Bevezetés
Befektetési öntés egy ipari precíziós öntési eljárás, amely kiolvadási mintát használ az osztatlan kerámia öntőforma létrehozásához, és azon alapuló fémekhez és ötvözetekhez használják vas, alumínium, nikkel, kobalt, titán, és réz.
Az ezen az úton készült öntvényeket nagy méretpontosság és jó felületi minőség jellemzi, éppen ezért az ötvözetválasztás a mérnöki folyamat olyan meghatározó része.
Ez a széles anyagi hatókör az, ami stratégiailag erőteljessé teszi a befektetési öntést: a folyamat nem egy fémcsaládhoz kötődik, hanem tervezési problémára.
A megfelelő ötvözet ugyanazt a folyamatot könnyű repülőgép-alkatrészsé alakíthatja, korrózióálló szeleptest, magas hőmérsékletű turbina alkatrész, vagy kopásálló ipari konzol.
Gyakorlatban, az ötvözet nem csak anyagválasztás; ez az a mechanizmus, amely az öntési folyamatot a végső teljesítményburokká alakítja át.
1. Mitől alkalmas az ötvözet befektetési öntésre
Önthetőség: a kiindulópont
Egy ötvözet alkalmas befektetési öntésre, amikor csak lehetséges töltse ki tisztán a kerámia üreget, finom részleteket reprodukálni, és túlzott hibák nélkül szilárd résszé.
Öntödei szempontból, ezt általában így írják le önthetőség– az anyag öntésének egyszerűsége, miközben megfelel a minőségi követelményeknek.
Az önthetőség kulcsfontosságú része az folyékonyság, ami azt jelenti, hogy az olvadt fém képes elég hosszú ideig folyni ahhoz, hogy kitöltse a vékony szakaszokat, éles vonások, és bonyolult járatokat a fagyás előtt.
A befektetési öntést kifejezetten nagyra értékelik, mert bonyolult vagy finoman részletezett alkatrészeket állíthat elő, és csökkenti a megmunkálási ráfordítást, de ez csak akkor működik jól, ha az ötvözet olvadási és fagyási viselkedése megegyezik a héjfolyamattal.
Rossz folyékonyságú ötvözetek, túlzott zsugorodási érzékenység, vagy instabil szilárdulási viselkedést sokkal nehezebb sikeresen futtatni egy precíziós héjformában.
Megszilárdulási viselkedés és hibakezelés
A megfelelő öntőötvözetnek ellenőrzött módon kell megszilárdulnia.
Ha az ötvözet túl agresszíven zsugorodik, túl korán lefagy, vagy erős forró pontok alakulnak ki, az öntvény nagyobb valószínűséggel mutat porozitást, Egyiptom, zsugorodási üregek, vagy torzítás.
Ezért az ötvözet kiválasztása mindig a szelvény vastagságához van kötve, kapu tervezés, és a tervezett alkatrész geometriája, nem pedig egyedül a kémia.
Ez különösen fontos vékonyfalú vagy részletgazdag öntvényeknél, ahol az olvadéknak csak annyi ideig kell folyékonynak maradnia, hogy befejezze a feltöltést.
A kis fémszerkezeteken végzett kísérleti munka befektetési öntéssel azt mutatja, hogy az öntési hőmérséklet és a formák hőmérséklete erősen befolyásolja a beszivárgást és a töltés minőségét, megerősítve azt a pontot, hogy az ötvözetet és az eljárást rendszerként kell egyeztetni.
Kompatibilitás az öntési légkörrel
Nem minden ötvözet viselkedik ugyanúgy az olvasztás és öntés során.
Egyes ötvözetcsaládok stabilak a hagyományos légolvadékos öntvényben, míg mások erősen reaktívak és vákuumot vagy szigorúan ellenőrzött inert feldolgozást igényelnek.
A titánötvözetek a legvilágosabb példa: alacsony sűrűségük és nagy fajlagos szilárdságuk miatt értékelik őket,
de vákuumban vagy nagy tisztaságú inert gázban kell önteni, mert könnyen felszívják az oxigént vagy reagálnak vele, nitrogén, és hidrogén magas hőmérsékleten.
A nikkel alapú szuperötvözetek gyakran hasonló szabályozott légköri követelményeket követnek.
Ezzel szemben, rozsdamentes acélok, szénanala, alumíniumötvözetek, rézötvözetek, és sok bronzcsaládot széles körben használnak a befektetési öntésben
mert a hagyományos öntödei vezérléssel sikeresen önthetők, feltéve, hogy az ötvözet és az eljárás megfelelően illeszkedik.
Ez az anyag rugalmassága a folyamat egyik meghatározó erőssége.
Tulajdonság válasza az öntés után
A jó befektetési öntőötvözet nem csak egyszerűen önthető; az öntés után is ki kell alakítania a megfelelő tulajdonságokat.
Sok befektetési öntésnél használt ötvözetcsaládot azért választanak ki, mert jól reagálnak hőkezelés, öregedés, vagy öntés utáni stabilizálás.
Az olyan rozsdamentes acélok, mint a 17-4PH, teljesítményük nagy részét az öregedés következtében növelik, míg az alumíniumöntvény-ötvözetek, mint pl 356, A356, és az A357-et széles körben használják, mert végső tulajdonságaik erősen függnek a hőkezeléstől és a mikroszerkezeti szabályozástól.
Ez azt jelenti, hogy az ötvözetet a teljes folyamatláncon át kell értékelni: olvadási viselkedés, héj töltelék, megszilárdulás, hőkezelés, megmunkálás, és végső szolgáltatási környezet.
Az az ötvözet, amely papíron vonzónak tűnik, de öntés után nem stabilizálható a kívánt tulajdonságablakban, nem jó befektetési öntési jelölt.
Méretpontosság és megmunkálási ráhagyás
Az ötvözet alkalmassága attól is függ, hogy az öntöde el tudja-e érni az adott anyagcsaládhoz szükséges tűrést és felületminőséget.
Öntőrendszerek vashoz, nikkel, kobalt, réz, alumínium, magnézium, A titán és a titán nem ugyanazt a pontosságot nyújtja, és az ötvözetválasztás befolyásolja az összehúzódási viselkedést, héj interakció, és a lefoglalandó megmunkálási ráhagyás mennyiségét.
Gyakorlati szempontból, az ötvözetnek együtt kell működnie a tolerancia stratégiával, ne küzdj ellene.
Ez az egyik oka annak, hogy a befektetési öntés olyan értékes az összetett alkatrészek esetében: a folyamat csökkentheti a megmunkálást és a szinte nettó alakpazarlást, de csak akkor, ha az ötvözet folyási és szilárdulási jellemzői kompatibilisek a célgeometriával.
Gazdaságos és alkalmazható
Végül, egy ötvözet akkor alkalmas befektetési öntésre, ha az eljárás gazdaságilag ésszerű az alkalmazás szempontjából.
A befektetési öntést azért alkalmazzák, mert bonyolult formákat tud előállítani, megmunkálási időt takarít meg, és csökkenti az alkatrészek számát, de a kiválasztott ötvözetnek igazolnia kell az eljárás költségét a teljesítmény vagy a geometria előnyein keresztül.
Például, a rozsdamentes acélokat a korrózióállóság és a szilárdság szempontjából választják, alumíniumötvözetek a kis tömegért, nikkel alapú ötvözetek a magas hőmérsékleten való használatra,
titán a nagy fajlagos szilárdság és korrózióállóság érdekében, és rézalapú ötvözetek vezetőképesség vagy kopással kapcsolatos teljesítmény érdekében.
2. Fő ötvözetcsaládok és reprezentatív minőségek
A befektetési öntés széles ötvözetspektrumot támogat, de az ötvözetek nem cserélhetők fel.
Minden család más-más egyensúlyt hoz a dobhatóság között, erő, korrózióállóság, hőmérsékleti képesség, megmunkálhatóság, és légköri követelmény.
Szén- és gyengén ötvözött acélok
A szén- és gyengén ötvözött acélok jelentik a beruházási öntés szerkezeti alapját.
Széles körben használják, mert kombinálják jó öntözhetőség, erős mechanikai teljesítmény, és viszonylag alacsony anyagköltség.
Szénanala általában könnyebben leadhatók, mint ötvözött acélok, míg az alacsony ötvözetű minőségek, mint pl 4130 és 4140 nagyobb erősség esetén választják ki, Megkeményíthetőség, vagy szívósságra van szükség.
A közös osztályok között szerepel 1020, 1045, 4130, 4140, 4340, és 8620, az iparágban használt szabványos acélöntvény-minőségekkel együtt.
A tipikus felhasználási esetek közé tartoznak a szerkezeti konzolok, ipari hardver, gépi alkatrészek, és a nyomással kapcsolatos alkatrészek, ahol a szilárdság és a költségszabályozás fontosabb, mint a korrózióállóság.
Ezek az ötvözetek általában a hőkezeléstől függenek a végső tulajdonságcélok elérése érdekében.
Austenit rozsdamentes acélok
Austenit rozsdamentes acélok a legelterjedtebb korrózióálló öntvénycsalád.
Értékelik őket Kiváló korrózióállóság, jó hegesztés, és széles ipari rendelkezésre állás.
A reprezentatív fokozatok közé tartozik 304 / CF-8, 316 / CF-8m, 316L / CF-3M, 304L, és 316L.
Ezeket a minőségeket széles körben használják, ha az öntvénynek ellenállnia kell a nedvességnek, vegyszerek, élelmiszer-szolgáltatási környezetek, tengeri expozíció, vagy általános légköri korrózió.
Alacsony szén-dioxid-kibocsátású változatok, főleg 304L és 316L, különösen hasznosak ott, ahol a hegesztés vagy az öntés utáni hőhatás egyébként csökkentheti a korrózióállóságot.
Ezért az ausztenites rozsdamentes acélok a szelepek alapértelmezett választása, szivattyútestek, szerelvények, házak, és számos ipari alkatrész.
Csapadékban keményedő rozsdamentes acélok
A csapadékban keményedő rozsdamentes acélokat akkor választják, ha a rozsdamentes acél korrózióállóságát lényegesen nagyobb szilárdsággal kell kombinálni.
A család legelterjedtebb befektetési célú kategóriái közé tartozik 17-4PH és 15-5PH.
Ezek az ötvözetek végső teljesítményük nagy részét öregedési hőkezeléssel nyerik el, ami különösen vonzóvá teszi azokat az alkatrészekhez, amelyeknek erősnek kell lenniük, dimenziósan stabil, és még mindig korrózióálló.
A PH rozsdamentes acélokat széles körben használják az űrhajózásban, hidraulikus, védelem, és precíziós ipari alkatrészek, mert nagyon hasznos szilárdság-korrózióállóság egyensúlyt kínálnak.
Sok programban, ezek a legerősebb praktikus opciók a rozsdamentes acél családon belül.
Duplex rozsdamentes acélok
A duplex rozsdamentes acélok vegyes mikroszerkezetben egyesítik a ferritet és az ausztenitet,
és ez megadja nekik nagyobb szilárdság és jobb ellenállás a kloridos feszültségkorróziós repedésekkel szemben a hagyományos ausztenites rozsdamentes acélokhoz képest.
Az általános öntési fokozatok közé tartozik 2205-alapú duplex minőségek és a kapcsolódó, agresszív szolgáltatási környezetben használt duplex öntvényminőségek.
Ez a család különösen hasznos az offshore számára, kémiai, és a klorid tartalmú szolgáltatás, ahol a 316L elfogadható, de nem ideális.
A duplex szerkezet vonzóvá teszi az ötvözetet, ha egy alkatrésznek jobb szilárdsággal kell kezelnie a nyomást és a korróziót is, mint a szabványos ausztenites acél.
Alumíniumötvözetek
Alumíniumöntvény ötvözeteket használnak, amikor alacsony sűrűség, jó öntözhetőség, és hőkezelhető szilárdságfejlesztés a prioritások.
A legelismertebb befektetési célú öntési alumínium minőségek közé tartozik 356, A356, A357, C355, A354, A201, és A206.
Ezeket az ötvözeteket széles körben használják könnyűszerkezetes mérnöki alkatrészekben, különösen akkor, ha a geometria túl bonyolult vagy költséges a szilárd anyagból való megmunkáláshoz.
Köztük, 356, A356, és A357 különösen fontos viszonyítási alapcsaládok.
Előnyben részesítik őket, mert egyesítik az önthetőséget a praktikus hőkezelési reakcióval, valamint a súly és a teljesítmény erős egyensúlyával.
Ez gyakorivá teszi őket a repülésben, autóipari, és precíziós ipari alkatrészek.
Nikkel alapú szuperötvözetek
A nikkel alapú szuperötvözetek a prémium választás, ha magas hőmérsékleti szilárdság, oxidációs ellenállás, és korrózióállóság uralják a követelményrendszert.
A közös osztályok között szerepel Kuncol 600, 625, 713, 718, 617, 690, Haynes 230, Megújít 41, Márc-M-247, és a nikkel X.
Ezeket az ötvözetek gyakran olyan igényes öntési alkalmazásokhoz kapcsolódnak, mint például a turbina hardver és a forró metszetű alkatrészek.
Sok nikkel alapú öntvényt vákuumrendszerben állítanak elő, mivel az ötvözetcsaládot olyan környezetben használják, ahol a szennyeződés ellenőrzése és a magas hőmérsékletű integritás kritikus fontosságú..
Ezért, a nikkelötvözetek az egyik legspeciálisabb pozíciót foglalják el a befektetési öntés területén.
Kobalt alapú ötvözetek
A kobalt alapú ötvözetek akkor kerülnek kiválasztásra, ha az alkatrésznek ellenállni kell viselet, kopás, forró keménység, és oxidáció súlyos üzemi körülmények között.
A reprezentatív fokozatok közé tartozik CB3, CB6, CB12, CB21, CB93, valamint a Stellite típusú ötvözetek és az orvosbiológiai CoCrMo változatok, mint pl ASTM F75 / L605 rokon családok.
Ez a család fontos a szelepkopó felületeknél, magas hőmérsékletű alkatrészek, és más alkatrészek, ahol a tribológiai teljesítmény legalább annyira számít, mint a korrózióállóság.
Rozsdamentes acélhoz képest, a kobaltötvözetek sokkal speciálisabbak és általában sokkal drágábbak, de olyan problémákat oldanak meg, amelyeket a szabványos rozsdamentes minőségek nem.
Titánötvözetek
Titán befektetési öntés akkor használatos, ha a tervezés megköveteli alacsony sűrűség, nagy fajta szilárdság, és kiemelkedő korrózióállóság, de nagyon szigorú légkör-szabályozást is igényel.
A közös osztályok között szerepel Fokozat 2 és Ti-6Al-4V fokozat 5, ez utóbbi a legismertebb titánötvözet a mérnöki és orvosi alkalmazásokban.
A titán öntvényeket alatt kell előállítani vákuum vagy nagy tisztaságú inert gáz mert a titán könnyen reagál az oxigénnel, nitrogén, és hidrogént emelt hőmérsékleten.
Ez a követelmény a titánt az egyik műszakilag legigényesebb, de egyben stratégiailag is az egyik legértékesebb ötvözetcsalád a befektetési öntésben..
Réz alapú ötvözetek
A rézalapú ötvözeteket akkor használják, amikor az alkalmazásnak szüksége van vezetőképesség, korrózióállóság, viselési viselkedés, vagy dekoratív megjelenés.
Közös rézberuházás-öntés évfolyamok közé tartozik sárgaréz C87500, szilícium bronz C87200, C87300, C87600, és alumínium bronz C95200, C95300.
Ezt a családot gyakran választják szerelvényeknek, hardver, és olyan speciális alkatrészek, amelyeknél a hő- vagy elektromos vezetőképesség a funkcionális követelmény részét képezheti.
Bronz a családok akkor is vonzóak, ha a korrózióállóság vagy a kopásállóság fontosabb, mint az alacsony tömeg.
3. Az ötvözetkohászat és a két alapvető befektetési öntőhéjtechnológia belső illeszkedési mechanizmusa
Az igazi határ között vízüveg és Szilícium -dioxid -szol befektetési öntést a kohászat határozza meg, nem marketing nyelven.
Az ötvözet olvadási viselkedése, oxidációs érzékenység, megszilárdulási tartomány, és a felületreakció hajlamának meg kell egyeznie a héj termikus szilárdságával, áteresztőképesség, és kémiai stabilitás.
Más szavakkal, a héj nem csak egy penész; ez az ötvözet termikus és kémiai működési környezete.
Vízüveg (Nátrium -szilikát) Shell ötvözet adaptációs logika
A vízüveg kagyló a praktikus, költségorientált megoldás.
Gyorsan gyógyulnak, támogatja a gyors tételforgalmat, és széles körben leírják, hogy olcsóbbak, mint a szilikaszol rendszerek, de durvább felületet és kisebb méretpontosságot is biztosítanak.
Így jobban illeszkednek azokhoz az ötvözetekhez és alkatrészekhez, amelyek nem igényelnek prémium héjreprodukciót, különösen közepes pontosságú szerkezeti öntvények vastagabb szelvényekkel.
Az ötvözetválasztás szempontjából, vízüveg héjak a legtermészetesebben igazodnak szénanala, alacsony ötvözött acélok, sok sárgaréz és bronz rendszer, és más hagyományos ipari ötvözetek.
Ezek az anyagok általában elég stabilak ahhoz, hogy a nátrium-szilikát héj feldolgozási ablakában működjenek, és általában nem követelik meg a titán vagy a legreaktívabb magas hőmérsékletű szuperötvözetek által megkövetelt légköri védelmet.
A mechanizmus egyszerű: az eljárás előnyben részesíti azokat az ötvözeteket, amelyek öntési és megszilárdulási viselkedése elviseli a héjrendszert jó szerkezeti szilárdság, de közepes felülethűség.
Ezért a vízüveg-öntvény továbbra is vonzó a konzolok számára, nehézfalú ipari alkatrészek, és költségérzékeny gyártási folyamatok, ahol az öntvénydarab szükség esetén később megmunkálható.
Szilikaszol kolloid héj ötvözet adaptációs logika
A szilika szol héj a precíziós út. Többször leírják, hogy szállítanak jobb dimenziós pontosság, kisebb felületi érdesség, és hosszabb héjkészítési ciklus magasabb költségek mellett mint a vízüveg rendszerek.
Ez az extra befektetés megtérül, ha az ötvözet vagy a geometria finomabb részleteket kíván, vékonyabb falak, vagy feszesebb felület- és tűrésszabályozás.
Ez az oka annak, hogy a szilícium-dioxid szol a megfelelőbb austenit rozsdamentes acélok, PH rozsdamentes acélok, duplex rozsdamentes acélok, alumíniumötvözetek, rézbázisú ötvözetek, nikkel-bázis szuperötvözetek, és titánötvözetek amikor ezeket az anyagokat precíziós vagy nagy teljesítményű öntvényekben használják.
A héj finomabb szerkezete és jobb felületi reprodukciója megőrzi ezen ötvözetrendszerek értékét ahelyett, hogy durvább formafelülettel rontaná őket.
Reaktív ötvözetekhez, különösen fontos a szilícium-dioxid szol.
A titán és sok nikkel alapú rendszer szigorúan ellenőrzött feldolgozási légkört igényel,
és különösen a titán öntvény vákuum vagy nagy tisztaságú inert gáz elleni védelemhez van kötve a fém oxigénnel való reakciókészsége miatt, nitrogén, és a hidrogén.
Azokban az esetekben, a héjválasztás a kohászat része, nem csupán a szerszámok része.
Az ötvözet megszilárdulási jellemzői a kapuzat és a felszálló kialakítására irányadók
Az ötvözet szilárdulási viselkedésének meg kell határoznia az adagolórendszert, nem fordítva.
A szélesebb fagyasztási tartományú vagy nehezebb adagolási viselkedésű ötvözetek megfontoltabb irányított szilárdítási szabályozást igényelnek,
míg a szűkebb szilárdulási viselkedésű ötvözetek gyakran egyszerűbben adagolhatók, ha a forró pont megfelelően van elhelyezve.
Ezért az ötvözetkohászat közvetlenül szabályozza a kapuzást, felszálló elrendezés, és hot-spot menedzsment a befektetési castingban.
Szélesebb szilárdulási tartománnyal rendelkező ötvözetek
Nikkel alapú szuperötvözetek, duplex rozsdamentes acélok, és néhány más összetett ötvözetek igényesebbek a takarmányozásban
mert szilárdulási viselkedésük elősegítheti a szórt zsugorodást vagy a mikroporozitást, ha a termikus út nincs megfelelően szabályozva.
Ezek az ötvözetek gyakran profitálnak a sűrűbb felszálló logikából és a gondosabb szekvenciális szilárdítási tervezésből.
Szűkebb fagyasztási tartományú ötvözetek
A szénacélok és egyes rézalapú ötvözetek általában a zsugorodást a végső megszilárdulási forró pontok felé koncentrálják,
Ez azt jelenti, hogy egy központosabb adagolási stratégia elegendő lehet, ha az alkatrész geometriája jól meg van tervezve.
Ilyen esetekben, a kapurendszernek továbbra is simának és tisztának kell lennie, de a felszállóhálózat gyakran kevésbé kidolgozott, mint a rendkívül érzékeny ötvözetek esetében.
Nagy oxidációs érzékenységű ötvözetek
Az alumínium- és titánötvözetek különösen érzékenyek az oxidképződésre és a gázbezáródásra,
így a kapurendszernek minimálisra kell csökkentenie a turbulenciát és meg kell őriznie az olvadék tisztaságát.
Azokhoz az ötvözetekhez, a héjrendszernek és az öntési gyakorlatnak együtt kell működnie, hogy elkerülje az oxidgyűrődést, magával ragadott gáz, és felületi minőségromlás.
4. Hogyan válasszuk ki a megfelelő befektetési öntvényötvözetet
Kezdje a szolgáltatási környezetből
Az első kiválasztási szűrő az alkatrész működési környezete.
Ha az alkatrész élni fog környezeti beltéri szolgáltatásban, acél- és alumíniumötvözetek széles választéka működhet. Ha tengervízzel néz szembe, kloridok, vegyszerek, vagy hő, az elfogadható ötvözetablak gyorsan beszűkül.
Praktikus ötvözetválasztási útmutatókban, korróziós környezet, üzemi hőmérséklet, mechanikai terhelés, súly, megmunkálhatóság, és a költség a fő döntési változó, nem csak az ötvözet neve.
Illessze az ötvözetcsaládot a domináns követelményhez
Egy jó szabály az, hogy hagyjuk, hogy a domináns követelmény vezérelje a családválasztást.
Használat szén- és gyengén ötvözött acélok amikor az erő és a költségegyensúly a legfontosabb; austenit rozsdamentes acélok amikor a korrózióállóság és a hegeszthetőség a fő cél;
alumíniumötvözetek amikor a súlycsökkentés számít; nikkel-bázis szuperötvözetek amikor a hőmérséklet és az oxidációs ellenállás dominál;
kobalt alapú ötvözetek amikor a kopás és a forró keménység számít; és titánötvözetek amikor az alacsony sűrűséget és a nagy fajlagos szilárdságot korrózióállósággal kell kombinálni.
Ezek a visszatérő családi szintű minták a befektetési szempontok alapján.
Az ár ellenőrzése előtt ellenőrizze az öntés légkörét
Egyes ötvözetek hagyományos öntödei körülmények között önthetők be, míg mások vákuumos vagy erősen ellenőrzött inert feldolgozást igényelnek.
A titán a legvilágosabb példa: a titán öntést vákuum vagy inert gáz védelem alatt kell végezni, mert a fém könnyen reagál az oxigénnel, nitrogén, és hidrogén magas hőmérsékleten.
A nikkel alapú szuperötvözetek gyakran átkerülnek a vákuumbefektetett öntvénybe is, ha az alkalmazás szélsőséges hőmérsékletre vagy szennyeződésre érzékeny..
A hőkezelést az ötvözetválasztás részeként kezelje
Sok ötvözethez, az as-cast feltétel csak a kiindulópont.
Alumíniumöntvény-ötvözetek, mint pl 356, A356, és az A357-et részben azért választják ki, mert hőkezelés után hasznos szilárdságot fejlesztenek ki,
míg a csapadékban keményedő rozsdamentes acélok, például a 17-4PH és a 15-5PH teljesítményük nagy részét az öregedés okozza.
Ha az öntés utáni hőciklus nem praktikus az ötvözetcsalád számára, az ötvözet még akkor sem megfelelő, ha a kémia papíron vonzónak tűnik.
Egyensúlyozza az ingatlancélokat az életciklus-költséggel
A legjobb ötvözet önmagában nem a legerősebb vagy a legolcsóbb. Ez az az ötvözet, amely az alkatrész élettartama során a legalacsonyabb összköltséggel teljesíti a szervizkövetelményeket.
A 316L-es rozsdamentes öntvény lehet a megfelelő válasz a hegesztett anyagokhoz, korrózióálló ipari alkatrész; a duplex minőség indokolt lehet, ha a klorid feszültség-korrózióval szembeni ellenállását javítani kell;
nikkel- vagy kobaltötvözet indokolt lehet, ha a hő- vagy kopási hiba drágább, mint maga az ötvözet.
Ez az igazi befektetési döntés: a szolgáltatás teljesítménye először, folyamat költsége második, vételár harmadik.
5. A folyamat következményei az ötvözetcsalád szerint
A befektetési öntés egy folyamat, de a folyamatbeállítások nem minden ötvözetcsaládnál azonosak.
Az öntödének be kell állítania a légkört, héj viselkedése, öntési gyakorlat, hőkezelés, és az ötvözetnek megfelelő vizsgálati stratégia.
Az alábbi táblázat a folyamat főbb következményeit foglalja össze családonként.
| Ötvözet család | A fő folyamat vonzata | Amit az öntödének ellenőriznie kell | Tipikus gyakorlati következmény |
| Szén / alacsony ötvözött acélok | Hagyományos befektetési-öntési út, erősen hőkezelésfüggő. | Megszilárdulási viselkedés, zsugorodásos táplálás, és az öntés utáni normalizálás / kioltási és temperálási reakció. | Jó szerkezeti érték, széles körben használható gépekben és ipari hardverekben. |
| Austenit rozsdamentes acélok | Jó minden téren leadhatóság, korrózióállóság, és a hegesztési viselkedés. | Kibocsátáscsökkentés alacsony szén-dioxid-kibocsátású minőségekben, felületi tisztaság, és hegesztésre érzékeny korróziós teljesítmény. | Széles körben használják szelepekhez, szivattyútestek, szerelvények, és általános korróziós szolgáltatás. |
PH rozsdamentes acélok |
Erősebb rozsdamentes út, de az öregedési hőkezelés az ingatlancsomag része. | Oldatkezelés, öregedési reakció, és méretstabilitás a termikus feldolgozás során. | Előnyös, ha a rozsdamentes alkatrészeknek sokkal nagyobb szilárdságra van szükségük, mint a 316 literesnek. |
| Duplex rozsdamentes acélok | A mikroszerkezet egyensúlya kritikus; szilárdság és SCC ellenállás a fázisszabályozástól függ. | Kémiai egyensúly, hűtési gyakorlat, és a fáziskiegyensúlyozatlanság elkerülése. | Jobb választás, mint a szabványos ausztenites acélok a kloridos használatban. |
| Alumíniumötvözetek | Könnyű, közel háló alakú öntvény, erősen függ a hőkezeléstől. | Porozitásszabályozás, megszilárdulási sebesség, és a családok öregedő reakciója, mint pl 356 / A356 / A357. | A legjobb súlyérzékeny alkatrészekhez, ahol a geometria és a megmunkálási csökkentés számít. |
Nikkel alapú szuperötvözetek |
Gyakran van szükség vákuumos öntésre a magas hőmérsékletű szennyeződésre való érzékenység miatt. | Oxigén / nitrogén szabályozás, olvad a tisztaság, és a folyamat stabilitása vákuumban vagy inert atmoszférában. | Turbinákhoz és melegszelvényű alkatrészekhez használják, ahol a hőmérsékleti szilárdság számít. |
| Kobalt alapú ötvözetek | Melegkeménységhez és kopásszervizhez választották, így a hibatűrés alacsony. | Kopásérzékeny geometria, forró szakasz integritása, és bevonja a kopáskritikus felületeket. | Ott használatos, ahol a kopás- és oxidációs ellenállás indokolja a nagyobb folyamatterhelést. |
| Titánötvözetek | Meg kell olvasztani és vákuumba vagy nagy tisztaságú inert gázba kell önteni. | Abszolút szennyeződés-ellenőrzés, légkör tisztasága, és gondos héj/anyagválasztás. | Nagy fajlagos szilárdságú alkatrészek repüléshez, tengeri, kémiai, és orvosi alkalmazások. |
| Réz alapú ötvözetek | Általában könnyebb önteni, mint a titán- vagy nikkelötvözeteket, de mégis kémiaérzékeny. | Vezetőképesség-vezérelt minőség, oxid szabályozás, és felületi integritás, ahol az érintkezés vagy a dekoratív felület számít. | Gyakori a szerelvényeknél, vezető részek, és kopó vagy dekoratív alkatrészek. |
6. Különböző befektetési öntvényötvözetek teljes életciklusára vonatkozó gazdasági költségelemzés
Az összetevők teljes költsége három fő szegmensből áll: alapanyag beszerzési költség,
olvasztó & öntvényfeldolgozási költség és hosszú távú üzem közbeni karbantartási költség, költségorientált ötvözetválasztási határ meghatározása.
Nyersanyagköltség-hierarchia:
Szénacél < közönséges alumíniumötvözet < hagyományos 304 rozsdamentes acél < 316L rozsdamentes acél < rézötvözet < duplex rozsdamentes acél < csapadék edzésű rozsdamentes acél < nikkel szuperötvözet < TC4 titán ötvözet;
A titán nyersanyag egységára eléri a 7-11-szeresét 304 rozsdamentes acél a bonyolult Kroll olvasztási eljárásnak és a magas energiafogyasztásnak köszönhetően.
Öntödei feldolgozási költség:
Öntött vízüveg ötvözetek (szénacél, közönséges sárgaréz/alumínium) saját legalacsonyabb feldolgozási költsége érett, alacsony befektetést igénylő berendezésekkel és magas termelési hozammal;
szilícium-dioxid szol csúcsminőségű ötvözetek (szuperötvözet, titán) többletköltséget generál a vákuumolvasztással,
kiváló minőségű tűzálló és szigorú légkör-szabályozás, a feldolgozási költségek meredeken emelkednek.
Hosszú távú életciklusra kiterjedő átfogó költség:
Az alacsony költségű szén-/rozsdamentes acél rendszeres korróziógátló karbantartást és időszakos cserét igényel tengeri/vegyi korrozív környezetben, ami magas szervizelési költségeket halmoz fel.;
A titán és nikkel szuperötvözetből készült öntvények több évtizedes karbantartásmentes szolgáltatást tesznek lehetővé kemény üzemi körülmények között,
a nagy kezdeti beruházások ellensúlyozása a nagyszabású, hosszú ciklusú mérnöki projektek meghosszabbított élettartamával.
7. Tipikus alkalmazás
| Ötvözet család | Tipikus alkalmazási logika |
| Szén- és gyengén ötvözött acélok | Szerkezeti részek, nyomással kapcsolatos alkatrészek, általános ipari hardver. |
| Austenit rozsdamentes acélok | Szelepek, szivattyútestek, élelmiszer, kémiai, tengeri, és általános korrózióálló alkatrészek. |
| PH rozsdamentes acélok | Hidraulikus alkatrészek, űrrepülési alkatrészek, orvostechnikai eszközök, és nagy szilárdságú hardver. |
| Duplex rozsdamentes acélok | Kloridnak kitett ipari rendszerek, vegyi és tengerészeti szolgáltatás. |
Alumíniumötvözetek |
Könnyű űrrepülés, védelem, autóipari, és ipari hardver. |
| Nikkel -szuperfémek | Turbinák, égési rendszerek, tengeri dízel, forró metszetű és korróziókritikus alkatrészek. |
| Kobaltötvözetek | Viselet, kopás, magas hőmérsékletű oxidáció, és az implantátumokkal kapcsolatos alkalmazások. |
| Titánötvözetek | Repülőgép, tengeri, kémiai, és implantációs alkalmazások. |
| Réz alapú ötvözetek | Vezető hardver, bronz szerelvények, kopásálló alkatrészek, és dekoratív elemek. |
8. Következtetés
A befektetési öntvény ötvözetek többfokozatúak, több teljesítményű kiegészítő anyagrendszer, amely az alacsony költségű vasalapú szerkezeti anyagokat az ultranagy teljesítményű speciális titánig és szuperötvözetig terjed,
amelynek alapvető alkalmazási logikája a kohászati inherens tulajdonságok közötti kompromisszumtól függ, folyamat alkalmazkodóképessége és átfogó életciklus-gazdasági haszon.
Modern precíziós öntödei kivitelben, racionálisan osztályozott ötvözetillesztés és kompozit anyagok szerkezeti elrendezése fokozatosan felváltja a vak egyanyagú, teljes komponensű tervezést,
maximalizálja a különböző öntőötvözetek anyagi előnyeit, és optimális egyensúlyt teremt az alkatrészformázás minősége között, feldolgozási hozam és hosszú távú szolgáltatási gazdasági haszon.
GYIK
Miért kerüli el a titán öntvény a hagyományos szilícium-dioxid alapú kerámia héjakat??
Az olvadt titán hevesen reagál a tűzálló szilícium-dioxid belsejében lévő SiO₂-val magas öntési hőmérsékleten, törékeny titán-oxid szennyezőréteget hozva létre (α-eset), romló felületmechanikai tulajdonság;
A kalcium-oxid semleges tűzálló anyag exkluzív héjanyagként szolgál a titán öntvénybe öntéséhez.
Melyik ötvözet vezet a legsúlyosabb szórt mikroporozitáshoz a befektetett öntés során?
Az extra széles megszilárdulási hőmérséklet-tartományú nikkel alapú szuperötvözet a leginkább hajlamos az interdendrites mikroporozitásra,
amely hatékonyan szabályozható a bór mikroötvözet és az optimalizált felszálló szekvenciális adagolás kialakításával.
A befektetési öntvény helyettesítheti a szuperötvözet alkatrészek kovácsolását?
A közel háló alakú befektetett öntvény bonyolult belső üregszerkezetet valósít meg, amely kovácsolással lehetetlen, alkalmas bonyolult szuperötvözet statikus alkatrészekhez;
A nagyciklusú dinamikus terhelésű turbina forgó részei továbbra is alkalmazzák a kovácsolást, valamint az ezt követő precíziós beruházási öntőkeverék-formázási eljárást.
