투자 캐스팅이란 무엇입니까??

1. 소개

투자 캐스팅, Lost-Wax 캐스팅 또는 정밀 캐스팅이라고도합니다, 현대 산업의 초석이되기 위해 천년에 걸쳐 진화 한 정밀 제조 공정입니다..

탁월한 정확도로 복잡한 형상을 생산하는 능력은 항공 우주에서 의료 기기에 이르기까지 부문에서 필수 불가능합니다..

아래는 포괄적입니다, 전문적으로 풍부했습니다, 투자 캐스팅 프로세스의 데이터 중심 개요, 재료, 장점, 제한, 및 응용 프로그램.

2. 투자 캐스팅이란 무엇입니까??

투자 캐스팅, 또는 잃어버린 왁스 캐스팅, 복잡하고 치수적으로 정확한 금속 구성 요소를 생산하는 데 널리 사용되는 고정밀 제조 방법입니다..

"투자"라는 용어는 내화성 세라믹 재료로 왁스 모델을 둘러싸는 과정을 말합니다., 본질적으로 내구성있는 쉘에 패턴을 "투자"합니다.

투자 캐스팅의 중심에는 사용이 있습니다. 가용성 패턴, 일반적으로 왁스로 만들어졌습니다, 이는 원하는 금속 부품의 정확한 복제본입니다.

이 왁스 패턴은 클러스터에주의 깊게 조립됩니다 (종종 "나무"라고 불립니다.) 및 여러 층의 내화성 물질로 코팅된다.

세라믹 쉘 후, 왁스가 녹고 배수됩니다, 깨끗한 뒤에 남겨 둡니다, 용융 금속이 부어지는 상세한 금형 공동.

3. 투자 캐스팅 과정

패턴 제작

• 왁스 패턴 생산: 첫 번째 단계는 주조 할 부품의 왁스 패턴을 만드는 것과 관련이 있습니다..
  이것은 용융 왁스를 금속 다이에 주입하거나보다 복잡한 형상을 위해 3D 프린팅 기술을 사용하여 수행 할 수 있습니다..
• 핵심 삽입 (필요한 경우): 내부 공동이있는 구성 요소 용, 가용성 또는 세라믹 재료로 만든 코어는 왁스 패턴에 삽입 될 수 있습니다..

집회

• 나무 어셈블리: 게이트라는 왁스 막대를 사용하여 여러 왁스 패턴이 중앙 스프루에 부착됩니다..
  이 어셈블리는 트리 구조와 유사하며 여러 부품을 동시에 캐스트 할 수 있습니다..

코팅 (쉘 빌딩)

• 슬러리에 담그기: 조립 된 나무는 세라믹 슬러리에 담그고 왁스 패턴을 균일하게 코팅합니다.. 딥핑 후, 껍질의 초기 층을 형성하기 위해 미세한 모래 나 치장 용 벽토로 덮여 있습니다..

  

  두 가지 1 차 바인더 시스템:

  매개 변수	수상 유리 공정	실리카-고체 공정
  바인더 구성	나트륨 규산염 용액	콜로이드 실리카
  쉘 두께	8–12 mm	6–8 mm
  시간을 만듭니다	1–3 일	5–7 일
  표면 마감	RA 6–12 µm	RA 1.6-3.2 µm
  비용 효율성	저렴한 비용 (~ $ 2.50/kg 바인더)	더 높은 비용 (~ $ 6.50/kg 바인더)
  전형적인 사용	일반 산업, 저에서 중간 복잡성	항공 우주, 의료, 고정밀 구성 요소

• 되풀이: 세라믹 슬러리의 반복 딥과 내화성 모래로 코팅됩니다.. 일반적으로, 6 에게 9 레이어가 적용됩니다.
  각 층은 제어 된 온도 및 습도 조건 하에서 공기 건조됩니다.. 이것은 두껍게 쌓입니다, 왁스 패턴 주위의 내구성있는 껍질.

탈왁스 및 번아웃

• 왁스 제거: 일단 껍질이 충분히 내장되고 건조되면, 왁스가 녹아서 용광로 또는 오토 클레이브에 거꾸로 배치됩니다., 원래 패턴 모양으로 중공 공동을 남겨 둡니다..
  이 단계는 "잃어버린 왁스"라는 용어가 시작된 곳입니다.

  

• 예열: 세라믹 쉘은 남은 왁스 잔류 물을 제거하고 용융 금속 쏟아지는 것을 준비하기 위해 예열됩니다..

주조

• 금속 붓기: 용융 금속은 예열 된 세라믹 몰드에 부어진다.
  예열은 곰팡이가 뜨거운 금속과 접촉하면 금형이 깨지지 않도록하고 충전 공정 동안 금속의 유동성을 유지하는 데 도움이됩니다..

• 냉각: 금속은 껍질 내에서 냉각되고 굳어집니다.. 냉각 시간은 부품의 크기와 복잡성에 따라 다릅니다..

마무리 손질

• 쉘 제거: 냉각 후, 세라믹 쉘은 기계적 진동을 사용하여 고형 금속 부분에서 조심스럽게 파손됩니다., 물 제트, 또는 다른 방법.
• 스프루와 게이트를 차단합니다: 부품은 Sprue에서 잘리고 과도한 재료가 제거됩니다..

• 표면 처리: 그라인딩과 같은 추가 마무리 작업, 세련, 열처리, 그리고 CNC 가공 최종 제품 사양을 달성하기 위해 수행 될 수 있습니다.

검사 및 품질 관리

• 점검: 각 부분은 치수 정확도를 보장하기 위해 철저한 검사를받습니다, 구조적 무결성, 그리고 표면 품질.
  비파괴 테스트 (ndt) X-ray와 같은 방법, 염료 침투제, 또는 자기 입자 검사가 사용될 수 있습니다.
• 인증: 필요한 표준을 충족하는 부품 인증 및 배송 준비..

Langhe Investment Casting 프로세스 완전한 비디오：www.youtube.com/watch?v = mesh0dvf9nvo

4. 투자 캐스팅에 대한 일반적인 공차

투자 캐스팅은 타이트한 차원 제어 및 미세한 표면 품질로 부품을 생산하는 데 탁월합니다.. 일반적으로-캐스트 관용 마감은 아래에 요약되어 있습니다:

특징	용인 / 값	메모
선형 치수	≤ 25 mm: ± 0.1 mm	더 작은 기능은 최상의 정확도를 달성합니다
	25–50 mm: ± 0.2 mm	크기가 증가함에 따라 정확도는 약간 이완됩니다
	> 50 mm: ± 0.3 - 0.5 mm	기하학 및 단면 두께에 따라 다릅니다
최소 벽 두께	1.0 - 1.5 mm	얇은 벽 1 작은 부품의 경우 mm
표면 거칠기 (라)	실리카-고체: 1.2 - 3.2 µm	고정밀 구성 요소의 프리미엄 마감
	워터 글래스: 6 - 12 µm	적당한 마무리 요구가있는 경제적 인 옵션
기하학적 공차	평탄, 동심도, 등.: ± 0.1 - 0.3 mm	기능 복잡성 및 검사 방법에 따라 다릅니다

5. 투자 캐스팅의 장점

탁월한 차원 정확도

투자 캐스팅은 높은 차원 정밀도로 구성 요소를 생산하는 능력으로 널리 인식됩니다..

부품은 ± 0.1 mm의 단단한 공차로 제조 될 수 있습니다., 복잡한 디자인이 금형에서 직접 탁월한 정확도로 복제되도록.

우수한 표면 마감

투자 캐스팅의 눈에 띄는 이점 중 하나는 AS 캐스트 표면의 부드러움입니다..

프로세스는 RA의 표면 마감으로 부품을 생성합니다. 1.2 에게 3.2 µm,

고품질이 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다, 광범위한 시본 치료가 필요없이 세련된 마감.

넓은 재료 다양성

투자 캐스팅은 광범위한 재료를 지원합니다, 각 응용 분야에 가장 적합한 합금을 선택할 수있는 유연성,

제조업체가 특정 기계를 충족시킬 수 있습니다, 열의, 및 화학 요구 사항.

복잡한 형상 기능

투자 캐스팅은 복잡한 형상이있는 부품을 생산할 수 있습니다., 언더컷을 포함하여, 얇은 벽, 내부 구절, 그리고 구멍, 모두 한 단계로.

이 기능은 용접과 같은 추가 제조 단계가 필요하지 않습니다., 집회, 또는 패스너.

단단히 짜여 하나로 되어 있는, 원활한 부분

투자 캐스팅 프로세스는 모 놀리 식을 생성합니다, 용접이나 어셈블리가 필요없는 원활한 구성 요소, 부품 구조에서 잠재적 약점이 줄어 듭니다..

이것은 터빈 블레이드 및 항공 우주 구성 요소와 같은 고성능 애플리케이션에서 특히 중요합니다..

다양한 생산량에 대한 확장 성

투자 캐스팅은 다재다능하며 저성 프로토 타입 생산에서 대규모 제조까지 효율적으로 확장 할 수 있습니다..

몇 부 또는 수만 건의 부품이 필요하든, 프로세스는 잘 적응합니다, 단위 경제와 툴링 비용의 균형.

거의 네트 모양의 효율성

투자 캐스팅을 통해 생성 된 부품은 일반적으로 최종 차원 및 모양에 매우 가깝습니다. (거의 네트 모양).

이것은 재료 폐기물을 줄이고 최종 부품 형상을 달성하기 위해 광범위한 가공이 필요하지 않습니다..

디자인 자유

투자 캐스팅은 디자인에 상당한 자유를 제공합니다.

엔지니어는 날카로운 모서리를 통합 할 수 있습니다, 복잡한 세부 사항, 그리고 다른 캐스팅 프로세스에서 일반적으로 볼 수있는 수축 또는 기타 조정에 대한 추가 허용이 필요없는 다른 복잡한 기능.

환경 및 비용 장점

투자 캐스팅의 거의 네트 형성 기능으로 인해, 이 공정은 가공이나 모래 주조와 같은 다른 방법에 비해 스크랩 재료를 덜 생성합니다..

이것은 원료 폐기물을 줄임으로써 지속 가능성 노력에 기여합니다.. 추가적으로, 에너지 소비는 종종 다른 금속 가공 기술에 비해 낮습니다..

탁월한 반복성과 일관성

패턴 디자인이 설정되면, 투자 캐스팅 프로세스는 높은 수준의 반복성으로 동일한 부분을 재현 할 수 있도록합니다..

이것은 항공 우주 및 의료와 같은 산업에 필수적입니다, 구성 요소 일관성과 신뢰성이 중요한 경우.

6. 투자 캐스팅의 한계

장점에도 불구하고, 투자 캐스팅에는 특정 제한 사항이 있습니다:

• 초기 툴링 비용이 높아집니다: 왁스 주입 및 세라믹 쉘 시스템에 대한 상당한 선결제 투자.
• 더 긴 리드 타임: 다단계 프로세스는 며칠에서 몇 주가 소요될 수 있습니다.
• 크기 제약 조건: 중소형 구성 요소에 가장 적합합니다; 부품까지 100 KG를 생산할 수 있습니다.
• 제한된 벽 두께: 매우 얇은 벽을 주조합니다 (아래에 1.5 mm) 도전적입니다.
• 재료 제한: 순수 티타늄과 같은 반응 금속은 오염을 피하기 위해 특수 환경이 필요합니다..
• 높은 대량에는 이상적이지 않습니다, 복잡성 부품: 다이 캐스팅과 같은 다른 방법은 더 비용 효율적일 수 있습니다.
• 쉘 취약성: 세라믹 쉘은 발사하기 전에 깨지기 쉬우 며 신중한 취급이 필요합니다..

7. 산업 응용 분야

투자 캐스팅은 고정밀에서 광범위한 사용을 발견합니다, 고성능 부문:

• 항공 우주: 터빈 블레이드, 연료 노즐, 엔진 하우징
• 자동차: 터보 휠, 매니 폴드, 정밀 기어
• 의료: 엉덩이/무릎 임플란트, 외과 가위, 치과 교량
• 에너지: 사기꾼, 밸브 바디, 가스 터빈 부품
• 로봇 공학 & 오토메이션: 공동 조립, 엔드 이펙터
• 소비자 제품: 케이스 시청, 고급 오디오 구성 요소

8. 투자 캐스팅 및 주요 특성에 사용되는 일반적인 합금

투자 캐스팅은 광범위한 금속을 지원합니다, 그러나 입증 된 강점의 성능으로 인해 특정 합금이 선호됩니다., 부식 저항, 가공 가능성, 그리고 내열.

아래는 분류 된 목록입니다 일반적으로 사용되는 합금 등급 그들의 기본과 함께 재료 특성 그리고 응용 프로그램 노트.

투자 캐스팅의 일반적인 캐스트 스테인레스 스틸

탄소 및 합금강

등급	유형	주요 특성	일반적인 응용 프로그램
1020	저탄소강	좋은 가공 가능성, 공작, 용접하기 쉽습니다	구조적 부분, 기어, 샤프트
1045	중간 탄소	보다 높은 강도 1020, 좋은 충격 저항	크랭크 샤프트, 커플 링, 볼트
4140	크롬 몰리	높은 인장 강도, 좋은 피로와 내마모성, 열 처리 가능	기어, 차축, 기계 부품
8620	NI-CR-MO 합금	좋은 강인함과 경화성, 종종 표면 경도를 위해 기화되었습니다	문장, 기어, 피니언

투자 캐스팅의 주철

도구 강

등급	주요 특성	일반적인 응용 프로그램
D2	높은 내마모성, 우수한 경도, 좋은 차원 안정성	죽는다, 나이프, 산업 툴링
H13	높은 내열 저항, 좋은 강인함, 뜨거운 작업 환경에서 사용됩니다	사출 금형, 압출이 죽습니다
A2	균형 잡힌 내마모성과 인성, 공기 경화	스탬핑 도구, 형성 다이

슈퍼 합금 (니켈- & 코발트 기반)

등급	주요 특성	일반적인 응용 프로그램
Inconel 718	고온에서의 높은 강도, 산화/내식성	제트 엔진, 터빈 디스크
Hastelloy C22	공격적인 환경에서 우수한 부식 저항	화학적 처리, 선박, 제약
스텔 라이트 6	우수한 마모 및 부식 저항, 고온에서 경도를 유지합니다	밸브 시트, 절단 도구

티타늄 합금

등급	주요 특성	일반적인 응용 프로그램
TI-6AL-4V	탁월한 강도 대 중량 비율, 부식 저항, 생체 적합성	항공 우주 구조, 임플란트

알루미늄 합금

등급	주요 특성	일반적인 응용 프로그램
A356	좋은 주파수, 부식 저항, 높은 강도 대 중량비	자동차, 항공우주, 소비재
319	높은 열전도율, 좋은 가공 가능성, 압력-압력	엔진 블록, 펌프 하우징

구리 기반 합금

9. 사례 연구: 고성능 항공 우주 연료 노즐

투자 캐스팅의 실제 영향을 설명합니다, 생산하는 주요 제트 엔진 제조업체를 고려하십시오 60,000 Inconel에서 매년 연료 노즐 718.

전통적인 가공에서 정밀 주물로 전환함으로써:

• 재료 활용 개선 35%, 절단 스크랩 18 아래에 노즐 당 kg의 빌릿 1.5 낭비 된 슈퍼 합금의 kg.
• 첫 번째 통과 수익률 로즈에서 78% 에게 96%, 타이트한 차원 제어 덕분입니다 (± 0.1 mm) 그리고 RA 0.8 µm 임계 유체 경로 표면에서 재 작업을 제거하는 표면 마감.
• 총 비용 절감 도달했다 22%, 가공 노동이 낮은 고려, 사이클 시간 감소, 최소화 된 툴링 유지 보수.

게다가, 수명주기 성능 테스트는 캐스트 노즐을 견뎌냈습니다 10% 균열 전의 열 사이클, 세라믹 곰팡이 응고의 미세 구조 장점을 강조합니다.

10. 지속 가능성 & 녹색 캐스팅 이니셔티브

환경 규제가 강화됨에 따라, 투자 캐스팅 파운드리는 녹색 혁신을 수용합니다:

• 바인더 재활용: 새로운 실리카-고체 공식은 오버의 복구를 가능하게합니다 80% 간단한 수성 여과를 통해 사용 된 바인더, 이전 요금에서 하락했습니다 50%.
• 에너지 효율: 고급 쉘 파이어링 가마가 되돌아갑니다 30% 재생 버너를 통한 열의, 천연 가스 사용 절단 18%.
• VOC 캡처: 촉매 산화제에 대한 투자는 탈 웨축 중 휘발성 유기 화합물 배출을 초과로 감소시킵니다. 95%, 신흥 EPA 표준과 일치합니다.
• 폐기물 감소: 네트 모양의 주조는 가공 스크랩을 최소화합니다 50%, 중형 파운드리를 위해 수십만 달러의 연간 원료 저축으로 번역.

이러한 조치는 운영 탄소 발자국이 낮을뿐만 아니라 투자 캐스팅의 경제 및 생태 학적 호소를 강화하는 비용 절감을 유도합니다..

11. 디지털 혁신 & 산업 4.0

마지막으로, 산업의 통합 4.0 Technologies는 투자 캐스팅의 미래를 재구성하고 있습니다:

실시간 프로세스 모니터링

• IoT 센서 쉘 건조 챔버에 내장 습도를 추적합니다 1% 정확성, 이상적인 경화 조건을 유지하고 쉘 크랙 발생률을 줄입니다 12%.

예측 분석

• 기계 학습 모델 슬러리 점도를 분석하십시오, 주변 습도, 용광로 온도 데이터 스트림이 결함을 예측하기 위해 스트림 - 껍질이 붓 스테이션에 도달하기 전에 시정 조치를 트리거합니다..

첨가제 왁스 패터닝

• 3D 인쇄 왁스 또는 폴리머 패턴의 60%, 비용 효율적인 생산을 가능하게합니다 1,000 전통적인 다이 툴링이없는 부품.

디지털 트윈 시뮬레이션

• 가상 캐스트 시험 열 그라디언트를 시뮬레이션하여 물리적 프로토 타이핑을 줄입니다, 금속 흐름, 고정화 수축-시행 착오 순환을 최대로 돌립니다 4 새로운 디자인 당 반복.

12. 다른 캐스팅 방법에 비해 투자 캐스팅

주요 테이크 아웃

치수 정밀도 & 마치다

투자 캐스팅 라이벌은 관용으로 죽고 종종 모래와 잃어버린 지식 방법을 이길 수 있습니다.. 근거리 마무리가 끝납니다 (ra ≤ 3 µm) 연마 및 가공을 실질적으로 줄입니다.

툴링 투자 & 리드 타임

다이 캐스팅은 죽는 반면 가장 높은 투자와 가장 긴 리드 타임을 지휘합니다.,

투자 캐스팅 툴링 (왁스가 죽습니다 + 쉘 재료) 여전히 상당한 선불 비용과 여러 날주기를 나타냅니다.

모래와 잃어버린 폼 캐스팅 더 빨리 제공합니다, 더 간단한 부품을위한 저렴한 패턴 처리.

합금 다목적 성

투자 캐스팅은 강을 처리 할 수있는 능력으로 이어집니다, 슈퍼 합금, 티탄, 단일 공정에서 구리 합금.

다이 캐스팅 일반적으로 저 멜팅 비철 합금으로 제한됩니다, 반면 모래와 잃어버린 푸암은 더 넓은 금속 범위를 수용 할 수 있지만 더 느슨한 공차로 수용 할 수 있습니다..

설계 복잡성

얇은 벽, 깊은 언더컷, 그리고 내부 채널은 투자 캐스팅 및 잃어버린 폼 캐스팅에서 가장 실현 가능합니다..

모래 주조 내부 기능에는 코어가 필요합니다, 오정렬의 비용과 위험 추가, ~하는 동안 원심 캐스팅 축 대칭 부품에 가장 적합합니다.

생산량

매우 많은 양의 단순함을 위해, 대입자 부품 (예를 들어, 자동차 브래킷), 다이 캐스팅은 타의 추종을 불허하는 유닛 경제학을 제공합니다.

투자 캐스팅은 중간 ~ 낮은 양의 고 부가가치 부품으로 빛납니다., 의료 임플란트에서 항공 우주 성분까지.

13. 결론

결론적으로, 투자 캐스팅은 고대 장인 정신과 최첨단 엔지니어링의 역동적 인 조화를 나타냅니다..

지속적으로 재료를 정제함으로써, 환경 관리 확대, 디지털 혁신을 활용합니다, 이 과정은 복잡합니다, 총 비용이 적고 지속 가능성이 높은 고성능 구성 요소.

시장이 발전함에 따라, 더 가벼운 구조, 더 높은 작동 온도,

그리고 더 큰 공차-투자 캐스팅은 내일의 정밀 제조 환경의 도전에 맞서기 위해 고유 한 장비를 갖추고 있습니다..

~에 랑헤, 우리는 이러한 고급 기술을 활용하여 구성 요소 디자인을 최적화 할 때 귀하와 파트너십을 맺을 준비가되어 있습니다., 재료 선택, 생산 워크 플로우.

다음 프로젝트가 모든 성능 및 지속 가능성 벤치 마크를 초과하도록 보장.

오늘 저희에게 연락하십시오!

 

FAQ

투자 캐스팅으로 달성 된 일반적인 관용은 무엇입니까??

차원 공차는 일반적으로 부품 크기 및 설계 복잡성에 따라 ± 0.1 mm ~ ± 0.25 mm입니다.. 미세 공차는 보조 가공의 필요성을 줄입니다.

워터 글래스와 실리카-고독 투자 캐스팅의 차이점은 무엇입니까??

• 워터 글래스: 저렴한 비용, 덜 까다로운 응용 프로그램에 적합합니다, 약간 거친 표면 마감.
• 실리카-고체: 더 높은 정밀도, 더 나은 표면 마감, 더 높은 온도 저항, 고성능 부품에 이상적입니다.

투자 주물이 얼마나 크든 작은지?

투자 캐스팅은 몇 그램 정도의 부품에 적합합니다. 100 kg. 하지만, 최적의 무게 범위는 일반적으로 비용 효율을 위해 0.05–50 kg입니다..

투자 캐스팅은 대량 생산에 적합합니다?

예. 툴링 비용은 모래 주조보다 높습니다, 가공 감소 및 높은 반복성으로 인해 중간에서 높은 생산량에 대한 투자 캐스팅이 비용 효율적으로 발생합니다..