Kas yra prarasto vaško liejimas?

1. Įvadas

Prarastas vaško liejimas - paprastai vadinamas Investicijų liejimas – tai tikslus metalo liejimo metodas, kuris paverčia nepanaudotus raštus į aukštos kokybės metalinius komponentus.

Šimtmečių senumo amatas derinamas su šiuolaikine medžiagų mokslu ir procesų valdymu, Investicinis liejimas unikaliai suteikia sudėtingą geometriją, puiki paviršiaus apdaila ir nuspėjama metalurgija naudojant labai platų lydinių asortimentą.

Jis užima nišą tarp prototipo lankstumo ir gamybos vientisumo: procesas vykdo vienkartinę ir mažos iki vidutinės serijos gamybą, tuo pačiu gaminant dalis, kurioms dažnai reikia mažai arba visai nereikia antrinės apdailos.

2. Kas yra pamestas vaško liejimas?

Pamestas vaško liejimas, Taip pat žinomas kaip Investicijų liejimas, yra metalo liejimo procesas, kurio metu vienkartinis raštas, tradiciškai pagamintas iš vaško, naudojamas keraminei formai sukurti.

Kai modelis pašalinamas, išlydytas metalas pilamas į ertmę, kad susidarytų galutinė dalis.

Esminė prarasto vaško liejimo savybė yra išnaudojamas modelio pobūdis ir pelėsis: kiekvienam liejimui reikalingas naujas vaško raštas, todėl tai idealiai tinka sudėtinga, sudėtingas, arba didelio tikslumo komponentai, kurių negalima lengvai pagaminti naudojant nuolatines formas arba liejant slėgiu.

Skirtingai nuo smėlio liejimo, kurioje naudojamos daugkartinio naudojimo arba nebenaudojamos formos, tačiau paprastai ribojama paviršiaus kokybė ir geometrinis sudėtingumas, prarado vaško liejimo pasiekimus beveik tinklinės formos dalys su puikiu matmenų tikslumu, todėl jis tinka kritinėms reikmėms visoje aviacijos erdvėje, medicinos, energija, ir pramonės sektoriai.

Pagrindinės savybės

• Išskirtinė geometrijos laisvė: poilsio, Plonos sekcijos, galimos vidinės ertmės ir įmantrios detalės.
• Platus lydinių asortimentas: nuo aliuminio iki nerūdijančio plieno, nikelio superlydiniai ir titanas.
• Aukšta paviršiaus kokybė ir matmenų tikslumas: dažnai apriboja arba panaikina paskesnį apdailą.
• Galima keisti tiek į atskiras dalis, tiek į mažas ir vidutines serijas: įrankių sąnaudos yra nedidelės, palyginti su aukšto slėgio liejimu.

3. Pamesto vaško liejimo procesas – žingsnis po žingsnio

Pamestas vaško liejimas, ar investicijų liejimas, yra kelių etapų procesas, kurio metu vaško raštas paverčiamas tiksliu metaliniu komponentu.

Kiekvienas žingsnis yra labai svarbus norint pasiekti matmenų tikslumą, aukšta paviršiaus kokybė, ir metalurgijos vientisumas.

Žingsnis 1 - Raštų gamyba (vašku arba spausdintu raštu)

Tikslas: pagaminti tikslią, pasikartojantis raštas, apibrėžiantis liejimo geometriją.

Metodai: įpurškiamas vaškas į metalo štampus; tiesioginio 3D spausdinimo vaško arba polimero modeliai prototipams / mažiems kiekiams.
Pagrindiniai valdikliai / Patarimai:

• Kritiniams kosmetiniams paviršiams naudokite poliruoto metalo štampus.
• Palaikykite pastovią vaško temperatūrą ir įpurškimo slėgį, kad išvengtumėte tuštumų ir trumpų šūvių.
• Atspausdintiems raštams, po apdorojimo patikrinkite paviršiaus apdailą ir matmenų tikslumą (nuplauti/gydyti) kaip reikalaujama.
  Tipiški faktai: vaško lydymosi temperatūra ~60–90 °C (priklauso nuo formuluotės); injekcijos ciklo sekundės → minutės, priklausomai nuo šūvio dydžio.

Žingsnis 2 — Surinkimas, vartai ir medžių apsodinimas

Tikslas: sukurti maitinimo tinklą (medis) kuri užtikrina gerą metalo tekėjimą ir kryptingą kietėjimą.

Pagrindiniai valdikliai / Patarimai:

• Suprojektuokite vartus taip, kad pirmiausia paduotų storas dalis ir išvengtumėte srauto per plonus kritinius paviršius.
• Sumažinkite turbulenciją naudodami supaprastintus vartus ir, jei reikia, įėjimą iš apačios / šono.
• Padėkite tiektuvų / stovų mazgus, kad paskatintumėte kryptingą kietėjimą į sruogą.
  Praktinis kontrolinis sąrašas: subalansuoti raštų skaičių vienam medžiui su lukštų tvarkymo apribojimais ir liejimo talpa.

Žingsnis 3 – Kriauklių pastatas (keraminė danga ir tinkas)

Tikslas: sukurti stiprų, termiškai stabili keraminė forma aplink vaško medį.

Procesas: pakaitiniai srutų panardinimai (gerai atsparus ugniai) su tinku (rūšiuotas smėlis) sluoksniai.
Tipiški parametrai & gaires:

• Paltai: paprastai 6– 12 sluoksnių (gali būti labiau tinka sunkiems lydiniams).
• Apvalkalo storis: ~4–12 mm iš viso (plonas mažoms aliuminio dalims, storesnis aukštos temperatūros lydiniams).
• Sluoksniavimas: pradėkite nuo smulkios srutos / tinko, kad paviršius būtų patikimas; pereiti prie grubesnio tinko tvirtumo.
• Džiovinimas: tarp sluoksnių leiskite pakankamai išdžiūti; kontroliuoti drėgmę / temperatūrą, kad išvengtumėte įtrūkimų.
  Patarimas: fiksuoti ir standartizuoti srutų klampumą, tinko grūdelių dydis ir džiūvimo laikas – apvalkalo konsistencija yra pagrindinis liejimo pakartojamumo veiksnys.

Žingsnis 4 – Vaškavimas (Vaško pašalinimas)

Tikslas: ištuštinkite vašką, kad liktų tuščiaviduris apvalkalas, atitinkantis detalės geometriją.

Metodai: garo autoklavas, orkaitės išsilydimas, arba ekstrahavimas tirpikliu specializuotiems vaškams.
Tipiški parametrai & Patarimai:

• Garo autoklavas yra labiausiai paplitęs – garai/kondensatas greitai ištirpdo vašką ir ištraukia jį iš apvalkalo.
• Venkite staigių karščio svyravimų, kurie sukelia apvalkalo skilimą; kontroliuojamas, etapinis devaško pašalinimas sumažina apvalkalo pažeidimus.
• Jei įmanoma, surinkite ir perdirbkite vašką.
  Rezultatas: švarią ertmę ir sumažintą organinių medžiagų kiekį prieš šaudymą.

Žingsnis 5 — Šaudymas / apvalkalo stiprinimas

Tikslas: sudeginti rišiklių/vaško likučius ir sukepinti keramiką iki galutinio stiprumo ir pralaidumo.

Tipiniai diapazonai & valdikliai:

• Degimo temperatūros: paprastai 600–1000 °C, didesnis superlydiniams darbams (priklauso nuo apvalkalo chemijos).
• Mirkymo laikai: valandas, priklausomai nuo apvalkalo masės ir lydinio jautrumo.
• Efektas: pagerina apvalkalo stiprumą, nustato pralaidumą metalo srautui ir dujų nutekėjimui.
  Patarimas: susiekite degimo profilį su lydinio ir liejimo metodu – aukštos temperatūros lydinių korpusams reikia tvirtesnių degimo ciklų.

Žingsnis 6 - Metalo lydymas ir liejimas (užpildymas)

Tikslas: išlydykite lydinį pagal specifikaciją ir įdėkite jį į apvalkalą kontroliuojamu srautu.

Lydymosi būdai: indukcija (vakuumas arba oras), kūrenamas dujomis, Vakuuminė indukcija reaktyviesiems / didelės vertės lydiniams.
Dėl techninių: gravitacijos liejimas, vakuuminis asistentas, arba slėgio pagalbinė priemonė (Žemas slėgis / priešslėgis) priklausomai nuo lydinio ir liejimo vientisumo poreikių.
Tipiškas lydymas & dėl duomenų (orientacinis):

• Aliuminis: lydosi ~650–750 °C
• Nerūdijantis plienas: lydosi ~1450–1600 °C
• Nikelio supervizionai: lydosi ~1350–1500 °C
• Išpylimo valdikliai: sumažintas perkaitimas, kad sumažėtų oksidacija / apnašos; filtravimas ir degazavimas yra būtini mažai poringoms dalims.
  Geriausia praktika: iš anksto pašildykite apvalkalus, kad sumažintumėte šiluminį šoką ir klaidingus paleidimus; naudokite keraminius filtrus ir degazavimą (argonas / argono burbuliavimas, rotacinis degazavimas) kaip reikalaujama.

Žingsnis 7 - Aušinimas ir kietėjimas

Tikslas: valdykite kietėjimo kelią, kad sumažintumėte susitraukimo defektus ir nustatytumėte mikrostruktūrą.
Valdikliai & Patarimai:

• Ant vaško medžio naudokite tiektuvų / stovų dizainą, kad užtikrintumėte kryptingą kietėjimą.
• Prieš išmušdami mažas dalis, palaukite pakankamai laiko išmirkti formose; didesnėms sekcijoms reikia ilgesnio atšaldymo laiko.
• Aušinimo greitis turi įtakos grūdelių dydžiui – greitesnis ištraukimas prie korpuso sienelės suteikia smulkius grūdelius; centras gali likti grubesnis.
  Tipiški kietėjimo laikai: nuo sekundžių iki daugelio minučių, priklausomai nuo masės; šiluminės masės ir apvalkalo storio planas.

Žingsnis 8 – lukšto pašalinimas (Nukankymas)

Tikslas: atskirti keraminį apvalkalą ir atidengti liejinius.

Metodai: mechaninis (vibracija, nugrimzta, sprogimas), cheminis tirpimas, arba terminis ardymas.
Praktinės pastabos: kur įmanoma, regeneruokite ir perdirbkite keraminį tinką; valdyti dulkių ir kietųjų dalelių išmetimą.

Žingsnis 9 — Nupjovimas, apdaila, terminis apdorojimas

Tikslas: konvertuoti neapdorotus liejinius į matmenų tikslumą, tinkami naudoti komponentai.

Tipiškos operacijos: nuimti vartus/spyruokles; šlifuoti/apdailinti paviršius; Šilumos apdorojimas (Sprendimas + senėjimas, metalas, nuotaika) kaip reikalauja lydinys; kritinės mašinos savybės (nuobodu, veidai).
Patarimai: sekos apdirbimas po galutinio terminio apdorojimo/įtempių mažinimo, kad būtų išvengta iškraipymų; išlaikyti atsekamumą (lydyti daug, terminio apdorojimo rekordas).

Žingsnis 10 — Apžiūra, testavimas ir pakavimas

Tikslas: patikrinti atitiktį specifikacijai.
Tipiški patikrinimai: vizualiai, matmenys (Cmm), Ndt (rentgenografija/rentgenas, ultragarsinis), metalografija, kietumo ir mechaniniai bandymai, Sandarių dalių sandarumo / slėgio bandymas.
Pristatomas: patikrinimo aktų, atsekamumo įrašus, atitikties sertifikatai.

4. Gydymas po liejimo

Post-casting investicinį liejimą paverčia funkciniu komponentu. Tipiškos operacijos:

• Terminis apdorojimas: sprendinių, senėjimas, atkaitinimas, arba grūdinimas – priklausomai nuo lydinio ir reikiamų savybių.
• Paviršiaus apdaila: šūvio sprogimas, karoliukų sprogimas, šlifavimas, poliravimas, cheminis ėsdinimas, Elektropliacija, anodavimas arba dažymas.
• Tikslus apdirbimas: gręžiniai, Siūlai, guolių paviršiai stabilizavosi po terminio apdorojimo ir įtempių mažinimo.
• NDT ir patvirtinimas: Radiografija, ultragarsinis, Dažai skvarbi, ir sandarių dalių slėgio bandymas.
• Antrinis surinkimas ir balansavimas: dinaminis besisukančių dalių balansavimas, armatūros patikrinimas, surinkimo bandymai.

5. Variantai ir procesų šeimos

Pamesto vaško liejimas yra universalus procesas, ir laikui bėgant, atsirado specializuotų variantų, atitinkančių įvairias medžiagas, Sudėtingumas, ir gamybos reikalavimus.

6. Pamesto vaško liejimo medžiagų ir lydinių suderinamumas

Tinkamo lydinio pasirinkimas priklauso nuo mechaniniai reikalavimai, atsparumas korozijai, Šiluminis našumas, ir konkrečiai programai būdingus veiksnius.

7. Tipinės leistinos nuokrypos ir paviršiaus apdaila

Pamestas vaško liejimas (Investicijų liejimas) yra vertinamas už tai didelis matmenų tikslumas ir puiki paviršiaus apdaila, todėl jis idealiai tinka komponentams, kuriems labai svarbus tikslumas ir minimalus tolesnis apdorojimas.

Matmenys Tolerancijos

Paviršiaus apdaila

8. Bendri trūkumai, Pagrindinės priežastys, ir praktinės atsakomosios priemonės

9. Privalumai ir trūkumai

Prarasto vaško liejimo privalumai

• Sudėtinga geometrija

• • Gamina sudėtingas formas, Plonos sienos, poilsio, Vidinės ertmės, ir smulkias paviršiaus detales, kurias sunku naudoti kitais liejimo būdais.

• Aukštas matmenų tikslumas

• • Linijiniai nuokrypiai paprastai yra ±0,05–0,5 mm vienam 100 mm, leidžianti beveik tinklinės formos dalis su minimaliu apdirbimu.

• Puiki paviršiaus apdaila

• • Liejimo šiurkštumas Ra ~0,8–6,3 μm; aukščiausios kokybės įrankiai gali pasiekti Ra ≤0,8 μm, mažinant apdorojimą.

• Lydinio lankstumas

• • Palaiko aliuminį, Vario, Nerūdijantis plienas, nikelio/kobalto superlydiniai, titanas, ir taurieji metalai.

• Medžiagos efektyvumas

• • Beveik tinklinės formos gamyba sumažina apdirbimo laužą, ypač didelės vertės lydiniams.

• Tinka nuo mažo iki vidutinio tūrio

• • Ekonomiškas prototipams, Pasirinktinės dalys, arba kasmet pagaminama iki dešimčių tūkstančių.

• Kritinių komponentų gamyba

• • Idealiai tinka aviacijai, medicinos, ir energijos dalys, kur tikslumas, Paviršiaus kokybė, ir metalurginis vientisumas yra būtini.

Pamesto vaško liejimo trūkumai

• Didesnės išlaidos dideliems kiekiams

• • Lėtesnis ciklo laikas ir didesnės darbo/medžiagos sąnaudos nei liejimas slegiant, todėl ji mažiau konkurencinga masinei gamybai.

• Ilgesnis pristatymo laikas

• • Keli žingsniai (vaško raštas, Korpuso pastatas, šaudymas, pilti, apdaila) pratęsti gamybos laiką.

• Proceso sudėtingumas

• • Reikia kvalifikuoto darbo ir kruopštaus pelėsių kontrolės, shell, ir metalo parametrai; keli žingsniai padidina defektų riziką.

• Dydžio ir dizaino apribojimai

• • Praktinės ribos labai didelėms arba labai plonoms dalims; sudėtingiems sumažinimams gali prireikti specialių projektavimo sumetimų.

• Išnaudojami įrankiai

• • Vaško raštai yra vienkartiniai; dizaino pakeitimams reikia naujų įrankių arba spausdintų raštų, turinčios įtakos sąnaudoms ir pristatymo laikui.

10. Tipiškos programos

• Aviacijos ir kosmoso & Dujų turbinos: Vanes, Ašmenys, degimo komponentai, Tikslūs korpusai.
• Energijos generavimas & energija: turbinos aparatūra, Tikslūs vožtuvai.
• Medicinos & dantų: implantai, Chirurginiai instrumentai, protezų komponentai.
• Naftos chemija & aliejus & dujos: didelio vientisumo vožtuvai ir jungiamosios detalės.
• Automobiliai specialybė: našumo stabdžių komponentai, turbokompresoriaus dalys, nišiniai konstrukciniai elementai.
• Papuošalai & dekoratyvinis menas: labai detalūs liejiniai iš tauriųjų metalų.
• Pramoniniai siurbliai & kompresoriai: sparnuotojai, difuzoriaus korpusai.

11. Palyginimas su kitais liejimo būdais

Pamestas vaško liejimas (Investicijų liejimas) siūlo unikalias galimybes, palyginti su įprastais liejimo būdais, tokiais kaip smėlio liejimas, Nuolatinis pelėsių liejimas, ir mirti.

Šių skirtumų supratimas padeda inžinieriams ir pirkimo vadybininkams pasirinkti optimalų procesą pagal dalių sudėtingumą, medžiaga, apimtis, ir paviršiaus reikalavimai.

12. Naujovės ir kylančios tendencijos

Pamesto vaško liejimo technologija tobulinama, siekiant pašalinti apribojimus ir patenkinti tvarumo reikalavimus:

Priedinė gamyba (Am) Integracija

• 3D-spausdinti vaško raštai: SLA dervos (Pvz., 3„D Systems“ „Accura CastPro“.) sumažinti pristatymo laiką 70% ir įgalinti lengvų dalių grotelių konstrukcijas.
• Direct Metal AM vs. Pamestas vaškas: DMLS konkuruoja dėl mažų apimčių (<100 dalys), bet prarastas vaškas yra 30–50% pigesnis už 100–10 000 dalių.

Pažangūs keraminiai apvalkalai

• Nanokompozitiniai apvalkalai: Cirkonio ir aliuminio oksido nanokompozitai pagerina atsparumą šiluminiam smūgiui 40%, leidžianti lieti 50 kg titano dalių (anksčiau apsiribojo 10 kg).
• Ekologiški rišikliai: Vandens pagrindu pagaminti rišikliai sumažina LOJ emisijas 80% vs. alkoholio pagrindu pagamintos alternatyvos.

Procesų automatizavimas

• Robotinis panardinimas: Automatizuotas keraminio apvalkalo paruošimas sumažina darbo sąnaudas 30–40 % ir pagerina sluoksnio storio nuoseklumą (± 0,1 mm vs.. ±0,5 mm rankinis).
• AI maitinamas NDT: Mašininis mokymasis analizuoja rentgeno vaizdus, ​​​​kad aptiktų defektus 98% tikslumas (vs. 85% vadovas).

13. Išvada

Pamestas vaškas (investicija) liejimas yra galingas, lankstus gamybos metodas, subalansuojantis geometrijos laisvę, medžiagų pajėgumas ir aukšta paviršiaus kokybė.

Jis ypač tinka sudėtingiems komponentams, metalurgija ir apdaila yra pagrindiniai vertės veiksniai.

Efektyviam naudojimui reikia kruopštaus liejimo dizaino, griežta proceso valdymas, ir po liejimo operacijų suderinimas (terminis apdorojimas, apdirbimas, tikrinimas) su galutinio naudojimo reikalavimais.

Tinkamoms dalims ir tūriams, Investicijų liejimas suteikia unikalią vertę, kuriai prilygsta nedaugelis kitų procesų.

LangHe prarasto vaško liejimo ir liejimo po liejimo paslaugos

Langhe teikia galutinius investicinius liejimo sprendimus, pritaikytus inžinerijos ir pramonės klientams. Aptarnavimo akcentai:

• Modelis & įrankiai: vaško štampo projektavimas ir gamyba; 3D spausdinimas greitiems prototipams.
• Keraminių apvalkalų gamyba: valdomas daugiasluoksnis korpusas su inžinerinėmis srutų sistemomis.
• Tikslus liejimas: gravitacija, vakuuminis ir slėginis liejimas; patyręs dirbant su nerūdijančiu plienu, Nikelio supervizionai, kobalto lydiniai, titano ir vario lydiniai.
• Post-casting paslaugos: terminis apdorojimas, tikslus CNC apdirbimas, paviršiaus apdaila (Šūvys sprogdinimas, poliravimas, dengimas), ir dinaminis balansavimas.
• Kokybė & testavimas: Matmenų tikrinimas (Cmm), Radiografija, Ultragarsinis bandymas, medžiagos analizė ir visiškas atsekamumas kiekvienai partijai.
• Pristatymas iki galo: nuo prototipų kūrimo iki mažų/vidutinių serijų gamybos su proceso dokumentacija ir tiekėjų kvalifikacijos palaikymu.

Langhe pozicionuoja save kaip komponentų, kuriems reikalingas metalurginis vientisumas, partnerę, griežta geometrijos kontrolė ir patikimas pristatymas.

Susisiekite su Langhe gebėjimų diskusijoms, pavyzdines programas arba cituojamus pasiūlymus, pritaikytus pagal jūsų dalies specifikaciją.

 

DUK

Kokie gamybos kiekiai tinka prarastam vaško liejimui?

Pamesto vaško liejimas yra ekonomiškas nuo pavienių prototipų iki mažų- ir vidutinės serijos (paprastai iki mažiausių dešimčių tūkstančių per metus); tūrio ekonomika priklauso nuo dalies sudėtingumo ir vertės.

Kurie lydiniai geriausiai tinka prarasto vaško liejimui?

Procesas tvarko plačią paletę: aliuminis, Vario, nerūdijantis plienas, nikelio ir kobalto superlydiniai, titanas (su ypatinga priežiūra), ir taurieji metalai.

Kiek tikslus yra prarastas vaško liejimas?

Tipiški nuokrypiai yra ±0,05–0,5 mm per 100 mm, su liejamo paviršiaus apdaila Ra ~0.8–6.3 µm; griežtesnės funkcijos pasiekiamos naudojant gerą įrankį ir procesų valdymą.

Kokios yra pagrindinės poringumo priežastys ir kaip jų išvengti?

Poringumas atsiranda dėl dujų įstrigimo, ištirpusių dujų ir susitraukimo.

Atsakomosios priemonės: lydalo degazavimas, keraminis filtravimas, vakuuminio / slėgio liejimo būdai ir garso blokavimo / tiektuvo konstrukcija.

Kiek laiko užtrunka pereiti nuo projektavimo iki gamybos?

Prototipų ciklai su atspausdintais raštais gali būti dienų iki savaičių. Pilna gamyba su vaško štampais, apvalkalo kūrimas ir kvalifikacija dažniausiai užtrunka savaičių iki kelių mėnesių.