Fundição de investimentos em aço inoxidável

1. Introdução

Fundição de investimentos em aço inoxidável, Também conhecido como fundição de precisão ou fundição de cera perdida, é um método de fabricação altamente preciso e versátil usado para produzir complexo, Componentes de alto desempenho com tolerâncias apertadas e excelentes acabamentos de superfície.

Ele desempenha um papel crítico nas aplicações industriais modernas, onde a precisão dimensional, Integridade do material, e a resistência à corrosão é essencial.

Como demanda por leve peso, durável, e peças de formato intricado continuam a crescer em indústrias como aeroespacial, médico, petroquímico, e processamento de alimentos, O elenco de investimento em aço inoxidável tornou -se cada vez mais valioso.

Este processo permite que os fabricantes criem peças de aço inoxidável em forma de rede próxima enquanto minimizam a usinagem, desperdício de material, e complexidade da montagem.

2. O que é elenco de investimento?

Fundição de investimento- também conhecido como fundição perdida ou precisão - é um processo de formação de metais no qual um padrão de cera descartável é cercado por uma concha de cerâmica com várias camadas.

Uma vez que a concha endurece, A cera é derretida (“Cera perdida”), deixando uma cavidade precisa na qual o metal fundido é derramado.

Após a solidificação, A concha de cerâmica é quebrada para revelar uma parte de metal que replica fielmente a geometria de cera original.

3. Por que usar aço inoxidável para elenco de investimento?

Aço inoxidável combina desempenho mecânico excepcional, Resistência à corrosão, e qualidades estéticas, tornando -o um dos materiais mais versáteis e confiáveis ​​para fundição de investimento de precisão.

Excelente resistência à corrosão

• Camada de óxido passivo: Todos os aços inoxidáveis ​​formam um fino, Camada de superfície de óxido de cromo auto -cicatriz.
• Resistência ao pitting: Notas como 316L e duplex 2205 exibir números equivalentes de resistência de alta pitting (Madeira) de ≥25, Garantir uma longa vida útil na mídia rica em cloreto (Por exemplo, água do mar, salmoura).
• Compatibilidade química: Resistente a uma ampla faixa de pH (2–13), permitindo o uso em processamento químico, comida e bebida, e aplicações farmacêuticas sem revestimentos especiais.

Alta resistência e resistência

• Amplo espectro de força:

• • Graus austeníticos (304L, 316L): resistência à tração 480-600 MPA; força de escoamento de 200 a 300 MPa.
  • Ligas de ensaio de precipitação (17-4ph): força de tração até 1,300 MPA após o envelhecimento do tratamento.
  • Graças martensíticas (410, 420): pode ser tratado calor 800 MPA ou mais.

• Excelente resistência: Mesmo em aplicações criogênicas ou abaixo de zero, aços inoxidáveis ​​austeníticos mantêm a tenacidade do impacto acima 80 J a –196 ° C.

Compatibilidade de fundição de precisão

• Faixa de fluidez e fusão: Aços inoxidáveis ​​derretem entre 1,350 ° C e 1,500 ° c, Fornecendo uma janela de vazamento estável que funciona perfeitamente com materiais de casca de cerâmica.
• Precisão dimensional: Atinge tolerâncias tão apertadas quanto ± 0,1 mm por 100 mm de dimensão nominal, ideal para componentes que requerem ajustes precisos ou recursos complexos.
• Acabamento superficial: Acabamentos típicos de cenção atingem RA 1,6–3,2 μm, reduzindo ou eliminando a necessidade de polimento secundário.

4. Processo de etapa de fundição de investimento em aço inoxidável

O fluxo de trabalho de colisão de investimento consiste em seis etapas principais, cada um cuidadosamente controlado para garantir a precisão dimensional, qualidade da superfície, e integridade metalúrgica.

4.1 Criação do padrão de cera

Design de matriz & Fabricação

• As matrizes de aço de precisão são feitas por CNC para refletir a geometria final da parte, Contabilização do encolhimento (Normalmente 1,5–2 % Para aço inoxidável).

Injeção de cera

• Cera fundida (Parafina combina com plastificantes) é injetado sob pressão (4–6 bar) no dado, Preenchendo cavidades em 2 segundos.
• Variação dimensional do alvo: ± 0,03 mm por 25 mm.

Verificação da qualidade do padrão

• Inspeção visual para vazios, clarão, ou linhas de malha.
• Verificação de peso: A massa de cada padrão é registrada para rastrear o rendimento e a consistência do processo.

4.2 Montagem de padrões de cera

Árvore do padrão

• Os padrões de cera individuais são "enxertados" em uma barra central de sprue para formar uma árvore, otimizando a alimentação de metal e minimizando a turbulência.
• Tamanhos de árvores típicos: 10–50 padrões, Dependendo do tamanho da peça e da capacidade do forno.

Design de portão e corredor

• Portão transversal dimensionado para equilibrar a velocidade de preenchimento contra a turbulência (Com o objetivo dos números de Reynolds abaixo 500).
• Portões de top quente ou portões diários reduzem a turbulência e o aprisionamento do ar.

4.3 Construção da concha (Pasta de cerâmica e estuque)

Primeiro mergulhando (Casaco primitivo)

• Pasta refratária fina (Tamanho de partícula de 5 a 10 µm) casaco a árvore de cera para capturar detalhes finos.

Aplicação de Stucco

• Areia de sílica ou zircão (40–80 µm) é estuqueado no casaco primário molhado para reforço.

Casacos subsequentes

• Pasta alternativa e estuque por 5 a 8 camadas totais, Espessura da concha para 6 a 10 mm.
• Tempo de secagem entre casacos: 15–30 minutos a 20–25 ° C e 40–60 % umidade relativa.

Revestimento final

• Uma camada externa mais grossa (150–250 µm de partículas) fornece proteção mecânica durante o manuseio e derramamento.

4.4 DeWaxing (Lost -Wax)

AUTOCLAVE DEWAX

• Ciclo rápido de vapor a 120-150 ° C e pressão de 2 a 5 bar por 1 a 2 minutos para derreter a maior parte da cera.

Bake -out de forno

• As conchas são transferidas para um forno a 200-250 ° C por 2 a 4 horas para remover a cera e a umidade residuais.

Recuperação de cera

• A cera derretida é coletada, filtrado, e reciclado de volta ao sistema de injeção de cera, alcançando 95% reutilizar.

4.5 Pré -aquecimento e derramamento de aço inoxidável fundido

Shell pré -aquecendo

• Os conjuntos de casca são assados ​​em 1.000 a 1.200 ° C por 1 a 3 horas para sinterizar a cerâmica, Dirija da umidade, e reduzir o choque térmico.

Forno de fusão

• Fornos de indução ou arco elétrico derretem metal de carga inoxidável para 1.400-1.550 ° C, dependendo da liga (Por exemplo, 316L a ~ 1.450 ° C).

Derramando

• Gravidade derramar, Assistência a vácuo, ou técnicas de baixa pressão preenchem moldes a taxas controladas (20–50 cm/s de velocidade de molde) para minimizar a turbulência.
• Ponte de vazamento típico por concha: 10–250 kg de metal fundido.

4.6 Remoção da concha, Acabamento

Uma vez que o aço inoxidável tenha solidificado totalmente, A concha de cerâmica é removida através de métodos mecânicos, como jateamento de areia, jato de água, ou acabamento vibratório.

Em alguns casos, A dissolução química pode ser usada para geometrias complexas.

Após a remoção da concha, O elenco passa a operações de acabamento, que normalmente incluem a remoção do sistema de sprue, Moagem de superfície, e polimento para alcançar a qualidade da superfície desejada.

O tratamento térmico pode ser aplicado para melhorar as propriedades mecânicas, como força, dureza, ou resistência à corrosão, Dependendo da liga usada.

A usinagem de precisão CNC é então empregada para atender às tolerâncias dimensionais apertadas, especialmente em superfícies críticas ou interfaces de acasalamento.

5. Vantagens técnicas do elenco de investimento em aço inoxidável

O elenco de investimento em aço inoxidável oferece uma combinação única de precisão, desempenho, e economia. Abaixo estão suas principais vantagens técnicas:

Precisão dimensional excepcional

• Tolerâncias típicas de ± 0,1 mm por 100 mm de dimensão nominal permitem peças de folha de rede que requerem usinagem mínima ou não secundária.
• Replicação consistente de padrões e espessura controlada da concha garantem a repetibilidade através das execuções de produção.

Acabamento da superfície superior

• A rugosidade da superfície do cen -cast na faixa de RA 1,6-3,2 μm produz componentes suaves prontos para serviço ou polimento de luz.
• Casacos de cerâmica fina capturam detalhes complexos e bordas afiadas, reduzindo a moagem pós -coletor e o buffing.

Capacidade complexa de geometria

• Capacidade de produzir paredes finas para baixo para 0.6 mm, Cavidades internas, Undercuts, e rascunhos negativos sem núcleos.
• Facilita a consolidação de várias partes ou recursos em um único elenco, redução de etapas de montagem e possíveis caminhos de vazamento.

Alta utilização de material e rendimento

• Padrões de cera e conchas de cerâmica são totalmente recuperáveis, com taxas de reutilização de cera excedendo 95 %.
• Rendimento típico de metal de 85-95 % minimiza a sucata em comparação com os processos subtrativos.

Compatibilidade ampla de liga

• Lançar com sucesso um amplo espectro de notas inoxidáveis ​​- de 304/316 Austenítica para 17 x 4PH - Hardening e Duplex 2205 - cada uma entrega de resistência à corrosão personalizada, força, e resistência.
• Microestrutura uniforme e resfriamento controlado impedem a segregação, garantir propriedades mecânicas consistentes.

Custo -efetividade em volumes médios a altos

• Custos de ferramentas (matrizes de cera e ferramentas de padrão de cerâmica) são amortizados por corridas de produção de centenas a dezenas de milhares de peças, A condução por parte custa abaixo da usinagem do estoque de barra.
• Operações secundárias reduzidas (soldagem, conjunto, usinagem extensiva) despesas totais de fabricação mais baixas mais baixas.

Tempos de entrega mais curtos para peças complexas

• Da aprovação do CAD a primeiros peças fundidas de produção em menos de 4 a 6 semanas, superar a usinagem personalizada ou forjamento para componentes geometricamente complexos.
• Sistemas automatizados de construção de conchas e deswaxing suportam RAPID, tempos de ciclo repetíveis.

Desempenho mecânico aprimorado

• A forma de rede próxima minimiza os concentradores de tensão e o endurecimento do trabalho induzido por usinagem, melhorando a vida de fadiga.
• Opcionalmente combinado com tratamentos térmicos (recozimento da solução, envelhecimento) para dureza fina, força de escoamento, e resistência.

6. Diretrizes de design para peças fundidas de investimento em aço inoxidável

Ao projetar peças para fundição de investimento em aço inoxidável, A seguir, as diretrizes comprovadas garantem um enchimento confiável de moldes, Metalurgia do som, e refinamento mínimo pós -cast.

7. Graus de aço inoxidável comum no elenco de investimentos

O elenco de investimento em aço inoxidável suporta uma ampla gama de graus de liga para atender às diversas demandas de aplicativos entre as indústrias.

Cada série oferece uma combinação única de propriedades mecânicas, Resistência à corrosão, e capacidades de tratamento térmico.

8. Processos de pós-fundição e opções de acabamento

As operações pós-fundindo são essenciais para transformar um investimento em aço inoxidável bruto em um alto desempenho, Componente de precisão.

Esses processos melhoram a precisão dimensional, qualidade da superfície, propriedades mecânicas, e garantir que o elenco atenda aos requisitos funcionais e regulatórios.

Tratamento térmico

O tratamento térmico é frequentemente aplicado a peças fundidas de aço inoxidável para melhorar a força, dureza, ductilidade, e resistência à corrosão. O tratamento específico depende do tipo de liga:

• Aços inoxidáveis ​​austeníticos (Por exemplo, 304, 316):

• • Recozimento da solução (1,040–1.120 ° C.): Dissolve os carbonetos de cromo, refina a estrutura de grãos, e melhora a resistência à corrosão.
  • Tanchamento rápido: Evita sensibilização e corrosão intergranular.

• Aços inoxidáveis ​​martensíticos (Por exemplo, 410, 420):

• • Endurecimento e temperamento (950–1.050 ° C.): Aumenta a dureza e a força de tração.
  • Temering: Ajusta a tenacidade e reduz a fragilidade após o endurecimento.

• Aços de endurecimento por precipitação (Por exemplo, 17-4Ph):

• • Tratamento com envelhecimento (Por exemplo, H900, H1025): Melhora a força de escoamento e a dureza através da precipitação controlada de fases ricas em cobre.

Tratamentos de superfície

O acabamento da superfície aumenta a aparência, limpeza, e resistência à corrosão do elenco. Os tratamentos comuns incluem:

• Decapagem

• • Remove óxidos de superfície e escala usando soluções ácidas (tipicamente ácidos nítricos e hidrofluóricos).
  • Prepara o elenco para passivação ou eletropolismo.

• Passivação

• • Aumenta a resistência à corrosão, formando uma camada estável de óxido de cromo.
  • Normalmente feito usando banhos de ácido nítrico ou ácido cítrico.

• Eletropolismo

• • Processo de dissolução anódica que suaviza e ilumina a superfície removendo a micro-truque.
  • Ideal para sanitários, médico, e aplicações de grau de comida.

• Tiro jateando / Explosão de areia

• • Remove mecanicamente o resíduo de casca de cerâmica, oxidação, e defeitos superficiais.
  • Comumente usado como uma etapa antes do acabamento antes de polir ou revestir.

Usinagem CNC e acabamento dimensional

Embora o elenco de investimentos alcance a precisão da forma próxima da rede, Algumas superfícies críticas ou tolerâncias podem exigir pós-formação.

• CNC Milling / Virando

• • Usado para alcançar tolerâncias apertadas (Por exemplo, ± 0,01 mm) e acabamentos de superfície de precisão em fios, Bores, ou caras de vedação.
  • Especialmente importante para acasalar peças ou montagens.

• Moagem & Polimento

• • Aplicado para melhorar a estética, planicidade, ou prepare peças para revestir ou soldagem.
  • Acabamentos espelhados ou de cetim podem ser alcançados, dependendo dos requisitos.

Inspeção e controle de qualidade

Depois de todos os processos de acabamento, Castings sofrem inspeção rigorosa para garantir a conformidade com especificações e padrões de confiabilidade.

• Inspeção dimensional

• • Ferramentas: Cmm (Coordenar máquinas de medição), pinças digitais, medidores
  • Verifica tolerâncias críticas, concentricidade, e geometria.

• Testes não destrutivos (Ndt)

• • Inspeção visual (Vt): Falhas de superfície e defeitos
  • Teste de penetrante de corante (Pt): Rachaduras de superfície e porosidade
  • Teste radiográfico (Rt): Vazios internos e inclusões
  • Teste ultrassônico (Ut): Falhas subterrâneas em seções mais grossas
  • Teste de partículas magnéticas (Mt): Para notas martensíticas ferromagnéticas

• Teste de propriedade mecânica (se necessário)

• • Tração, impacto, dureza, e testes de alongamento de acordo com os padrões da ASTM.

9. Aplicações de peças fundidas de investimento em aço inoxidável

Castings de investimento em aço inoxidável são usados ​​em uma ampla gama de indústrias onde a precisão, durabilidade, e a resistência à corrosão é crítica.

A capacidade de produzir formas complexas com tolerâncias apertadas e excelente acabamento superficial torna esse processo especialmente valioso para componentes de alto desempenho.

Indústria aeroespacial

• Blades de turbina
• Candros de motor
• Componentes do sistema de combustível
• Suportes de trem de pouso

Por que elenco de investimento?

Peças fundidas de aço inoxidável no aeroespacial devem suportar altas temperaturas, estresse mecânico, e ambientes corrosivos.

O elenco de investimento permite a produção de leve, geometrias complexas com mínimo pós-formação, crucial para desempenho e eficiência de combustível.

Indústria médica e odontológica

• Instrumentos cirúrgicos
• Implantes ortopédicos (hastes do quadril, Parafusos ósseos)
• Dispositivos dentários e colchetes
• Peças de diagnóstico do equipamento

Por que elenco de investimento em aço inoxidável?

Aços inoxidáveis ​​de nível médico como 316L e 17-4ph fornecem biocompatibilidade e resistência à esterilização.

O elenco de investimento permite intrincado, higiênico, e peças repetíveis necessárias em ambientes médicos.

Indústria automotiva

• Impeladores do turbocompressor
• Coletores de escape
• Altas do sensor
• Componentes da caixa de engrenagens

Por que elenco de investimento?

Em veículos de alto desempenho, Peças de aço inoxidável fundido de precisão oferecem economia de peso, Resistência ao calor, e força.

A fundição de investimentos é ideal para produção de baixo a médio e volume de transmissão complexa ou peças de motor ou peças do motor.

Indústria de alimentos e bebidas

• Altas da bomba
• Válvulas sanitárias
• Acessórios para tubos
• Blades misturadores

Por que investimento fundindo aço inoxidável?

Notas como 304 e 316L são amplamente utilizados devido à sua resistência à corrosão e propriedades higiênicas.

O elenco de investimento produz suave, Superfícies sem fendas que são fáceis de limpar e cumprir os padrões de segurança alimentar.

Aplicações marinhas e offshore

• Hélices e impulsores
• Acoplamentos e flanges
• Corpos da bomba
• Suportes de ancoragem

Por que elenco de investimento?

Ambientes marinhos são altamente corrosivos, especialmente com exposição à água salgada.

Notas inoxidáveis ​​como 316 e duplex 2205 Ofereça excelente resistência ao pitting, corrosão de fendas, e rachadura de corrosão do estresse.

Óleo, Gás, e processamento químico

• Corpos da válvula
• Anéis de vedação
• Componentes da bomba
• Peças de trocador de calor

Por que investimento fundindo aço inoxidável?

Componentes em petróleo & plantas a gás ou químicas devem lidar com pressão, flutuações de temperatura, e mídia agressiva.

Os aços inoxidáveis ​​duplex e de endurecimento por precipitação fornecem a resistência mecânica e de corrosão necessária, Enquanto o elenco de investimento garante precisão e integridade dimensional.

Defesa e armas de fogo

• Gatilho componentes
• Extensões de barril
• Montagens ópticas
• Altas de armas

Por que elenco de investimento em aço inoxidável?

Os componentes da grau de defesa se beneficiam da resistência e resistência ao desgaste do aço inoxidável. A fundição de investimentos suporta a precisão necessária para peças móveis e assembléias críticas de segurança.

10. Casting de investimento vs.. Outros métodos de fabricação de aço inoxidável

Enquanto a fundição de investimentos oferece inúmeras vantagens para a produção de componentes de aço inoxidável de alta qualidade, É importante entender como ele se compara a outros métodos de fabricação comuns.

★ = pobre / Baixo ★★★★ = Excelente / Alto

11. Desafios e limitações de investimento fundindo aço inoxidável

• Controle de porosidade: Requer bloqueio e solidificação otimizadas.
• Restrições de tamanho: Geralmente até 1 m em dimensão; peças maiores podem precisar de segmentação.
• Tempo de espera: 4–6 semanas desde as ferramentas até as peças acabadas - mais longas do que alguns métodos rápidos de prototipagem.
• Custo de ferramentas: Investimento inicial de matriz de cera (~ US $ 3.000 a 5.000 por cavidade) pode ser proibitivo para volumes muito baixos.

12. Escolhendo um fornecedor de fundição de investimento em aço inoxidável - Indústria de Langhe

Ao selecionar um parceiro, considerar:

1. Experiência técnica: Experiência com suas notas e tolerâncias necessárias.
2. Sistemas de qualidade: ISO 9001, COMO 9100 (Aeroespacial), ISO 13485 (médico).
3. Capacidade & Escalabilidade: Capacidade de subir de protótipos a dezenas de milhares de peças.
4. Transparência da cadeia de suprimentos: Rastreabilidade de matérias -primas e certificação.
5. Serviços de valor agregado: Usinagem na casa, tratamento térmico, acabamento, e inspeção.

LangHe distingue -se com o excesso 20 Anos em fundição de investimento em aço inoxidável, fabricação de ferramentas na casa, e recursos completos da mão, Garantir a responsabilidade de fonte única e a rápida resposta do design à produção.

13. Conclusão

O elenco de investimento em aço inoxidável está no nexo da engenharia de precisão e ciência do material, Oferecendo liberdade incomparável no design, alta precisão, e qualidade repetível.

Se você está desenvolvendo componentes aeroespaciais críticos ou instrumentos médicos de alta precisão, O processo oferece acabamento superficial superior, desempenho mecânico, e eficiência de custos em escala.

 

Perguntas frequentes

Qual é a tolerância de peças fundidas de investimento em aço inoxidável?

Normalmente ± 0,1 mm por 100 mm de dimensão nominal (ISO 8062 CT5 - CT7), com tolerâncias mais rigorosas alcançáveis ​​por meio de pós -enquadramento.

Qual é a diferença entre elenco de investimento e elenco de areia?

O elenco de investimentos produz detalhes mais finos (RA 1,6–3,2 μm vs. RA 6,3-12,5 μm), tolerâncias mais rígidas (± 0,1 mm vs.. ± 0,5 mm), e suporta geometrias mais complexas, Enquanto o elenco de areia é mais econômico para peças muito grandes ou aplicações de baixa precisão.

Pode 316 aço inoxidável é elenco de investimento?

Sim - Grade 316L é uma das ligas inoxidáveis ​​mais comuns para fundição de investimentos, Oferecendo excelente resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas.

Como elenco de investimento melhora o desempenho da peça?

Minimizando a usinagem (reduzindo os concentradores de estresse), garantir microestrutura uniforme, e alcançar o alto acabamento superficial, O elenco de investimentos aumenta a vida de fadiga, estabilidade dimensional, e apelo estético.