Χύτευση ακριβείας, επίσης γνωστή ως χύτευση επενδύσεων ακριβείας, είναι η διαδικασία χύτευσης με την υψηλότερη πιστότητα στη γη. Πρόκειται για μια διαδικασία κατασκευής που μπορεί να παράγει πολύ λεπτά και πιο σύνθετα χαρακτηριστικά και θα αποτυπώσει μέχρι και τη λεπτομέρεια του δακτυλικού αποτυπώματος. Είτε κατασκευάζετε χυτά εξαρτήματα ακριβείας για την αεροδιαστημική βιομηχανία είτε είστε γλύπτης που δημιουργεί μικρά έργα αλλά και μνημειακής κλίμακας, προσφέρει εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας και εξαιρετική ακρίβεια διαστάσεων.
Σχεδόν δεν υπάρχει κράμα που να μην μπορεί να κατασκευαστεί με τη διαδικασία της επενδυτικής χύτευσης. Αυτό είναι το μοναδικό και σπουδαιότερο χαρακτηριστικό της διαδικασίας της επενδυτικής χύτευσης. Η γκάμα των κραμάτων καλύπτει ουσιαστικά το πλήρες φάσμα των κραμάτων που χρησιμοποιούνται στη μηχανική.
Η ιστορία και η εξέλιξη της χύτευσης ακριβείας
Κατά τον εικοστό αιώνα, σημειώθηκαν διάφορες εξελίξεις στη διαδικασία χύτευσης επενδύσεων. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε το στερεό καλούπι ή το καλούπι μπλοκ επενδυτικής χύτευσης, όπου ολόκληρο το καλούπι γέμιζε με το κεραμικό υλικό. Αργότερα το κεραμικό υλικό αντικαταστάθηκε από το γύψινο καλούπι για να δώσει καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας. Αργότερα αναπτύχθηκε η διαδικασία mercast όπου ο υδράργυρος χρησιμοποιήθηκε ως υλικό για το πρότυπο, αλλά αυτό δεν χρησιμοποιείται πλέον. Τέλος, πρόσφατα αναπτύχθηκε η επενδυτική χύτευση κεραμικού κελύφους, η οποία έχει αποκτήσει σημασία σε όλο τον κόσμο.
Πολύ λίγα πράγματα έχουν αλλάξει στα 3000 χρόνια που χύνεται ο χαλκός. Τώρα έχουμε ηλεκτρικούς φυσητήρες αντί για φυσητήρες και έχουμε φυσικό αέριο αντί για αποξηραμένη κοπριά ζώων, κατά τα άλλα όλα τα άλλα είναι τα ίδια. Το καλούπι είναι φτιαγμένο από πήλινα υλικά όπως ακριβώς και τις παλιές μέρες και καίμε το κερί.
Ειδικά χαρακτηριστικά της διαδικασίας χύτευσης με επένδυση
Ποια είναι αυτά τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της διαδικασίας χύτευσης επενδύσεων; Μπορεί να παράγει πολύ λεπτά και πολύ σύνθετα χαρακτηριστικά. Το δεύτερο χαρακτηριστικό είναι ότι προσφέρει εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας- τις περισσότερες φορές δεν απαιτείται καμία κατεργασία ή απαιτείται πολύ αμελητέα κατεργασία. Το επόμενο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό είναι ότι προσφέρει εξαιρετική ακρίβεια διαστάσεων. Τέλος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη χύτευση όλων των μετάλλων και κραμάτων.
Εάν δούμε διαφορετική διαδικασία κατασκευής ή τη διαδικασία χύτευσης, ο όλκιμος σίδηρος, ο χάλυβας εργαλείων και τα σούπερ κράματα δεν μπορούν να χυτευτούν χρησιμοποιώντας χύτευση σε μήτρα διαδικασία. Τα κράματα τιτανίου δεν μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας χύτευση με άμμο διαδικασία. Όμως, με τη διαδικασία της επενδυτικής χύτευσης μπορούν να κατασκευαστούν όλα τα κράματα. Ουσιαστικά δεν υπάρχει κράμα που να μην μπορεί να κατασκευαστεί με τη διαδικασία της επενδυτικής χύτευσης.
Τα βήματα της διαδικασίας χύτευσης επενδύσεων κεραμικού κελύφους
Αυτά είναι τα κύρια στάδια που εμπλέκονται στη διαδικασία χύτευσης επενδύσεων σε κεραμικό κέλυφος:
- Έγχυση κεριού: Το κερί θα εγχυθεί στη μήτρα του προτύπου και θα αφαιρεθεί.
- Συναρμολόγηση μοτίβου: Εκατοντάδες τέτοια μοτίβα παράγονται σε μία μόνο συνεδρία και πολλά τέτοια μοτίβα ενώνονται μέσω ενός κεντρικού δέντρου για να επιτευχθεί οικονομία.
- Κτίριο κελύφους: Το συγκρότημα κεριού θα βυθιστεί μέσα στον κεραμικό πολτό, θα αφαιρεθεί και θα πασπαλιστεί με στόκο γύρω από το σχέδιο.
- Αποτρίχωση: Το κερί στο εσωτερικό του κελύφους πρέπει να αποστραγγιστεί εντελώς.
- Casting: Έκχυση του λιωμένου μετάλλου στο κεραμικό κέλυφος.
- Νοκ άουτ: Σπάζοντας αυτό το κέλυφος και αφαιρώντας το χυτό από έξω.
- Cut Off: Διαχωρισμός των επιμέρους χυτών από το συναρμολογημένο δέντρο.
- Φινίρισμα και δευτερεύουσες εργασίες: Τα εξαρτήματα γυαλίζονται με το κατάλληλο επιφανειακό φινίρισμα.
Κτίριο κελύφους: Συστατικά και στάδια πολτού
Πώς φτιάχνουμε το κεραμικό κέλυφος; Πρέπει να μάθουμε τα συστατικά του κεραμικού πολτού. Το ένα είναι η πυρίμαχη σκόνη ή το αλεύρι, το οποίο αποτελείται από εξήντα έως ογδόντα τοις εκατό. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες πυρίμαχες σκόνες είναι το πυριτικό ζιρκόνιο, το λιωμένο διοξείδιο του πυριτίου και το λιωμένο οξείδιο του αλουμινίου. Δεύτερο συστατικό είναι το υγρό συνδετικό υλικό, που αποτελείται από δεκαπέντε έως τριάντα τοις εκατό, κυρίως πυριτικό αιθύλιο ή κολλοειδές πυρίτιο. Τέλος, χρησιμοποιείται στερεό συνδετικό υλικό από πέντε έως δέκα τοις εκατό.
Το πρώτο διάλυμα εμβάπτισης είναι μια λεπτή υφή που μπορεί εύκολα να φτάσει μέχρι τις λεπτομέρειες των αυλακώσεων και των γραφικών χάραξης. Η επόμενη επίστρωση πολτού είναι πιο χονδροειδής από τις πρώτες βουτιές, καθώς δημιουργεί ένα παχύ κεραμικό κέλυφος γύρω από το δέντρο κεριού. Αυτός ο κύκλος θα επαναληφθεί περίπου πέντε έως επτά φορές. Ο πολτός πρέπει να στεγνώσει μεταξύ των διαδοχικών εμβαπτίσεων- η θερμοκρασία και η υγρασία ελέγχονται προσεκτικά.
Η επιστήμη της αποτρίχωσης και ο φούρνος αυτοκλάβου
Πριν από την έκχυση του λιωμένου μετάλλου στο κεραμικό κέλυφος, το κερί από το εσωτερικό του κελύφους πρέπει να αποστραγγιστεί πλήρως και η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως αποτρίχωση. Γενικά χρησιμοποιείται φούρνος αυτόκλειστο. Στον σφραγισμένο φούρνο διοχετεύεται ατμός υψηλής πίεσης περίπου 8 kg ανά τετραγωνικό εκατοστό. Το κερί θα λιώσει και θα απομακρυνθεί από το κεραμικό κέλυφος.
Φροντίζουμε να καίμε αυτά τα καλούπια καθαρά. Εάν ο χαλκός έρθει σε επαφή με κερί, θα υπάρξει πραγματικό πρόβλημα. Ο χαλκός θα έκανε το κερί να μετατραπεί αμέσως σε αέριο και το αέριο είναι μια ξαφνική διαστολή του όγκου. Ο ορισμός της έκρηξης είναι η ξαφνική επέκταση του όγκου. Ο μπρούντζος θα μπορούσε κάλλιστα να εκτοξευθεί ξανά από το καλούπι λόγω της έκρηξης ενός κεριού σε επαφή με μπρούντζο. Αυτό το κερί και πάλι θα εξευγενιστεί, θα καθαριστεί και πάλι θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του προτύπου.
Χύτευση ακριβείας: Στερεοποίηση του μετάλλου
Τα κεραμικά καλούπια πρέπει να θερμανθούν προτού χυθεί το λιωμένο μέταλλο σε αυτά. Προθερμαίνουμε το καλούπι μέχρι να είναι πορτοκαλί ζεστό, ώστε να προσφέρει τη μικρότερη δυνατή αντίσταση στην ψύξη του χαλκού καθώς ο χαλκός πλημμυρίζει το θάλαμο. Ο χαλκός κυριολεκτικά στερεοποιείται στους 1850 βαθμούς- τον λιώνουμε στους 2000 βαθμούς περίπου και τον χύνουμε αμέσως μετά.
Κατά τη διάρκεια της τήξης των μπρούντζινων ράβδων, ατέλειες όπως άμμος ή υλικό από καλούπι βγαίνουν στην επιφάνεια. Αφαιρέσαμε τα άλατα που βρίσκονταν στην επιφάνεια. Αφού γεμίσει το κέλυφος με το υγρό μέταλλο, πρέπει να το αφήσουμε στην άκρη για να κρυώσει. Τα φρεσκοχυμένα κεραμικά κελύφη παράγουν πολλή θερμότητα περιβάλλοντος. Στο εσωτερικό του καλουπιού, στερεοποιούνται πρώτα οι λεπτότερες περιοχές και στη συνέχεια οι παχύτερες.
Μετά τη χύτευση επενδύσεων: Κοπή, αποκοπή και φινίρισμα
Knockout σημαίνει σπάσιμο αυτού του κελύφους και αφαίρεση του χυτού εξωτερικά. Ένα μηχανοκίνητο καλέμι χρησιμοποιείται για να σπάσει το κεραμικό κέλυφος από το χυτευμένο τεμάχιο. Το μεταλλικό δέντρο υφίσταται αμμοβολή για να απομακρυνθούν τυχόν εναπομείναντα ίχνη κεραμικού κελύφους. Τα ίχνη πρέπει να απομακρυνθούν από το χυτό- γι' αυτό χρησιμοποιούμε σύστημα αμμοβολής.
Τα χυτά κόβονται στις πύλες, με αποτέλεσμα να μένει η περίσσεια υλικού στις περιοχές των πυλών- αυτό είναι το αποκομμένο υλικό. Για το σκοπό αυτό, τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται τροχός λείανσης. Τα χυτά υφίστανται θερμική επεξεργασία για την ομαλοποίηση του μετάλλου. Γυαλίζεται η κατάλληλη επιφάνεια των εξαρτημάτων- το καθρέφτη και το σατινέ φινίρισμα είναι τα πιο συνηθισμένα στις μέρες μας. Το τελικό προϊόν θα είναι απαλλαγμένο από ελαττώματα και οπτικά ελκυστικό.
Επενδυτικά κράματα χύτευσης και οι βιομηχανικές εφαρμογές τους
Κοινό επενδυτικά χυτά κράματα περιλαμβάνουν:
- Σιδηρούχος χυτοσίδηρος: Κατασκευάζεται με μια διεργασία κραματοποίησης κατά την οποία οι νιφάδες γραφίτη μετατρέπονται σε σφαιροειδείς κόμβους. Χρησιμοποιείται για αμυντικά εξαρτήματα, εξαρτήματα αυτοκινήτων και εξαρτήματα αντλιών και βαλβίδων.
- Χάλυβες άνθρακα: Χρησιμοποιείται συνήθως σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, όπως εσωτερικοί μηχανισμοί κλειδαριών, εφαρμογές εξόρυξης, στρατιωτικά και πυροβόλα όπλα και εξαρτήματα μεταφορών.
- Χάλυβες εργαλείων: Χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για την κατασκευή διαφορετικών εργαλείων, όπως η φρέζα φρεζαρίσματος.
- Ανοξείδωτοι χάλυβες: Παράγεται με φινίρισμα καθρέφτη για απόλυτη αντοχή στη διάβρωση.
- Κράματα αλουμινίου και μαγνησίου: Χρησιμοποιείται για αεροδιαστημικά εξαρτήματα όπου υπάρχουν πολλά λεπτά πτερύγια.
- Κράματα τιτανίου: Διαχύτης κινητήρα Jet και εξαρτήματα ανάρτησης αγωνιστικού αυτοκινήτου Formula One.
- Σούπερ κράματα: Όπως η πτερωτή τουρμπίνας με πολύ λεπτά πτερύγια και πολύπλοκα χαρακτηριστικά.
Καινοτομία: Χύτευση επενδύσεων: Ταχεία πρωτοτυποποίηση στην επενδυτική χύτευση
Η πιο δύσκολη πλευρά της χύτευσης επενδύσεων είναι η παραγωγή του προτύπου. Η παραγωγή του προτύπου είναι πολύ δύσκολη, γι' αυτό και η ταχεία πρωτοτυποποίηση έχει αναδειχθεί για την παραγωγή των προτύπων. Σημαντικές διαδικασίες περιλαμβάνουν:
- Στερεογραφική λιθογραφία (SLA): Η ακτίνα λέιζερ πέφτει σε ένα υγρό φωτοπολυμερές ρητίνης και αυτό γίνεται στερεό. Σκληραίνεται στρώμα προς στρώμα.
- Επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (SLS): Παρόμοια με τη στερεολιθογραφία, αλλά εδώ χρησιμοποιείται σκόνη.
- Τρισδιάστατη εκτύπωση: Το σύστημα λέιζερ αντικαθίσταται από την υγρή κόλλα.
- Μοντελοποίηση με σύντηξη εναπόθεσης (FDM): Η κεφαλή του υγροποιητή κινείται προς την κατεύθυνση x και y, κατασκευάζοντας ένα λεπτό φύλλο κάθε φορά.
Για τεχνικά πρότυπα σχετικά με αυτά τα υλικά, ανατρέξτε στο Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών (ASTM).
Το μέλλον της βιομηχανίας επενδυτικής χύτευσης: Ice Patterns
Τα παγωμένα μοτίβα αποδεικνύονται πολύ αποτελεσματικά στη διαδικασία χύτευσης επενδύσεων. Τα πλεονεκτήματα των παγοειδών προτύπων περιλαμβάνουν καλύτερο φινίρισμα της επιφάνειας και εξάλειψη των ρωγμών στο κέλυφος κατά την αφαίρεση του προτύπου. Όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία, λόγω της ανώμαλης διαστολής του νερού, ο όγκος θα μειωθεί μέχρι τους τέσσερις βαθμούς Κελσίου. Επειδή ο όγκος μειώνεται, το κέλυφος δεν θα ραγίσει. Αυτό είναι το μεγαλύτερο πλεονέκτημα. Το νερό ή ο πάγος δεν είναι ακριβό υλικό.
Το χαλκό είναι ένα πολύ αρχειακό μέσο. Όταν φτιάχνουμε ένα μπρούντζο, δεν σκεφτόμαστε μόνο μια έκθεση τέχνης φέτος, αλλά πώς θα το δουν οι μελλοντικές γενιές. Είναι μια γλώσσα που βασίζεται σε μια ανθρώπινη ιστορία. Η τέχνη είναι για τους επίμονα αποφασισμένους- είναι για εκείνους που αρνούνται να τα παρατήσουν.
Εμβαθύνετε τις γνώσεις σας για την κατασκευή χύτευσης ακριβείας
Εξερευνήστε τους λεπτομερείς οδηγούς μας για να δείτε ποια διαδικασία ταιριάζει στις συγκεκριμένες ανάγκες του έργου σας:
- Χύτευση ψευδαργύρου έναντι χύτευσης αλουμινίου: Σύγκριση κόστους και δυνατοτήτων.
- Οδηγός επιλογής κράματος: Κατανόηση των μετάλλων που λειτουργούν καλύτερα για πολύπλοκες γεωμετρίες.
- Εργασίες δευτερογενούς φινιρίσματος: Πώς επιτυγχάνουμε καθρέφτη και σατινέ φινίρισμα σε χυτά μέρη.
- Υπηρεσίες ταχείας πρωτοτυποποίησης: Επιταχύνετε την παραγωγή σας με μοτίβα SLA και FDM.
Για περισσότερο τεχνικό υπόβαθρο, μπορείτε να επισκεφθείτε το Ινστιτούτο Χύτευσης Επενδύσεων ή να εξερευνήσετε τα τελευταία πρότυπα στο Αμερικανική Εταιρεία Χυτηρίων.
Είστε έτοιμοι να βελτιώσετε την κατασκευή χύτευσης ακριβείας με εξαρτήματα υψηλής ποιότητας;
Είτε χρειάζεστε την περίπλοκη λεπτομέρεια της χύτευσης με επένδυση είτε την αποδοτικότητα μεγάλου όγκου της χύτευσης με μήτρα, είμαστε εδώ για να σας βοηθήσουμε.
