Вступ
Лиття по моделлю це промисловий процес точного лиття, який використовує модель розплавлення для створення нероздільної керамічної форми, і використовується для металів і сплавів на основі прасувати, алюміній, нікель, кобальт, титан, і мідь.
Відливки, виготовлені цим маршрутом, характеризуються високою точністю розмірів і високою якістю поверхні, Ось чому вибір сплаву є такою вирішальною частиною інженерного процесу.
Цей широкий матеріальний охоплення робить інвестиційне лиття стратегічно потужним: процес не прив'язаний до однієї групи металів, але до проблеми дизайну.
Правильний сплав може перетворити той самий процес на легку аерокосмічну деталь, корпус клапана, стійкий до корозії, високотемпературний компонент турбіни, або зносостійкий промисловий кронштейн.
На практиці, сплав - це не просто вибір матеріалу; це механізм, який перетворює процес лиття в кінцеву робочу оболонку.
1. Що робить сплав придатним для лиття по моделлю
Каста: відправна точка
Сплав придатний для лиття по моделлю, коли це можливо чисто заповніть керамічну порожнину, відтворення дрібних деталей, і затвердіти в добротну частину без надмірних дефектів.
У ливарному плані, це зазвичай описується як каста—легкість, з якою матеріал може бути відлитий, і при цьому він відповідає вимогам якості.
Ключовою частиною здатності до лиття є плинність, тобто здатність розплавленого металу текти достатньо довго, щоб заповнити тонкі ділянки, гострі риси обличчя, і заплутані проходи перед замерзанням.
Лиття за виплавленими моделями особливо цінується, оскільки воно може виробляти складні або тонко деталізовані деталі та зменшити зусилля на обробці, але це добре працює лише тоді, коли поведінка плавлення та замерзання сплаву відповідає процесу оболонки.
Сплави з поганою текучістю, надмірна чутливість до усадки, або нестабільну поведінку при затвердінні набагато важче успішно працювати в прецизійній формі.
Поведінка затвердіння та контроль дефектів
Відповідний сплав для лиття по виплавленим моделям повинен тверднути контрольованим способом.
Якщо сплав дає занадто агресивну усадку, замерзає занадто рано, або утворюються сильні гарячі точки, виливок, швидше за все, покаже пористість, Єгипет, порожнини усадки, або спотворення.
Тому вибір сплаву завжди прив'язаний до товщини профілю, Дизайн, і передбачувана геометрія частини, а не тільки хімія.
Це особливо важливо для тонкостінних або багатодеталізованих виливків, де розплав повинен залишатися текучим рівно стільки часу, щоб завершити заповнення.
Експериментальна робота з невеликими металевими конструкціями методом лиття по виплавленим моделям показує, що температура лиття та температура форми сильно впливають на інфільтрацію та якість заповнення, підкріплюючи тезу, що сплав і процес повинні бути узгоджені як система.
Сумісність з атмосферою кастингу
Не кожен сплав поводиться однаково під час плавлення та розливу.
Деякі сімейства сплавів стабільні у звичайному литті за виплавленими моделями з повітряного розплаву, в той час як інші мають високу реакційну здатність і потребують вакуумної або жорстко контрольованої інертної обробки.
Титанові сплави - найяскравіший приклад: їх цінують за низьку щільність і високу питому міцність,
але вони повинні бути відлиті під вакуумом або високоочищеним інертним газом, оскільки вони легко поглинають або реагують з киснем, азот, і водню при високій температурі.
Суперсплави на основі нікелю часто відповідають аналогічним вимогам до контрольованої атмосфери.
Навпаки, Нержавіючі сталі, вуглецеві сталі, алюмінієві сплави, мідні сплави, і багато сімейств бронзи широко використовуються в лиття по моделлю
оскільки їх можна успішно розливати за допомогою звичайних ливарних засобів керування, за умови, що сплав і процес правильно узгоджені.
Ця гнучкість матеріалу є однією з визначальних переваг процесу.
Реакція властивості після кастингу
Хороший сплав для лиття по моделлю не тільки легко заливати; він також повинен розвивати правильні властивості після лиття.
Вибрано багато сімейств сплавів, які використовуються для лиття по моделлю, оскільки вони добре реагують на них термічна обробка, старіння, або стабілізація після заливки.
Нержавіючі сталі, такі як 17-4PH, значно покращують свої характеристики під час старіння, тоді як алюмінієві ливарні сплави, такі як 356, A356, і A357 широко використовуються, оскільки їхні кінцеві властивості сильно залежать від термічної обробки та контролю мікроструктури.
Це означає, що сплав слід оцінювати по всьому технологічному ланцюжку: поведінка танення, начинка черепашки, затвердіння, термічна обробка, обробка, і кінцеве сервісне середовище.
Сплав, який виглядає привабливо на папері, але не може бути стабілізований у необхідному вікні властивостей після лиття, не є хорошим кандидатом для лиття за виплавленими моделями.
Точність розмірів і припуск на обробку
Придатність сплаву також залежить від того, чи може ливарне виробництво досягти необхідного допуску та якості поверхні для цієї групи матеріалів.
Ливарні системи для чавуну, нікель, кобальт, мідь, алюміній, магній, і не всі титани забезпечують однакову точність, і вибір сплаву впливає на поведінку скорочення, взаємодія оболонки, і кількість припуску на обробку, який необхідно зарезервувати.
На практиці, сплав повинен співпрацювати зі стратегією толерантності, не боротися з цим.
Це одна з причин, чому лиття за виплавленими моделями є таким цінним для складних деталей: процес може зменшити відходи механічної обробки та майже чистої форми, але тільки якщо текучість і характеристики затвердіння сплаву сумісні з цільовою геометрією.
Економічна та прикладна придатність
Нарешті, сплав придатний для лиття по моделлю, якщо процес є економічно доцільним для застосування.
Лиття по виплавлюваних моделях використовується, оскільки воно може отримувати складні форми, заощадити час обробки, і зменшити кількість частин, але вибраний сплав повинен виправдовувати вартість процесу через переваги продуктивності або геометрії.
Наприклад, нержавіючу сталь вибирають за стійкістю до корозії та міцністю, алюмінієві сплави для малої ваги, сплави на основі нікелю для високотемпературної здатності,
титан для високої питомої міцності та стійкості до корозії, і сплави на основі міді для провідності або пов'язаних з зносом характеристик.
2. Основні сімейства сплавів і репрезентативні марки
Виплавлюване лиття підтримує широкий спектр сплавів, але сплави не взаємозамінні.
Кожна родина привносить різний баланс здатності до лиття, міцність, Корозійна стійкість, температурна здатність, обробка, і вимоги до атмосфери.
Вуглецеві та низьколеговані сталі
Вуглецеві та низьколеговані сталі є конструкційною основою литва за виплавленими моделями.
Вони широко використовуються, оскільки поєднують Хороша кастабність, міцні механічні характеристики, і відносно низька вартість матеріалів.
Вуглецеві сталі загалом легше відтворювати, ніж сплави сталей, в той час як низьколеговані марки, такі як 4130 і 4140 вибираються при вищій міцності, Загартовування, або потрібна жорсткість.
Поширені оцінки включають 1020, 1045, 4130, 4140, 4340, і 8620, поряд зі стандартними марками сталевого лиття, які використовуються в усій галузі.
Типові випадки використання включають структурні дужки, промислове обладнання, компоненти техніки, і деталі, пов'язані з тиском, де міцність і контроль вартості важливіші, ніж стійкість до корозії.
Ці сплави зазвичай залежать від термічної обробки для досягнення кінцевих цільових властивостей.
Аустенітні нержавієві сталі
Аустенітний Нержавіючі сталі є найпоширенішим корозійностійким сімейством лиття по моделлю.
Їх цінують за Відмінна резистентність до корозії, Хороша зварюваність, і широка промислова доступність.
Репрезентативні оцінки включають 304 / CF-8, 316 / CF-8m, 316Л / CF-3M, 304Л, і 316 л.
Ці сорти широко використовуються, коли лиття має бути стійким до вологи, хімічні речовини, середовища громадського харчування, морська експозиція, або загальна атмосферна корозія.
Низьковуглецеві варіанти, особливо 304L і 316L, особливо корисні там, де зварювання або термічний вплив після лиття може інакше знизити стійкість до корозії.
Ось чому аустенітні нержавіючі сталі є вибором за замовчуванням для клапанів, Тіла насосів, фурнітура, корпус, і багато промислових компонентів.
Нержавіючі сталі дисперсійного зміцнення
Нержавіючі сталі, що твердіють дисперсійним зміцненням, вибираються, коли нержавіючу корозійну стійкість необхідно поєднати зі значно вищою міцністю.
Найпоширеніші сорти для лиття за виплавленими моделями в цьому сімействі включають 17-4РН і 15-5РН.
Ці сплави набувають значної частини своїх кінцевих характеристик після термічної обробки старінням, що робить їх особливо привабливими для частин, які повинні бути міцними, розмірно стабільний, і все ще стійкий до корозії.
Нержавіючі сталі PH широко використовуються в аерокосмічній галузі, гідравлічний, захист, і прецизійні промислові компоненти, оскільки вони пропонують дуже корисний баланс між міцністю та стійкістю до корозії.
У багатьох програмах, вони є найнадійнішим практичним варіантом у сімействі нержавіючої сталі.
Дуплексні нержавіючі сталі
Дуплексні нержавіючі сталі поєднують ферит і аустеніт у змішаній мікроструктурі,
і це дає їм підвищена міцність і підвищена стійкість до хлоридного корозійного розтріскування порівняно зі звичайними аустенітними нержавіючими сталями.
Загальні класи лиття включають 2205-на основі дуплексних марок і відповідні дуплексні сорти лиття, що використовуються в агресивних робочих середовищах.
Це сімейство особливо корисно для офшорів, хімічний, і хлоридоносна служба, де 316L може бути прийнятним, але не ідеальним.
Дуплексна структура робить сплав привабливим, коли деталь повинна витримувати тиск і вплив корозії з кращою міцністю, ніж стандартна аустенітна сталь.
Алюмінієві сплави
Алюмінієвий лиття сплави використовуються при низька щільність, Хороша кастабність, і розвиток міцності, що піддається термообробці є пріоритетами.
Найбільш визнані марки алюмінію для лиття по моделлю включають 356, A356, A357, C355, A354, A201, і A206.
Ці сплави широко використовуються в легких інженерних компонентах, особливо, коли геометрія надто складна або дорога для обробки з суцільного матеріалу.
Серед них, 356, A356, і A357 є особливо важливими еталонними родинами.
Їм віддають перевагу, оскільки вони поєднують здатність до лиття з практичною реакцією на термічну обробку та міцним балансом ваги та продуктивності.
Це робить їх поширеними в аерокосмічній галузі, автомобільний, та точні промислові частини.
Суперсплави на основі нікелю
Суперсплави на основі нікелю є кращим вибором Сила високої температури, Окислювальна стійкість, і корозійна стійкість домінувати в наборі вимог.
Поширені оцінки включають Юнель 600, 625, 713, 718, 617, 690, Хейнс 230, Рен 41, Березень-М-247, і нікель X.
Ці сплави часто пов’язані з вимогливими додатками лиття по виплавляним моделям, такими як апаратне забезпечення турбін і компоненти гарячого профілю.
Багато виливків на основі нікелю виготовляються у вакуумних системах, оскільки сімейство сплавів використовується в середовищах, де контроль забруднення та високотемпературна цілісність є критичними.
З цієї причини, нікелеві сплави займають одну з найбільш спеціалізованих позицій у сфері лиття по моделлю.
Сплави на основі кобальту
Сплави на основі кобальту вибирають, коли деталь повинна витримувати носити, стирання, гаряча твердість, і окислення у важких умовах експлуатації.
Репрезентативні оцінки включають CB3, CB6, CB12, CB21, CB93, а також сплави типу Stellite та біомедичні варіанти CoCrMo, такі як ASTM F75 / Сім'ї, пов'язані з L605.
Це сімейство має важливе значення для зношуваних поверхонь клапанів, високотемпературні компоненти, та інші деталі, де трибологічні показники важливі не менше, ніж стійкість до корозії.
У порівнянні з нержавіючої сталлю, кобальтові сплави набагато більш спеціалізовані і зазвичай набагато дорожчі, але вони вирішують проблеми, які не під силу стандартним маркам нержавіючої сталі.
Титанові сплави
Лиття по моделлю титану використовується, коли цього вимагає дизайн низька щільність, Висока специфічна сила, і чудова стійкість до корозії, але це також вимагає дуже суворого контролю атмосфери.
Поширені оцінки включають Сорт 2 і Марка Ti-6Al-4V 5, останній є найвідомішим титановим сплавом у техніці та медицині.
Титанові виливки повинні виготовлятися під вакуум або високоочищений інертний газ тому що титан легко реагує з киснем, азот, і водню при підвищеній температурі.
Ця вимога робить титан одним із найбільш технічно вимогливих, але також одним із найцінніших у стратегічному відношенні сімейств сплавів у лиття по моделлю..
Сплави на основі міді
Сплави на основі міді використовуються, коли це необхідно провідність, Корозійна стійкість, поведінка при зношуванні, або декоративний вигляд.
Загальний мідь виплавляється оцінки включають латунь C87500, кремнієва бронза C87200, C87300, C87600, і алюмінієва бронза C95200, C95300.
Це сімейство часто вибирають для арматури, обладнання, і спеціальні компоненти, де тепло- або електропровідність може бути частиною функціональних вимог.
Бронза Сімейства також привабливі, коли стійкість до корозії або зносостійкість важливіша за малу масу.
3. Внутрішній механізм узгодження між металургією сплаву та двома основними технологіями литва за виплавленими моделями Shell
Справжня межа між водяна склянка і Кремнезем лиття по моделлю встановлюється металургією, не маркетинговою мовою.
Поведінка сплаву при плавленні, чутливість до окислення, діапазон затвердіння, і тенденція до реакції поверхні повинна відповідати термічній міцності оболонки, проникність, та хімічна стабільність.
Іншими словами, шкаралупа - це не просто цвіль; це термічне та хімічне робоче середовище сплаву.
Водяна склянка (Натрієвий силікат) Логіка адаптації Shell Alloy
Раковини з водного скла практичні, економічно орієнтоване рішення.
Лікують швидко, підтримують швидкий оборот партій, і широко описуються як дешевші, ніж системи кремнеземного золю, але вони також забезпечують грубішу поверхню та меншу точність розмірів.
Це робить їх кращими для сплавів і деталей, які не вимагають відтворення преміальної оболонки, особливо конструкційне лиття середньої точності з більш товстим перерізом.
З точки зору вибору сплаву, раковини з водного скла найбільш природно вирівняні вуглецеві сталі, Низькілові сталі, багато латунних і бронзових систем, та інші звичайні промислові сплави.
Ці матеріали, як правило, достатньо стабільні, щоб працювати в технологічному вікні натрієво-силікатної оболонки, і вони зазвичай не вимагають рівня захисту атмосфери, якого вимагає титан або найбільш реакційноздатні високотемпературні суперсплави.
Механізм простий: процес надає перевагу сплавам, чия характеристика розливу та затвердіння може витримувати оболонкову систему хороша структурна міцність, але помірна точність поверхні.
Тому лиття з водного скла залишається привабливим для кронштейнів, важкостінні промислові частини, і економічно чутливі виробничі цикли, де ливарна заготовка може бути оброблена пізніше, якщо це необхідно.
Логіка адаптації колоїдного сплаву кремнезему
Оболонки із кремнеземного золю є точним маршрутом. Вони неодноразово описуються як доставляючі краща розмірна точність, менша шорсткість поверхні, і довший цикл виготовлення оболонки з вищою вартістю ніж системи водяного скла.
Ця додаткова інвестиція окупається, коли сплав або геометрія вимагають більш дрібних деталей, тонші стіни, або жорсткіший контроль поверхні та допусків.
Ось чому кремнеземний золь є кращим поєднанням Аустенітні нержавієві сталі, Нержавіючі сталі PH, Дуплексні нержавієві сталі, алюмінієві сплави, мідні сплави, Нікельські суперпрофільні, і титанові сплави коли ці матеріали використовуються для точного або високоякісного лиття.
Більш тонка структура оболонки та краще відтворення поверхні зберігають цінність цих систем сплавів замість того, щоб погіршувати їх через більш грубу форму..
Для реактивних сплавів, золь кремнезему особливо важливий.
Титан і багато систем на основі нікелю вимагають чітко контрольованої атмосфери обробки,
і титанове лиття по виплавлюваних моделях, зокрема, пов’язане із захистом від вакууму або високоочищеного інертного газу через реакційну здатність металу з киснем, азот, і водень.
У тих випадках, вибір оболонки є частиною металургії, не просто частина інструменту.
Характеристики затвердіння сплаву, що визначають конструкцію ліберів і стояків
Поведінка затвердіння сплаву повинна визначати систему живлення, а не навпаки.
Сплави з ширшими діапазонами замерзання або складнішими характеристиками подачі потребують більш ретельного контролю спрямованого затвердіння,
в той час як сплави з більш вузькими властивостями затвердіння часто можна подавати легше, якщо гаряча точка розміщена належним чином.
Тому металургія сплавів безпосередньо керує литником, розводка стояка, і управління гарячими точками в лиття за моделлю.
Сплави з більш широкими діапазонами затвердіння
Суперсплави на основі нікелю, Дуплексні нержавієві сталі, і деякі інші складні сплави більш вимогливі до живлення
тому що їх поведінка при затвердінні може сприяти дисперсній усадці або мікропористості, якщо тепловий шлях не контролюється належним чином.
Ці сплави часто виграють від більш щільної логіки райзера та більш ретельної конструкції послідовного затвердіння.
Сплави з більш вузькими інтервалами замерзання
Вуглецеві сталі та деякі сплави на основі міді зазвичай зосереджують усадку до гарячих точок остаточного затвердіння,
це означає, що більш централізована стратегія подачі може бути достатньою, якщо геометрія деталі добре розроблена.
У таких випадках, ліберна система має бути рівною та чистою, але мережа райзерів часто може бути менш складною, ніж для високочутливих сплавів.
Високочутливі до окислення сплави
Алюмінієві та титанові сплави особливо чутливі до утворення оксидів і газоутворення,
тому литникова система повинна мінімізувати турбулентність і підтримувати чистоту розплаву.
Для тих сплавів, система оболонки та практика заливки повинні працювати разом, щоб уникнути згортання оксиду, захоплений газ, і втрата якості поверхні.
4. Як вибрати правильний сплав для лиття по моделлю
Почніть із середовища обслуговування
Перший фільтр вибору – робоче середовище деталі.
Якщо компонент працюватиме в закритому приміщенні, може працювати широкий спектр сталі та алюмінієвих сплавів. Якщо він буде стикатися з морською водою, хлориди, хімічні речовини, або тепло, вікно прийнятного сплаву швидко звужується.
У практичних посібниках з вибору сплаву, Корозійне середовище, робоча температура, механічне навантаження, вага, обробка, і вартість є основними змінними рішення, не тільки назва сплаву.
Установіть відповідність між сімейством сплавів і домінуючою вимогою
Хорошим правилом є дозволити домінуючій потребі керувати сімейним вибором.
Використання вуглецевих і низьколегованих сталей коли міцність і баланс вартості найважливіші; Аустенітні нержавієві сталі коли головними цілями є стійкість до корозії та зварюваність;
алюмінієві сплави коли зниження ваги має значення; Нікельські суперпрофільні коли температура і стійкість до окислення домінують;
сплави на основі кобальту коли знос і гаряча твердість мають значення; і титанові сплави коли мала щільність і висока питома міцність повинні поєднуватися з корозійною стійкістю.
Це повторювані закономірності на сімейному рівні в референсах щодо інвестування.
Перш ніж перевірити ціну, перевірте атмосферу кастингу
Деякі сплави можна відливати за виплавленим способом у звичайних ливарних умовах, тоді як інші потребують вакуумної або висококонтрольованої інертної обробки.
Титан - найяскравіший приклад: лиття титану повинно проводитися під вакуумом або під захистом інертного газу, оскільки метал легко реагує з киснем, азот, і водню при високій температурі.
Суперсплави на основі нікелю також часто переходять у вакуумне лиття за виплавленими моделями, коли застосування є чутливим до екстремальних температур або забруднення.
Розглядайте термічну обробку як частину вибору сплаву
Для багатьох сплавів, стан як відлитий є лише початковою точкою.
Алюмінієві ливарні сплави, такі як 356, A356, і A357 вибрано частково тому, що вони розвивають корисну міцність після термічної обробки,
в той час як дисперсійне зміцнення нержавіючих сталей, таких як 17-4PH і 15-5PH, більшу частину своїх характеристик отримує від старіння.
Якщо термічний цикл після лиття непрактичний для сімейства сплавів, сплав не підходить для процесу, навіть якщо хімія виглядає привабливо на папері.
Збалансуйте цільові показники нерухомості з вартістю життєвого циклу
Найкращий сплав не є найміцнішим або найдешевшим окремо. Це сплав, який відповідає вимогам служби з найменшою загальною вартістю протягом терміну служби деталі.
Лиття з нержавіючої сталі 316L може бути правильною відповіддю на зварні, стійка до корозії промислова частина; дуплексний клас може бути виправданим, коли необхідно покращити стійкість до хлоридної корозії;
нікелевий або кобальтовий сплав може бути виправданим, якщо термічна несправність або знос будуть дорожчими, ніж сам сплав.
Це справжнє рішення щодо інвестування: продуктивність обслуговування в першу чергу, вартість процесу друга, закупівельна ціна третя.
5. Вплив процесу на сімейство сплавів
Лиття за моделлю — це один процес, але параметри процесу не однакові для кожного сімейства сплавів.
Ливарний цех повинен налаштувати атмосферу, поведінка оболонки, заливка практика, термічна обробка, і стратегія перевірки відповідно до сплаву.
У таблиці нижче наведено основні наслідки процесу за сім’єю.
| Сімейство сплавів | Основні наслідки процесу | Що повинен контролювати ливарний цех | Типовий практичний наслідок |
| Вуглець / Низькілові сталі | Традиційний спосіб лиття по виплавленим моделям із сильною залежністю від термічної обробки. | Поведінка затвердіння, усадочне годування, і нормалізація після приведення / відповідь на загартування. | Хороша структурна цінність, широке використання в машинобудуванні та промисловому обладнанні. |
| Аустенітні нержавієві сталі | Хороша універсальна здатність до закидання, Корозійна стійкість, і поведінку під час зварювання. | Контроль викидів вуглецю в сортах з низьким вмістом вуглецю, чистота поверхні, і корозійні характеристики, чутливі до зварювання. | Широко використовується для клапанів, Тіла насосів, фурнітура, і загальне обслуговування корозії. |
Нержавіючі сталі PH |
Міцніший нержавіючий маршрут, але термічна обробка старіння є частиною пакету властивостей. | Лікування розчином, відповідь на старіння, і стабільність розмірів при термічній обробці. | Бажано, якщо нержавіючі деталі потребують набагато більшої міцності, ніж 316L. |
| Дуплексні нержавіючі сталі | Баланс мікроструктури є критичним; міцність і опір SCC залежать від контролю фази. | Хімічний баланс, практика охолодження, та уникнення дисбалансу фаз. | Кращий вибір, ніж стандартні аустенітні сталі для роботи з високим вмістом хлоридів. |
| Алюмінієві сплави | Легке лиття майже чистої форми з сильною залежністю від термічної обробки. | Контроль пористості, Швидкість затвердіння, та реакція сімей на старіння, наприклад 356 / A356 / A357. | Найкраще підходить для чутливих до ваги деталей, де важливі геометрія та зменшення обробки. |
Суперсплави на основі нікелю |
Часто потрібне вакуумне лиття за виплавленими моделями через чутливість до високотемпературного забруднення. | Кисень / контроль азоту, чистота розплаву, і стабільність процесу під вакуумом або інертною атмосферою. | Використовується для деталей турбін і гарячих секцій, де міцність при температурі має значення. |
| Сплави на основі кобальту | Вибраний для гарячої твердості та зносостійкості, тому толерантність до дефектів низька. | Чутлива до зносу геометрія, цілісність гарячої секції, і обробка навколо критичних до стирання поверхонь. | Використовується там, де стійкість до зносу та окислення виправдовує високе навантаження на процес. |
| Титанові сплави | Необхідно розплавити і залити у вакуум або високоочищений інертний газ. | Абсолютний контроль забруднення, чистота атмосфери, і ретельний вибір оболонки/матеріалу. | Деталі високої питомої міцності для аерокосмічної промисловості, морський, хімічний, та медичні програми. |
| Сплави на основі міді | Як правило, легше лити, ніж титанові або нікелеві сплави, але все ще чутливий до хімії. | Якість, що залежить від провідності, контроль оксиду, і цілісність поверхні, де має значення контакт або декоративне покриття. | Загальний для арматури, струмопровідні частини, і декоративні компоненти. |
6. Повний аналіз економічної вартості життєвого циклу різних сплавів для лиття по моделлю
Загальна вартість компонента складається з трьох основних сегментів: вартість закупівлі сировини,
плавлення & витрати на обробку лиття та витрати на довгострокове технічне обслуговування, визначення економічно орієнтованої межі вибору сплаву.
Ієрархія вартості сировини:
Вуглецева сталь < звичайний алюмінієвий сплав < звичайний 304 нержавіюча сталь < 316L нержавіюча сталь < мідний сплав < Дуплексна нержавіюча сталь < дисперсійна нержавіюча сталь < нікелевий суперсплав < Титановий сплав TC4;
Ціна одиниці титанової сировини досягає 7-11 разів 304 нержавіюча сталь завдяки складному процесу плавки Kroll і високому енергоспоживанню.
Вартість ливарної обробки:
Ливарні сплави водного скла (вуглецева сталь, звичайна латунь/алюміній) власна найнижча собівартість переробки зі зрілим обладнанням із низькими інвестиціями та високою продуктивністю;
кремнієвий золь високоякісних сплавів (суперсплав, титан) створити додаткові витрати від вакуумного плавлення,
високоякісна вогнетривкість і строгий контроль атмосфери, вартість обробки різко зростає.
Комплексна вартість довгострокового життєвого циклу:
Недорога вуглецева/нержавіюча сталь вимагає регулярного антикорозійного обслуговування та періодичної заміни в морському/хімічному корозійному середовищі, що накопичує високі витрати після обслуговування;
Виливки з суперсплавів титану та нікелю дають можливість десятиліттями безобслуговуваного обслуговування в важких умовах експлуатації,
компенсація великих початкових інвестицій за рахунок тривалого терміну служби для великомасштабних інженерних проектів з тривалим циклом.
7. Типове застосування
| Сімейство сплавів | Типова логіка застосування |
| Вуглецеві та низьколеговані сталі | Структурні частини, компоненти, пов'язані з тиском, загальнопромислове обладнання. |
| Аустенітні нержавієві сталі | Клапани, Тіла насосів, їжа, хімічний, морський, і загальні корозійностійкі деталі. |
| Нержавіючі сталі PH | Гідравлічні частини, Аерокосмічні частини, медичні прилади, і високоміцні фурнітури. |
| Дуплексні нержавіючі сталі | Промислові системи, що піддаються впливу хлоридів, хімічна та морська служба. |
Алюмінієві сплави |
Легкий аерокосмічний, захист, автомобільний, та промислове обладнання. |
| Нікелеві суперфалої | Турбіни, Системи згоряння, судновий дизель, деталі з гарячим перетином і стійкі до корозії. |
| Кобальтові сплави | Носити, стирання, високотемпературне окислення, і програми, пов'язані з імплантами. |
| Титанові сплави | Аерокосмічний, морський, хімічний, і застосування імплантатів. |
| Сплави на основі міді | Провідне обладнання, бронзова фурнітура, зносостійкі деталі, і декоративні компоненти. |
8. Висновок
Сплави для лиття по виплавлюваним моделям відносяться до різновидів, багатофункціональна додаткова система матеріалів, що охоплює недорогі конструкційні матеріали на основі заліза та надвисокоефективний спеціальний титан і суперсплав,
чия основна логіка застосування залежить від компромісу між притаманними властивостями металургії, адаптивність процесів і комплексна економічна вигода протягом життєвого циклу.
У сучасній конструкції прецизійного ливарного виробництва, раціональне градуйоване відповідність сплаву та структурне розташування композитного матеріалу поступово замінюють сліпу повнокомпонентну конструкцію з одного матеріалу,
максимізація відповідних матеріальних переваг різних сплавів для лиття по моделлю та досягнення оптимального балансу між якістю формування компонентів, продуктивність переробки та довгострокова економічна вигода від служби.
Поширені запитання
Чому титанове лиття по виплавленим моделям уникає звичайних керамічних оболонок на основі кремнезему?
Розплавлений титан бурхливо реагує з SiO₂ всередині силікатного вогнетривкого матеріалу при високій температурі розливу, утворюючи крихкий шар забруднення оксидом титану (α-випадок), погіршення механічних властивостей поверхні;
Нейтральний вогнетрив з оксиду кальцію служить ексклюзивним матеріалом оболонки для титанового лиття по моделлю.
Який сплав призводить до найсильнішої дисперсної мікропористості під час лиття по моделлю?
Суперсплав на основі нікелю з надзвичайно широким діапазоном температур затвердіння найбільш схильний до міждендритної мікропористості,
якими можна ефективно керувати за допомогою мікросплаву бору та оптимізованої конструкції послідовної подачі стояка.
Чи може лиття по виплавленим моделям замінити ковку для компонентів суперсплаву?
Лиття за виплавленими моделями майже чистої форми реалізує складну структуру внутрішньої порожнини, неможливу за допомогою кування, підходить для складних статичних компонентів зі суперсплавів;
обертові частини турбіни з високим циклом динамічного навантаження все ще використовують ковку плюс подальший процес прецизійного лиття по виплавлюваним моделям..
