Введение
Литье по выплавляемым моделям это промышленный процесс точного литья, в котором используется модель плавления для создания неделимой керамической формы., и его применяют для металлов и сплавов на основе железо, алюминий, никель, кобальт, титан, и медь.
Отливки, изготовленные этим способом, характеризуются высокой точностью размеров и высоким качеством поверхности., именно поэтому выбор сплава является такой решающей частью инженерного процесса..
Такой широкий охват материалов делает инвестиционное литье стратегически эффективным.: процесс не привязан к одному семейству металлов, но к проблеме дизайна.
Правильный сплав может превратить тот же процесс в легкую деталь для аэрокосмической отрасли., корпус клапана, устойчивый к коррозии, высокотемпературный компонент турбины, или износостойкий промышленный кронштейн.
На практике, сплав – это не просто выбор материала; это механизм, который преобразует процесс литья в окончательный диапазон производительности..
1. Что делает сплав подходящим для литья по выплавляемым моделям
Листовиденность: отправная точка
Сплав пригоден для литья по выплавляемым моделям, если он может аккуратно заполните керамическую полость, воспроизвести мелкие детали, и затвердеть в целую деталь без чрезмерных дефектов.
В литейном плане, обычно это описывается как листовиденность— легкость, с которой можно отливать материал, сохраняя при этом требования к качеству..
Ключевой частью литейных свойств является текучесть, это означает способность расплавленного металла продолжать течь достаточно долго, чтобы заполнить тонкие секции., острые черты, и запутанные проходы перед замерзанием.
Литье по выплавляемым моделям особенно ценится, поскольку оно позволяет производить сложные или детализированные детали и снижать трудоемкость обработки., но это работает хорошо только тогда, когда поведение сплава при плавлении и замерзании соответствует процессу оболочки..
Сплавы с плохой текучестью, чрезмерная чувствительность к усадке, или нестабильное поведение при затвердевании, гораздо труднее успешно использовать в прецизионной оболочковой форме..
Поведение при затвердевании и контроль дефектов
Подходящий сплав для литья по выплавляемым моделям должен затвердевать контролируемым образом..
Если сплав сжимается слишком агрессивно, замерзает слишком рано, или развиваются сильные горячие точки, отливка с большей вероятностью будет иметь пористость, Египет, усаживание полостей, или искажение.
Вот почему выбор сплава всегда привязан к толщине сечения., стробирование дизайна, и предполагаемая геометрия детали, а не только химия.
Это особенно важно для тонкостенных или отливок с большим количеством деталей., где расплав должен оставаться жидким ровно столько, сколько необходимо для полного заполнения.
Экспериментальная работа с небольшими металлическими конструкциями методом литья по выплавляемым моделям показывает, что температура литья и температура формы сильно влияют на качество пропитки и заполнения., подчеркивая тот факт, что сплав и процесс должны быть согласованы как единая система..
Совместимость с атмосферой кастинга
Не каждый сплав ведет себя одинаково во время плавки и разливки..
Некоторые семейства сплавов стабильны при обычном литье по выплавляемым моделям., в то время как другие обладают высокой реакционной способностью и требуют вакуумной или строго контролируемой инертной обработки..
Титановые сплавы являются ярчайшим примером: ценятся за малую плотность и высокую удельную прочность,
но их необходимо отливать в вакууме или в высокочистом инертном газе, поскольку они легко поглощают кислород или реагируют с ним., азот, и водород при высокой температуре.
Суперсплавы на основе никеля часто соответствуют аналогичным требованиям к контролируемой атмосфере..
Напротив, нержавеющие стали, углеродные сталики, алюминиевые сплавы, медные сплавы, и многие семейства бронз широко используются в литье по выплавляемым моделям.
потому что их можно успешно разливать с помощью обычных средств управления литейным производством, при условии, что сплав и процесс правильно подобраны.
Гибкость материала является одной из определяющих сильных сторон процесса..
Ответ свойства после приведения
Хороший сплав для литья по выплавляемым моделям не только легко лить.; он также должен развить нужные свойства после отливки.
Многие семейства сплавов, используемые при литье по выплавляемым моделям, выбраны потому, что они хорошо реагируют на термическая обработка, старение, или стабилизация после гипса.
Нержавеющие стали, такие как 17-4PH, в значительной степени приобретают свои эксплуатационные характеристики в результате старения., в то время как алюминиевые литейные сплавы, такие как 356, A356, и A357 широко используются, поскольку их конечные свойства сильно зависят от термической обработки и контроля микроструктуры..
Это означает, что сплав должен оцениваться по всей технологической цепочке.: поведение плавления, начинка скорлупы, затвердевание, термическая обработка, обработка, и конечная среда обслуживания.
Сплав, который выглядит привлекательно на бумаге, но не может быть стабилизирован до требуемого окна свойств после литья, не является хорошим кандидатом для литья по выплавляемым моделям..
Точность размеров и припуски на обработку
Пригодность сплава также зависит от того, сможет ли литейный завод достичь требуемых допусков и качества поверхности для этого семейства материалов..
Системы литья чугуна, никель, кобальт, медь, алюминий, магний, и титан не все обеспечивают одинаковую точность, и выбор сплава влияет на поведение сжатия, взаимодействие оболочки, и размер припуска на механическую обработку, который необходимо зарезервировать..
В практическом плане, сплав должен соответствовать стратегии допуска, не бороться с этим.
Это одна из причин, по которой литье по выплавляемым моделям так ценно для сложных деталей.: этот процесс может уменьшить количество отходов механической обработки и отходов, близких к заданной форме., но только в том случае, если характеристики текучести и затвердевания сплава совместимы с целевой геометрией..
Экономичность и удобство применения
Окончательно, сплав пригоден для литья по выплавляемым моделям, если этот процесс имеет экономический смысл для данного применения..
Используется литье по выплавляемым моделям, поскольку оно позволяет создавать сложные формы., сэкономить время обработки, и уменьшить количество деталей, но выбранный сплав должен оправдывать стоимость процесса за счет преимуществ в производительности или геометрии..
Например, нержавеющие стали выбираются из-за коррозионной стойкости и прочности., алюминиевые сплавы для малого веса, сплавы на основе никеля для работы при высоких температурах,
титан для высокой удельной прочности и коррозионной стойкости, и сплавы на основе меди для повышения проводимости или износостойкости..
2. Основные семейства сплавов и типичные марки
Литье по выплавляемым моделям поддерживает широкий спектр сплавов., но сплавы не взаимозаменяемы.
Каждая семья приносит различный баланс литейных качеств., сила, коррозионная стойкость, температурная способность, механизм, и требования к атмосфере.
Углеродистые и низколегированные стали
Углеродистые и низколегированные стали являются основой конструкции литья по выплавляемым моделям..
Они широко используются, поскольку сочетают в себе Хорошая литья, сильные механические характеристики, и сравнительно невысокая стоимость материала.
Углеродные сталики обычно легче разыграть, чем Сплавовые стали, в то время как низколегированные марки, такие как 4130 и 4140 выбираются при более высокой прочности, Закаленность, или нужна жесткость.
Общие оценки включают 1020, 1045, 4130, 4140, 4340, и 8620, наряду со стандартными марками стального литья, используемыми в отрасли.
Типичные случаи использования включают структурные кронштейны., промышленное оборудование, Компоненты машины, и детали, работающие под давлением, где прочность и контроль затрат имеют большее значение, чем устойчивость к коррозии..
Эти сплавы обычно зависят от термической обработки для достижения конечных целевых свойств..
Аустенитные нержавеющие стали
Аустенитный нержавеющие стали являются наиболее распространенным семейством коррозионно-стойких изделий для литья по выплавляемым моделям..
Их ценят за Отличная коррозионная стойкость, Хорошая сварка, и широкая промышленная доступность.
Репрезентативные оценки включают 304 / CF-8, 316 / CF-8M, 316Л / CF-3M, 304Л, и 316L.
Эти марки широко используются, когда отливка должна противостоять влаге., химикаты, среда общественного питания, Морская экспозиция, или общая атмосферная коррозия.
Низкоуглеродные варианты, особенно 304Л и 316Л, особенно полезны там, где сварка или термическое воздействие после отливки может в противном случае снизить коррозионную стойкость..
Вот почему аустенитные нержавеющие стали являются стандартным выбором для клапанов., насосные тела, фитинги, корпусы, и многие промышленные компоненты.
Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали
Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали выбираются тогда, когда коррозионная стойкость нержавеющей стали должна сочетаться с существенно более высокой прочностью..
Наиболее распространенные марки этого семейства для литья по выплавляемым моделям включают: 17-4PH и 15-5PH.
Эти сплавы приобретают большую часть своих окончательных характеристик в результате термической обработки со старением., что делает их особенно привлекательными для деталей, которые должны быть прочными, размерно стабильный, и при этом устойчив к коррозии.
Нержавеющие стали PH широко используются в аэрокосмической промышленности., гидравлический, защита, и прецизионные промышленные компоненты, поскольку они обеспечивают очень полезный баланс между прочностью и коррозионной стойкостью..
Во многих программах, они являются самым надежным и практичным вариантом в семействе нержавеющей стали..
Дуплексные нержавеющие стали
Дуплексные нержавеющие стали сочетают феррит и аустенит в смешанной микроструктуре.,
и это дает им более высокая прочность и улучшенная стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением по сравнению с обычными аустенитными нержавеющими сталями.
Общие марки литья включают в себя 2205-на основе дуплексных марок и родственные марки дуплексного литья, используемые в агрессивных средах эксплуатации..
Это семейство особенно полезно для оффшорных компаний., химический, и работа с содержанием хлоридов, где 316L может быть приемлемым, но не идеальным.
Дуплексная структура делает сплав привлекательным, когда деталь должна выдерживать давление и коррозию с большей прочностью, чем стандартная аустенитная сталь..
Алюминиевые сплавы
Алюминиевый кастинг сплавы применяют, когда низкая плотность, Хорошая литья, и повышение прочности при термообработке являются приоритетами.
К наиболее признанным маркам алюминия для литья по выплавляемым моделям относятся: 356, A356, A357, С355, A354, А201, и А206.
Эти сплавы широко используются в компонентах легкой техники., особенно когда геометрия слишком сложна или дорогостояща для обработки из цельной заготовки.
Среди них, 356, A356, и А357 особенно важны эталонные семейства.
Им отдают предпочтение, поскольку они сочетают в себе литейные качества с практичной реакцией на термообработку, а также хороший баланс веса и производительности..
Это делает их распространенными в аэрокосмической отрасли., Автомобиль, и точные промышленные детали.
Суперсплавы на основе никеля
Суперсплавы на основе никеля являются лучшим выбором, когда Высокотемпературная сила, устойчивость к окислению, и коррозионная стойкость доминировать над набором требований.
Общие оценки включают Insonel 600, 625, 713, 718, 617, 690, Хейнс 230, Рене 41, Мар-М-247, и никель Х.
Эти сплавы часто используются в сложных областях литья по выплавляемым моделям, таких как турбинное оборудование и компоненты горячей секции..
Многие отливки на основе никеля производятся в вакуумных системах, поскольку это семейство сплавов используется в средах, где контроль загрязнения и целостность при высоких температурах имеют решающее значение..
По этой причине, никелевые сплавы занимают одну из наиболее специализированных позиций в сфере литья по выплавляемым моделям..
Сплавы на основе кобальта
Сплавы на основе кобальта выбираются, когда деталь должна выдерживать носить, истирание, горячая твердость, и окисление в тяжелых условиях эксплуатации.
Репрезентативные оценки включают CB3, CB6, CB12, CB21, CB93, а также сплавы типа стеллита и биомедицинские варианты CoCrMo, такие как АСТМ Ф75 / Семьи, связанные с L605.
Это семейство играет важную роль в изнашивании поверхностей клапанов., высокотемпературные компоненты, и другие детали, где трибологические характеристики имеют такое же значение, как и коррозионная стойкость..
По сравнению с нержавеющей сталью, кобальтовые сплавы гораздо более специализированы и обычно намного дороже., но они решают проблемы, которые не могут решить стандартные марки нержавеющей стали..
Титановые сплавы
Титановое литье по выплавляемым моделям используется, когда конструкция требует низкая плотность, высокая специфическая сила, и исключительная коррозионная стойкость, но это также требует очень строгого контроля атмосферы.
Общие оценки включают Оценка 2 и Марка Ти-6Ал-4В 5, последний является самым известным титановым сплавом в технике и медицине..
Титановые отливки должны производиться под вакуум или высокоочищенный инертный газ потому что титан легко реагирует с кислородом, азот, и водород при повышенной температуре.
Это требование делает титан одним из наиболее технически сложных, но в то же время и одним из наиболее стратегически ценных семейств сплавов для литья по выплавляемым моделям..
Сплавы на медной основе
Сплавы на медной основе используются в тех случаях, когда это необходимо. проводимость, коррозионная стойкость, поведение при износе, или декоративный внешний вид.
Общий медь, литье по выплавляемым моделям оценки включают латунь C87500, кремниевая бронза C87200, C87300, C87600, и алюминиевая бронза C95200, C95300.
Это семейство часто выбирают для фурнитуры., аппаратное обеспечение, и специальные компоненты, где тепловая или электропроводность могут быть частью функциональных требований..
Бронза семейства также привлекательны, когда коррозионная стойкость или износостойкость важнее малой массы..
3. Внутренний механизм согласования между легированной металлургией и двумя основными технологиями литья по выплавляемым моделям
Реальная граница между водяной стакан и Силика Сол литье по выплавляемым моделям задается металлургией, не языком маркетинга.
Поведение сплава при плавлении, чувствительность к окислению, диапазон затвердевания, и тенденция поверхностной реакции должна соответствовать термической прочности оболочки., проницаемость, и химическая стабильность.
Другими словами, скорлупа - это не просто форма; это термическая и химическая рабочая среда сплава.
Водяной стакан (Силикат натрия) Логика адаптации сплава Shell
Раковины из жидкого стекла практичны., экономичное решение.
Они быстро лечат, поддержка быстрого оборота партий, и широко описываются как более дешевые, чем системы силиказоля., но они также обеспечивают более шероховатую поверхность и меньшую точность размеров..
Это делает их более подходящими для сплавов и деталей, не требующих высококачественного воспроизведения оболочки., особенно конструкционные отливки средней точности с более толстыми сечениями.
С точки зрения выбора сплава, оболочки из жидкого стекла наиболее естественно сочетаются с углеродные сталики, низкопластные стали, многие латунные и бронзовые системы, и другие обычные промышленные сплавы.
Эти материалы, как правило, достаточно стабильны, чтобы работать в технологическом окне оболочки из силиката натрия., и они обычно не требуют уровня защиты атмосферы, требуемого титаном или наиболее реактивными жаропрочными суперсплавами..
Механизм прост: Этот процесс отдает предпочтение сплавам, поведение которых при разливке и затвердевании может выдерживать систему оболочек с хорошая структурная прочность, но умеренная точность поверхности.
Именно поэтому литье жидкого стекла остается привлекательным для брекетов., толстостенные промышленные детали, и экономически выгодные производственные циклы, где отливку при необходимости можно позже подвергнуть чистовой обработке..
Логика адаптации сплава с коллоидной оболочкой кремнезема
Оболочки из кремнеземного золя – это точный путь. Их неоднократно описывают как доставляющих Лучшая точность размеров, более низкая шероховатость поверхности, и более длительный цикл изготовления корпуса с более высокой стоимостью чем системы жидкого стекла.
Эти дополнительные инвестиции окупаются, когда сплав или геометрия требуют более мелких деталей., Толковые стены, или более жесткий контроль поверхности и допусков.
Вот почему силиказол лучше всего подходит для Аустенитные нержавеющие стали, PH нержавеющая сталь, Дуплексные нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, Медные сплавы, никелевая база суперсплавы, и титановые сплавы когда эти материалы используются в прецизионных или высокопроизводительных отливках.
Более тонкая структура оболочки и лучшее воспроизведение поверхности сохраняют ценность этих систем сплавов, а не ухудшают их из-за более грубой поверхности раздела формы..
Для реактивных сплавов, особенно важен силиказоль.
Титан и многие системы на основе никеля требуют строго контролируемой технологической атмосферы.,
и литье по выплавляемым моделям титана, в частности, связано с защитой в вакууме или высокоочищенным инертным газом из-за реакционной способности металла с кислородом., азот, и водород.
В этих случаях, выбор оболочки - это часть металлургии, не просто часть инструмента.
Характеристики затвердевания сплава, определяющие конструкцию литников и стояков
Поведение сплава при затвердевании должно определять систему подачи., а не наоборот.
Сплавы с более широким диапазоном замерзания или более трудным поведением при подаче требуют более тщательного контроля направленного затвердевания.,
в то время как сплавы с более узкими характеристиками затвердевания часто можно подавать проще, если горячая точка расположена правильно..
Вот почему металлургия сплавов напрямую влияет на литниковую технологию., расположение стояка, и управление горячими точками при литье по выплавляемым моделям.
Сплавы с более широким диапазоном затвердевания
Суперсплавы на основе никеля, Дуплексные нержавеющие стали, и некоторые другие сложные сплавы более требовательны в подаче
поскольку их поведение при затвердевании может способствовать рассеянной усадке или микропористости, если термический путь не контролируется должным образом..
Эти сплавы часто выигрывают от более плотной логики стояков и более тщательной конструкции последовательного затвердевания..
Сплавы с более узким диапазоном замерзания
Углеродистые стали и некоторые сплавы на основе меди обычно концентрируют усадку в горячих точках окончательного затвердевания.,
это означает, что более централизованной стратегии подачи может быть достаточно, если геометрия детали хорошо спроектирована..
В таких случаях, литниковая система должна оставаться гладкой и чистой, но сеть стояков часто может быть менее сложной, чем для высокочувствительных сплавов..
Сплавы с высокой чувствительностью к окислению
Алюминиевые и титановые сплавы особенно чувствительны к образованию оксидов и газовым захватам.,
поэтому литниковая система должна минимизировать турбулентность и сохранять чистоту расплава..
Для этих сплавов, система оболочки и практика заливки должны работать вместе, чтобы избежать образования складок оксида., увлеченный газ, и потеря качества поверхности.
4. Как выбрать правильный сплав для литья по выплавляемым моделям
Начните со среды обслуживания
Первый фильтр выбора — это рабочая среда детали..
Если компонент будет эксплуатироваться в помещении, может подойти широкий спектр стали и алюминиевых сплавов. Если он будет обращен к морской воде, хлориды, химикаты, или нагреть, окно допустимых сплавов быстро сужается.
В практических руководствах по выбору сплавов, Коррозия среда, рабочая температура, механическая нагрузка, масса, механизм, и стоимость являются основными переменными решения, не только название сплава.
Сопоставьте семейство сплавов с доминирующим требованием
Хорошее правило — позволить доминирующему требованию определять семейный выбор..
Использовать углеродистые и низколегированные стали когда баланс сил и затрат наиболее важен; Аустенитные нержавеющие стали когда главными целями являются коррозионная стойкость и свариваемость;
алюминиевые сплавы когда снижение веса имеет значение; никелевая база суперсплавы когда температура и стойкость к окислению доминируют;
сплавы на основе кобальта когда износ и твердость в горячем состоянии имеют значение; и титановые сплавы когда низкая плотность и высокая удельная прочность должны сочетаться с коррозионной стойкостью.
Это повторяющиеся модели на уровне семьи в ссылках на инвестиционные проекты..
Прежде чем проверять цену, проверьте атмосферу кастинга.
Некоторые сплавы можно отливать по выплавляемым моделям в обычных литейных условиях., в то время как другим требуется вакуум или тщательно контролируемая инертная обработка..
Титан – ярчайший пример: литье титана должно производиться в вакууме или под защитой инертного газа, поскольку металл легко вступает в реакцию с кислородом., азот, и водород при высокой температуре.
Суперсплавы на основе никеля также часто переходят на вакуумное литье по выплавляемым моделям, когда их применение требует экстремальных температур или чувствительности к загрязнению..
Рассматривайте термообработку как часть выбора сплава.
Для многих сплавов, состояние «как есть» — это только отправная точка.
Алюминиевые литейные сплавы, такие как 356, A356, и A357 выбраны отчасти потому, что после термообработки они приобретают полезную прочность.,
в то время как дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали, такие как 17-4PH и 15-5PH, большую часть своих характеристик получают от старения..
Если термический цикл после литья нецелесообразен для семейства сплавов, сплав не подходит для технологического процесса, даже если химический состав выглядит привлекательно на бумаге.
Сбалансируйте целевые показатели свойств и стоимость жизненного цикла
Лучший сплав не является самым прочным или самым дешевым по отдельности.. Это сплав, который отвечает требованиям к обслуживанию с наименьшими общими затратами на протяжении всего срока службы детали..
Отливка из нержавеющей стали 316L может быть правильным решением для сварного изделия., устойчивая к коррозии промышленная часть; дуплексная марка может быть оправдана, когда необходимо улучшить устойчивость к хлоридной коррозии.;
использование сплава никеля или кобальта может быть оправдано, когда отказ от нагрева или износа обходится дороже, чем сам сплав..
Это настоящее инвестиционное решение.: производительность обслуживания прежде всего, стоимость процесса в секунду, цена покупки третья.
5. Влияние процесса на семейство сплавов
Литье по выплавляемым моделям — это один процесс, но настройки процесса не одинаковы для каждого семейства сплавов..
Литейный цех должен наладить атмосферу, поведение оболочки, практика заливки, термическая обработка, и стратегия контроля в соответствии со сплавом.
В таблице ниже суммированы основные последствия процесса по семьям..
| Семейство сплавов | Основное значение процесса | Что должен контролировать литейный завод | Типичное практическое последствие |
| Углерод / низкопластные стали | Традиционный метод литья по выплавляемым моделям с сильной зависимостью от термообработки. | Поведение при затвердевании, усадочная подача, и нормализация после приведения / реакция закалки и отпуска. | Хорошая структурная ценность, широкое применение в машинах и промышленном оборудовании. |
| Аустенитные нержавеющие стали | Хорошая всесторонняя литейность, коррозионная стойкость, и поведение при сварке. | Контроль выбросов углерода в сортах с низким содержанием углерода, чистота поверхности, и коррозионная стойкость к сварке. | Широко используется для клапанов, насосные тела, фитинги, и общие услуги по коррозии. |
PH нержавеющая сталь |
Более прочный маршрут из нержавеющей стали, но термическая обработка со старением является частью пакета недвижимости. | Раствор лечение, реакция старения, и стабильность размеров при термической обработке. | Предпочтителен там, где детали из нержавеющей стали требуют гораздо более высокой прочности, чем 316L.. |
| Дуплексные нержавеющие стали | Баланс микроструктуры имеет решающее значение; прочность и сопротивление SCC зависят от фазового контроля. | Химический баланс, практика охлаждения, и избежание перекоса фаз. | Лучший выбор по сравнению со стандартными аустенитными сталями для эксплуатации с высоким содержанием хлоридов.. |
| Алюминиевые сплавы | Легкая отливка почти готовой формы с сильной зависимостью от термообработки. | Контроль пористости, скорость затвердевания, и реакция старения семей, таких как 356 / A356 / A357. | Лучше всего подходит для деталей, чувствительных к весу, где важны геометрия и уменьшение механической обработки.. |
Суперсплавы на основе никеля |
Часто требуется вакуумное литье по выплавляемым моделям из-за чувствительности к высокотемпературному загрязнению.. | Кислород / контроль азота, расплавить чистоту, и стабильность процесса в вакууме или инертной атмосфере. | Используется для деталей турбин и горячих секций, где важна прочность при температуре.. |
| Сплавы на основе кобальта | Выбран для работы в условиях высокой твердости и износа., поэтому толерантность к дефектам низкая. | Износостойкая геометрия, целостность горячей секции, и обработка поверхностей, подверженных истиранию. | Используется там, где устойчивость к износу и окислению оправдывает более высокую нагрузку на процесс.. |
| Титановые сплавы | Должен быть расплавлен и разлит в вакууме или высокочистом инертном газе.. | Абсолютный контроль загрязнения, чистота атмосферы, и тщательный выбор оболочки/материала. | Детали высокой удельной прочности для аэрокосмической отрасли, морской пехотинец, химический, и медицинские заявки. |
| Сплавы на медной основе | Обычно легче отливать, чем титановые или никелевые сплавы., но все же чувствителен к химии. | Качество, основанное на проводимости, контроль оксидов, и целостность поверхности там, где важен контакт или декоративная отделка. | Общий для фитингов, проводящие части, и изнашиваемые или декоративные компоненты. |
6. Анализ экономической стоимости полного жизненного цикла различных сплавов для литья по выплавляемым моделям
Общая стоимость компонентов состоит из трех основных сегментов.: стоимость закупки сырья,
таяние & стоимость обработки отливки и стоимость долгосрочного технического обслуживания, определение границ выбора сплава с учетом затрат.
Иерархия стоимости сырья:
Углеродистая сталь < обычный алюминиевый сплав < общепринятый 304 нержавеющая сталь < 316L из нержавеющей стали < медный сплав < Дуплексная нержавеющая сталь < дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь < никелевый суперсплав < Титановый сплав TC4;
Цена за единицу титанового сырья достигает 7-11 раз 304 нержавеющая сталь благодаря сложному процессу плавки по Кроллу и высокому энергопотреблению.
Стоимость литейной обработки:
Сплавы для литья жидкого стекла (углеродистая сталь, обычная латунь/алюминий) собственные минимальные затраты на обработку благодаря зрелому малоинвестиционному оборудованию и высокой производительности;
высококачественные сплавы на основе силиказоля (суперсплав, титан) генерировать дополнительные затраты на вакуумную плавку,
высококачественный огнеупор и строгий контроль атмосферы, стоимость обработки резко возрастает.
Комплексная стоимость долгосрочного жизненного цикла:
Недорогая углеродистая/нержавеющая сталь требует регулярного антикоррозионного обслуживания и периодической замены в морской/химической агрессивной среде, что приводит к высоким расходам после обслуживания.;
Отливки из титановых и никелевых суперсплавов служат десятилетиями без технического обслуживания в суровых условиях эксплуатации.,
компенсация высоких первоначальных инвестиций за счет длительного срока службы для крупномасштабных инженерных проектов с длительным циклом.
7. Типичное применение
| Семейство сплавов | Типичная логика приложения |
| Углеродистые и низколегированные стали | Структурные части, компоненты, связанные с давлением, общепромышленное оборудование. |
| Аустенитные нержавеющие стали | Клапаны, насосные тела, еда, химический, морской пехотинец, и общие коррозионностойкие детали. |
| PH нержавеющая сталь | Гидравлические детали, аэрокосмические части, медицинское оборудование, и высокопрочное оборудование. |
| Дуплексные нержавеющие стали | Промышленные системы, подвергающиеся воздействию хлоридов, химическая и морская служба. |
Алюминиевые сплавы |
Легкий аэрокосмический, защита, Автомобиль, и промышленное оборудование. |
| Никель суперпладол | Турбины, Системы сгорания, морской дизель, горячие секции и детали, критичные к коррозии. |
| Кобальтовые сплавы | Носить, истирание, высокотемпературное окисление, и приложения, связанные с имплантатами. |
| Титановые сплавы | Аэрокосмическая промышленность, морской пехотинец, химический, и применение имплантатов. |
| Сплавы на медной основе | Проводящее оборудование, бронзовые фитинги, износостойкие детали, и декоративные элементы. |
8. Заключение
Сплавы для литья по выплавляемым моделям представляют собой универсальные, многофункциональная система дополнительных материалов, охватывающая недорогие конструкционные материалы на основе железа до сверхвысокоэффективных специальных титанов и суперсплавов,
основная логика приложения которой зависит от компромисса между металлургическими свойствами, адаптируемость процесса и комплексная экономическая выгода в течение жизненного цикла.
В современном прецизионном литейном дизайне, рациональное градуированное соответствие сплавов и структурная компоновка из композитных материалов постепенно заменяют слепое полнокомпонентное проектирование из одного материала.,
максимизация соответствующих материальных преимуществ различных сплавов для литья по выплавляемым моделям и достижение оптимального баланса между качеством формовки компонентов, выход переработки и экономическая выгода от долгосрочной службы.
Часто задаваемые вопросы
Почему литье по выплавляемым моделям из титана избегает обычных керамических оболочек на основе диоксида кремния?
Расплавленный титан бурно реагирует с SiO₂ внутри кремнеземного огнеупора при высокой температуре разливки, образуя хрупкий слой загрязнения оксидом титана. (α-случай), ухудшение механических свойств поверхности;
Нейтральный огнеупор на основе оксида кальция служит эксклюзивным материалом оболочки для литья по выплавляемым моделям из титана..
Какой сплав приводит к наиболее сильной дисперсной микропористости при литье по выплавляемым моделям??
Суперсплав на основе никеля с очень широким диапазоном температур затвердевания наиболее склонен к междендритной микропористости.,
которым можно эффективно управлять с помощью микролегирования бором и оптимизированной конструкции последовательной подачи в райзер..
Может ли литье по выплавляемым моделям заменить ковку деталей из суперсплавов??
Литье по выплавляемым моделям почти готовой формы обеспечивает сложную структуру внутренней полости, невозможную при ковке., подходит для сложных статических компонентов из суперсплавов;
Вращающиеся части турбины с высокой динамической нагрузкой и высокой цикличностью по-прежнему используют ковку и последующий процесс прецизионного литья по выплавляемым моделям..
