارد شدید, ترک.

مقاومت مکانیکی

مقاومت مکانیکی مهار ایجاد شده توسط ساختار فیزیکی ریخته گری, پوسته, و هر هسته موجود

منابع معمولی مقاومت مکانیکی عبارتند از:

• بخش های بیرون زده,
• حفره های عمیق,
• هسته های داخلی,
• ریخته گری طولانی با مسیرهای انقباض بزرگ,
• پوسته های قوی یا ضعیف تاشو,
• و سیستم های هسته یا پوسته بیش از حد سفت و سخت.

یک پوسته یا هسته سفت در برابر حرکت ریخته گری منقبض مقاومت می کند.

اگر پوسته دارای استحکام بالا در دمای بالا اما قابلیت جمع شدن ضعیف است, ممکن است از انقباض آزادانه ریخته گری جلوگیری شود و تنش پسماند ممکن است افزایش یابد.

به همین ترتیب, اگر هسته یا پوسته خیلی محکم فشرده شده باشد, مهار قوی تر می شود.

اگر خود ریخته گری طولانی باشد, غلیظ, یا از نظر ساختاری پیچیده است, حجم کل انقباض بزرگتر می شود و خطر مهار مکانیکی افزایش می یابد.

مقاومت مکانیکی به ویژه در ریخته گری دقیق اهمیت دارد زیرا به طور مستقیم حجم انقباض واقعی را کاهش می دهد و می تواند ابعاد نهایی قطعه را تغییر دهد..

به همین دلیل, طراحی الگو نمی تواند بر مقادیر انقباض آزاد نظری تکیه کند.

باید از نرخ انقباض واقعی, که قبلاً شامل تأثیر اصطکاک است, گرمی, و مهار مکانیکی.

چرا این موضوع در طراحی الگو اهمیت دارد؟

در ریخته گری سرمایه گذاری, اندازه الگو باید توسط رفتار انقباض واقعی آلیاژ در سیستم پوسته واقعی, نه صرفاً با مقادیر صفحه داده آلیاژ به تنهایی.

یک پوسته سل سیلیس, به عنوان مثال, ممکن است به دلیل تفاوت در استحکام در دمای بالا، متفاوت از یک پوسته شیشه آب رفتار کند, کیفیت سطح, و قابلیت جمع شدن.

ساختار ریخته گری نیز مهم است: قطعات دیواره نازک, حفره های عمیق, و انتقال بخش های قوی اغلب به طور متفاوت از هندسه های ساده کوچک می شوند.

به همین دلیل است که مهندسان فرآیند با تجربه، کمک هزینه انقباض را تنها با شیمی محاسبه نمی کنند. در نظر می گیرند:

• نوع آلیاژ,
• هندسه ریخته گری,
• نوع پوسته,
• استحکام پوسته,
• قابلیت جمع شدن پوسته,
• و الگوی مهار مورد انتظار در طول خنک سازی.

نتیجه یک کمک هزینه انقباض عملی است که واقعیت تولید را منعکس می کند.

نتیجه گیری عملی

مقاومت خارجی انقباض را از یک خاصیت ماده خالص به یک تغییر می دهد رفتار سیستم

از این رو, ریخته گری سرمایه گذاری موفقیت آمیز به چیزی بیش از درک چگونگی انقباض آلیاژ نیاز دارد.

این نیاز به درک چگونگی کنترل پوسته و هندسه ریخته گری آن انقباض دارد

قانون عملی کلیدی ساده است: از انقباض محدود استفاده کنید, انقباض آزاد نظری نیست, هنگام طراحی الگوهای ریخته گری سرمایه گذاری

4. عیوب انقباض واقعاً به چه معناست

انقباض تنها زمانی به عیب تبدیل می شود که انقباض طبیعی آلیاژ باشد به درستی جبران نشده است در طول انجماد و سرد شدن.

به عبارت دیگر, مشکل خود انقباض نیست, اما از دست دادن کنترل بر انقباض.

در ریخته گری سرمایه گذاری, که از دست دادن کنترل می تواند به اشکال مختلف ظاهر شود, هر کدام با شدت و پیامدهای متفاوت.

حفره انقباض: یک خلأ متمرکز

حفره انقباض حفره داخلی نسبتاً بزرگی است که زمانی ایجاد می شود که ناحیه ای از ریخته گری سریعتر از آن چیزی که توسط فلز مایع پر شود حجم خود را از دست می دهد..

معمولاً در ناحیه آخرین انجماد ایجاد می شود, جایی که جبهه انجماد قبلاً مسیر تغذیه را بسته است.

این نقص اغلب با:

• طراحی ضعیف تغذیه,
• بلند شدن ناکافی,
• نقاط داغ جدا شده,
• و انجماد جهت ناکافی.

یک حفره انقباض معمولاً به راحتی به عنوان یک فضای خالی مشخص قابل تشخیص است, اما عواقب آن جدی است.

از سلامت داخلی می کاهد, قسمت باربر را ضعیف می کند, و ممکن است به یک سایت شروع کرک در خدمت تبدیل شود.

تخلخل کوچک: میکرووییدهای توزیع شده

تخلخل انقباض شکل پراکنده تری از نقص انقباض است.

به جای یک حفره بزرگ, ریخته گری شامل بسیاری از کوچک است, حفره های نامنظم که در اثر تغذیه ناقص در مراحل بعدی انجماد ایجاد می شوند.

این نقص به ویژه خطرناک است زیرا ممکن است کمتر از یک حفره قابل مشاهده باشد اما هنوز برای عملکرد مضر است. تخلخل انقباض می تواند کاهش یابد:

• استحکام کششی,
• زندگی خستگی,
• سفتی فشار,
• مقاومت در برابر نشت,
• و شکل پذیری موضعی.

در ریخته گری های دقیق, پذیرش تخلخل انقباض اغلب دشوارتر از یک حفره است زیرا تشخیص آن دشوارتر است, ماشینکاری سخت تر, و احتمال گسترش آن در مناطق بحرانی بیشتر است.

اشک داغ: یک نقص ترک خوردگی که ریشه در انقباض دارد

پارگی داغ ترکی است که در زمانی که قالب هنوز در حالت نیمه جامد یا زود جامد آسیب پذیر است ایجاد می شود..

این ارتباط نزدیک با انقباض دارد زیرا اسکلت ریخته گری در حال انقباض است در حالی که مایع باقی مانده نمی تواند به طور کامل تنش کششی را کاهش دهد..

این نقص معمولاً در جایی ظاهر می شود:

• ریخته گری از نظر هندسی محدود شده است,
• ضخامت دیواره به طور ناگهانی تغییر می کند,
• خنک کننده ناهموار است,
• یا مهار پوسته بالاست.

پارگی داغ فقط یک مشکل شکستگی نیست. این یک مشکل انقباض همراه با مهار و شکل‌پذیری ناکافی در محدوده دمای بحرانی است..

به این معنا, ترک نتیجه نهایی قابل مشاهده تنش انقباضی حل نشده است.

استرس باقیمانده: نقص پنهان

استرس پسماند اغلب نادیده گرفته می شود زیرا همیشه به عنوان یک نقص قابل مشاهده بلافاصله پس از ریخته گری ظاهر نمی شود.

اما یکی از مهم ترین پیامدهای انقباض است. هنگامی که قسمت های مختلف یک ریخته گری با سرعت های مختلف سرد و منقبض می شوند, استرس داخلی در قطعه قفل شده است.

استرس باقیمانده می تواند منجر به:

• اعوجاج در هنگام خنک شدن,
• تاب برداشتن پوسته,
• ناپایداری ابعادی در حین ماشینکاری,
• ترک خوردگی به کمک استرس,
• و قابلیت اطمینان خدمات را کاهش داد.

ریخته‌گری ممکن است از بیرون ظاهری سالم داشته باشد، اما همچنان حاوی یک میدان تنش داخلی مخرب است که در اثر انقباض ناهموار ایجاد می‌شود..

تحریف: وقتی انقباض شکل را تغییر می دهد

اعوجاج زمانی رخ می دهد که انقباض غیر یکنواخت باشد و ریخته گری خم شود, پیچ و تاب, یا از فرم خارج می شود.

به ویژه در دیواره نازک شایع است, طول بلند, یا ریخته گری سرمایه گذاری نامتقارن.

دلیل عمیق تر ساده است: اگر یک منطقه زودتر یا شدیدتر از منطقه دیگر منقبض شود, این قسمت دیگر به عنوان یک بدنه یکنواخت کوچک نمی شود. در عوض, تغییر شکل می دهد.

به همین دلیل است که ریخته گری های سرمایه گذاری پیچیده اغلب به دروازه بندی دقیق نیاز دارند, طراحی بخش متعادل, و کمک هزینه انقباض دقیق.

کراک سرد: یک پیامد تاخیری

مقداری تنش مربوط به انقباض در قالب ریخته گری پس از خروج از پوسته باقی می ماند. اگر این استرس به اندازه کافی زیاد باشد, ممکن است بعداً در هنگام سرد شدن ترک ایجاد شود, ماشینکاری, یا دست زدن.

این گاهی اوقات ترک سرد یا ترک تاخیری نامیده می شود.

اگرچه نقص بعداً ظاهر می شود, علت اصلی آن هنوز انقباض همراه با محدودیت است. انتخاب بازیگران قبلا استرس داشت; شکست قابل مشاهده به سادگی بعدا رخ داد.

چرا این نقص ها با هم مهم هستند

نقایص انقباض را نباید به عنوان مسائل نامرتبط در نظر گرفت.

آنها عبارات متفاوتی از یک مشکل اساسی هستند: آلیاژ می خواهد منقبض شود, اما تغذیه و مهار اجازه نمی دهد انقباض به طور ایمن رخ دهد.

یک راه مفید برای فکر کردن در مورد آنها است:

• حفره = تغذیه ناکافی در یک منطقه متمرکز,
• تخلخل = تغذیه ناقص در سراسر منطقه انجماد گسترده تر,
• اشک داغ = تنش انقباض به علاوه شکل پذیری کم در هنگام انجماد,
• استرس باقیمانده = تنش انقباضی پنهان در داخل قطعه به دام افتاده است,
• تحریف = انقباض ناهموار تبدیل به تغییر شکل می شود,
• ترک سرد = شکست تاخیری ناشی از استرس ذخیره شده.

به همین دلیل است که انقباض صرفاً یک موضوع کنترل ابعاد نیست. علت اصلی مشکلات متعدد کیفیت است.

5. چرا انقباض به ویژه در ریخته گری سرمایه گذاری مهم است

ریخته گری سرمایه گذاری انضباط ابعادی بالاتری را می طلبد

ریخته گری سرمایه گذاری برای دقت ارزشمند است. زمانی استفاده می شود که قطعه باید دارای جزئیات دقیق باشد, هندسه دقیق, و قابلیت نزدیک به توری شکل.

همین دقت, هر چند, کنترل انقباض را نسبت به بسیاری از فرآیندهای ریخته گری دیگر مهم تر می کند.

در یک ریخته گری دقیق, حتی مقدار کمی از خطای انقباض می تواند مهم باشد.

پشته تحملی که در یک ریخته گری خشن قابل قبول است ممکن است در براکت هوافضا غیرقابل قبول باشد., یک جزء پزشکی, یک قطعه سخت افزاری توربین, یا اتصالات صنعتی پیچیده.

هر چه تحمل سخت تر باشد, هر چه مدل انقباض اهمیت بیشتری پیدا کند.

مقاطع نازک و هندسه پیچیده خطر را افزایش می دهند

ریخته گری سرمایه گذاری اغلب شامل:

• دیوارهای نازک,
• انتقال بخش تیز,
• معابر داخلی پیچیده,
• و چندین ویژگی متقاطع.

این هندسه ها تغذیه را دشوارتر می کند و رفتار انقباض را یکنواخت تر می کند. بخش های نازک ممکن است زود یخ بزنند, در حالی که بخش های ضخیم تر داغ باقی می مانند و به کوچک شدن ادامه می دهند.

عدم تطابق بین این مناطق باعث ایجاد محدودیت داخلی و خطر بیشتر تخلخل می شود, استرس, یا تحریف.

به عبارت دیگر, پیچیدگی هندسی که ریخته گری سرمایه گذاری را جذاب می کند نیز چیزی است که مدیریت انقباض را دشوارتر می کند.

رفتار پوسته سرامیکی محیط انقباض را تغییر می دهد

پوسته سرامیکی فقط یک قالب نیست; بخشی از سیستم حرارتی است. سطح صاف آن, مقاومت حرارتی, قدرت, و قابلیت جمع شدن همگی بر نحوه انقباض ریخته گری تأثیر می گذارد.

در مقایسه با قالب های شنی, پوسته‌های سرمایه‌گذاری معمولاً یک رابط نرم‌تر و یک الگوی مهار متفاوت ارائه می‌کنند.

این بدان معناست که انقباض در ریخته‌گری سرمایه‌گذاری صرفاً «خنک کردن فلز در یک حفره» نیست. این یک فرآیند همراه است که شامل:

• انقباض آلیاژ,
• انتقال حرارت پوسته,
• مهار پوسته,
• هندسه بخش,
• و رفتار تغذیه.

زیرا پوسته نسبت به سیستم قالب شل بسیار کمتر بخشنده است, ریخته گری باید کل فرآیند ریخته گری را با در نظر گرفتن انقباض از ابتدا طراحی کند.

ریخته گری دقیق نمی تواند عیوب انقباض را به راحتی پنهان کند

در ریخته گری درشت, برخی از عیوب انقباض ممکن است پنهان باقی بمانند یا ممکن است ماشینکاری شوند. در ریخته گری سرمایه گذاری, که اغلب امکان پذیر نیست.

قطعات کوچکتر هستند, دقیق تر, و اغلب استرس شدیدتر است. یک حفره انقباض کوچک در یک منطقه بحرانی می تواند یک قطعه با شکل زیبا را غیرقابل استفاده کند.

به همین دلیل است که ریخته گری سرمایه گذاری در مورد انقباض نابخشودنی است. این نه تنها به متالورژی صدا بلکه به پیش بینی دقیق نیز نیاز دارد:

• کمک هزینه انقباض,
• مناطق آخرین انجماد,
• مسیرهای تغذیه,
• مهار پوسته,
• و گرادیان های حرارتی.

انقباض بیشتر از سلامت تأثیر می گذارد

انقباض در ریخته گری سرمایه گذاری نه تنها بر کیفیت داخلی بلکه بر کیفیت داخلی تأثیر می گذارد:

• ابعاد نهایی,
• کمک هزینه ماشینکاری,
• یکپارچگی سطح,
• استرس باقیمانده,
• صراط مستقیم,
• و عملکرد خدمات.

اگر انقباض به درستی کنترل نشده باشد، ریخته‌گری که از نظر ابعادی در دمای اتاق صحیح به نظر می‌رسد ممکن است همچنان دارای تنش یا تخلخل پنهان باشد..

برای قطعات دقیق, که می تواند به یک خطر بزرگ شکست در حین ماشینکاری یا سرویس تبدیل شود.

درس عملی برای سرمایه گذاری ریخته گری

انقباض به ویژه در ریخته گری سرمایه گذاری مهم است، زیرا خود فرآیند بر اساس دقت ساخته شده است, پیچیدگی, و تحمل سخت.

این دقیقاً شرایطی است که تحت آن عیوب انقباض بیشترین آسیب را به همراه دارد.

نتیجه گیری عملی ساده است: در ریخته گری سرمایه گذاری, انقباض باید به عنوان یک رفتار شود پارامتر طراحی, بوها مشکل تغذیه, و الف موضوع کنترل کیفیت همه به یکباره.

اگر انقباض فقط به عنوان یک ویژگی آلیاژ نظری در نظر گرفته شود, نقایص بعداً به صورت حفره ظاهر می شوند, تخلخل, ترک, تحریف, یا خرابی ابعادی.

یک ریخته گری سرمایه گذاری خوب صرفاً آن نیست که قالب را پر کند. یکی است که قراردادهای قابل پیش بینی, به درستی تغذیه می کند, و بدون آسیب رساندن به هندسه خود خنک می شود.

6. اهمیت عملی و بحث آینده

درک مکانیسم, مراحل, و عوامل موثر بر انقباض ریخته گری پایه ای برای کنترل کیفیت ریخته گری سرمایه گذاری است.

انقباض نه تنها یک ویژگی فیزیکی اساسی آلیاژهای ریخته گری است، بلکه علت اصلی بسیاری از عیوب رایج مانند حفره های انقباض است., تخلخل کوچک, و ترک.

با تسلط بر ویژگی های هر مرحله انقباض و تأثیر مقاومت های خارجی, مهندسان فرآیند می توانند فرآیند ریخته گری سرمایه گذاری را بهینه کنند,

مانند تنظیم دمای ریختن, طراحی رایزرهای معقول برای جبران انقباض مایع و انجماد, بهینه سازی ساختار ریخته گری برای کاهش مقاومت حرارتی,

و انتخاب مواد پوسته مناسب برای متعادل کردن استحکام و انقباض - در نتیجه به حداقل رساندن عیوب انقباض و بهبود دقت ابعادی و یکپارچگی ساختاری ریخته‌گری‌ها.

در قسمت بعدی این مجموعه, ما بر اساس تئوری اصلی انقباض مورد بحث در این مقاله خواهیم بود

بررسی مکانیسم های تشکیل حفره های انقباض و تخلخل انقباض در ریخته گری های سرمایه گذاری, و راه حل های عملی برای کنترل این عیوب را بررسی کنید.

این امر دانش نظری را با عمل تولید ارتباط بیشتری خواهد داد, ارائه راهنمایی هدفمندتر برای متخصصان ریخته گری سرمایه گذاری.