Odlewanie precyzyjne, znany również jako precyzyjne odlewanie inwestycyjne, Jest to proces odlewania o najwyższej wierności na świecie. Jest to proces produkcyjny, który może wytwarzać bardzo cienkie i najbardziej złożone elementy oraz uchwycić najdrobniejsze szczegóły. Niezależnie od tego, czy wykonujesz precyzyjne części odlewane dla przemysłu lotniczego, czy jesteś rzeźbiarzem tworzącym małe dzieła, a także monumentalną skalę, oferuje doskonałe wykończenie powierzchni i doskonałą dokładność wymiarową.
Praktycznie nie ma stopu, którego nie można wyprodukować metodą odlewania inwestycyjnego. Jest to unikalna i największa cecha procesu odlewania metodą traconego wosku. Zakres stopów obejmuje praktycznie pełne spektrum stopów stosowanych w inżynierii.
Historia i ewolucja odlewnictwa precyzyjnego
W XX wieku nastąpiło kilka zmian w procesie odlewania metodą traconego wosku. Początkowo stosowano odlewanie kokilowe, w którym cała forma była wypełniona materiałem ceramicznym. Później materiał ceramiczny zastąpiono formą gipsową, aby uzyskać lepsze wykończenie powierzchni. Później opracowano proces mercast, w którym rtęć była używana jako materiał wzorcowy, ale nie jest już używana. Wreszcie odlewanie inwestycyjne w powłokach ceramicznych zostało opracowane niedawno i zyskało na znaczeniu na całym świecie.
Przez 3000 lat odlewania brązu niewiele się zmieniło. Mamy teraz elektryczne dmuchawy zamiast miechów i gaz ziemny zamiast suszonego zwierzęcego łajna, poza tym wszystko jest takie samo. Forma jest wykonana z glinianych materiałów, tak jak w dawnych czasach, a wosk jest wypalany.
Cechy szczególne procesu odlewania inwestycyjnego
Jakie są te szczególne cechy procesu odlewania inwestycyjnego? Może wytwarzać bardzo cienkie i najbardziej złożone elementy. Drugą cechą jest to, że oferuje doskonałe wykończenie powierzchni; w większości przypadków nie jest wymagana obróbka skrawaniem lub wymagana jest bardzo znikoma obróbka skrawaniem. Kolejną szczególną cechą jest doskonała dokładność wymiarowa. Wreszcie może być stosowany do odlewania wszystkich metali i stopów.
Jeśli spojrzymy na inny proces produkcyjny lub proces odlewania, żeliwo sferoidalne, stal narzędziowa i superstopy nie mogą być odlewane przy użyciu odlewanie ciśnieniowe proces. Stopy tytanu nie mogą być wytwarzane przy użyciu odlewanie w piasku proces. Jednak w procesie odlewania metodą traconego wosku można wytwarzać wszystkie stopy. Praktycznie nie ma stopu, którego nie można wyprodukować w procesie odlewania metodą traconego wosku.
Etapy procesu odlewania inwestycyjnego powłoki ceramicznej
Są to główne etapy procesu odlewania inwestycyjnego powłok ceramicznych:
- Wstrzykiwanie wosku: Wosk zostanie wstrzyknięty do matrycy i usunięty.
- Montaż wzoru: Setki takich wzorców są tworzone podczas jednej sesji, a kilka z nich jest łączonych za pomocą centralnego drzewa w celu osiągnięcia oszczędności.
- Shell Building: Zespół woskowy zostanie zanurzony w zawiesinie ceramicznej, wyjęty, a stiuk zostanie posypany wokół wzoru.
- Woskowanie: Wosk znajdujący się wewnątrz skorupy musi zostać całkowicie usunięty.
- Casting: Wlewanie stopionego metalu do ceramicznej skorupy.
- Nokaut: Rozbicie skorupy i usunięcie odlewu na zewnątrz.
- Odcięcie: Oddzielenie poszczególnych odlewów od zmontowanego drzewa.
- Wykończenie i operacje wtórne: Odpowiednie wykończenie powierzchni jest polerowane na częściach.
Budowanie skorupy: Składniki i etapy gnojowicy
Jak zrobić powłokę ceramiczną? Musimy poznać składniki zawiesiny ceramicznej. Jednym z nich jest proszek lub mąka ogniotrwała, która stanowi od sześćdziesięciu do osiemdziesięciu procent. Najczęściej stosowanymi proszkami ogniotrwałymi są krzemian cyrkonu, topiona krzemionka i topiony tlenek glinu. Drugim składnikiem jest ciekłe spoiwo, zawierające od piętnastu do trzydziestu procent, głównie krzemian etylu lub krzemionka koloidalna. Na koniec stosuje się spoiwo stałe w ilości od pięciu do dziesięciu procent.
Pierwsza powłoka zanurzeniowa ma delikatną teksturę, która z łatwością dociera do szczegółów rowków i grawerowanej grafiki. Kolejna powłoka z zawiesiny jest grubsza niż pierwsze zanurzenia, ponieważ tworzy grubą ceramiczną powłokę wokół drzewa woskowego. Cykl ten będzie powtarzany od pięciu do siedmiu razy. Gnojowica musi wyschnąć między kolejnymi zanurzeniami; temperatura i wilgotność są dokładnie kontrolowane.
Nauka o woskowaniu i piecu autoklawowym
Przed wlaniem stopionego metalu do ceramicznej skorupy, wosk wewnątrz skorupy musi zostać całkowicie usunięty, a proces ten znany jest jako odparafinowanie. Zazwyczaj używa się do tego autoklawu. Do zamkniętego pieca wtryskiwane jest wysokie ciśnienie pary o wartości około 8 kg na centymetr kwadratowy. Wosk zostanie stopiony i usunięty ze skorupy ceramicznej.
Upewniamy się, że formy są wypalone do czysta. Gdyby brąz wszedł w kontakt z woskiem, byłby to prawdziwy problem. Brąz sprawiłby, że wosk natychmiast zamieniłby się w gaz, a gaz to nagłe zwiększenie objętości. Definicją eksplozji jest nagłe zwiększenie objętości. Brąz mógłby wystrzelić z powrotem z formy z powodu eksplozji wosku w kontakcie z brązem. Wosk ten zostanie ponownie oczyszczony i ponownie użyty do wykonania wzoru.
Odlewanie precyzyjne: Topienie i krzepnięcie metalu
Formy ceramiczne muszą zostać podgrzane przed wlaniem do nich stopionego metalu. Podgrzewamy formę, aż stanie się pomarańczowo gorąca, aby zapewnić jak najmniejszy opór chłodzenia dla brązu, gdy brąz zalewa komorę. Brąz dosłownie krzepnie w temperaturze 1850 stopni; topimy go do około 2000 stopni i wlewamy wkrótce potem.
Podczas topienia wlewków z brązu na powierzchnię wypływają niedoskonałości, takie jak piasek lub materiał z formy. Odtłuszczamy żużel znajdujący się na powierzchni. Po napełnieniu skorupy ciekłym metalem należy ją odstawić do ostygnięcia. Świeżo wylane skorupy ceramiczne generują dużo ciepła otoczenia. Wewnątrz formy najpierw zestalają się najcieńsze obszary, a następnie grubsze.
Odlewanie postinwestycyjne: Wybijanie, odcinanie i wykańczanie
Wybijanie oznacza rozbicie skorupy i usunięcie odlewu na zewnątrz. Dłuto z napędem silnikowym jest używane do oderwania powłoki ceramicznej od odlewanej części. Metalowe drzewo jest piaskowane w celu usunięcia wszelkich pozostałych śladów skorupy ceramicznej. Ślady należy usunąć z odlewu; dlatego używamy systemu piaskowania.
Odlewy są cięte na wrotach, co pozostawia nadmiar materiału na obszarach wrót; jest to odcięcie. W większości przypadków używa się do tego ściernicy. Odlewy są poddawane obróbce cieplnej w celu normalizacji metalu. Odpowiednie wykończenie powierzchni jest polerowane na częściach; lustrzane i satynowe wykończenia są obecnie najbardziej powszechne. Produkt końcowy będzie wolny od wad i atrakcyjny wizualnie.
Stopy odlewnicze i ich zastosowania przemysłowe
Wspólny stopy odlewnicze obejmują:
- Żeliwo sferoidalne: Wytwarzany w procesie stopowania, w którym płatki grafitu są przekształcane w sferoidalne guzki. Stosowany jest w komponentach obronnych, samochodowych oraz pompach i zaworach.
- Stale węglowe: Powszechnie stosowane w szerokim spektrum branż, takich jak mechanizmy zamków wewnętrznych, zastosowania górnicze, wojsko i broń palna oraz części transportowe.
- Stale narzędziowe: Szczególnie używany do produkcji różnych narzędzi, takich jak frezy.
- Stale nierdzewne: Lustrzane wykończenie zapewnia najwyższą odporność na korozję.
- Stopy aluminium i magnezu: Używany do komponentów lotniczych, w których występuje kilka cienkich żeber.
- Stopy tytanu: Dyfuzor silnika odrzutowego i części zawieszenia samochodów wyścigowych Formuły 1.
- Super Alloys: Podobnie jak wirnik turbiny z bardzo cienkimi łopatkami i złożonymi funkcjami.
Innowacja: Szybkie prototypowanie w odlewnictwie inwestycyjnym
Najtrudniejszym aspektem odlewania inwestycyjnego jest produkcja wzoru. Produkcja wzoru jest bardzo trudna, dlatego też pojawiło się szybkie prototypowanie do produkcji wzorów. Ważne procesy obejmują:
- Stereolitografia (SLA): Wiązka lasera pada na płynną żywicę fotopolimerową i staje się ona stała. Jest ona utwardzana warstwa po warstwie.
- Selektywne spiekanie laserowe (SLS): Podobny do litografii stereo, ale tutaj używany jest proszek.
- Druk 3D: System laserowy został zastąpiony płynnym klejem.
- Modelowanie topionego osadzania (FDM): Głowica skraplacza porusza się w kierunku x i y, tworząc cienki arkusz na raz.
Normy techniczne dotyczące tych materiałów można znaleźć na stronie Amerykańskie Stowarzyszenie Testowania i Materiałów (ASTM).
Przyszłość branży odlewów inwestycyjnych: Wzory lodowe
Wzory lodowe są bardzo skuteczne w procesie odlewania inwestycyjnego. Zalety wzorów lodowych obejmują lepsze wykończenie powierzchni i eliminację pęknięć w skorupie podczas usuwania wzoru. Kiedy podniesiemy temperaturę, z powodu nienormalnej ekspansji wody, objętość spadnie do czterech stopni Celsjusza. Ponieważ objętość spada, powłoka nie będzie pękać. To największa zaleta. Materiał wzorcowy, woda lub lód, nie jest drogi.
Brąz jest bardzo archiwalnym medium. Tworząc brąz, nie myślimy tylko o tegorocznej wystawie sztuki, ale o tym, jak będą go postrzegać przyszłe pokolenia. Jest to język oparty na ludzkiej historii. Sztuka jest dla zdeterminowanych; dla tych, którzy nie chcą się poddać.
Poszerz swoją wiedzę na temat produkcji odlewów precyzyjnych
Zapoznaj się z naszymi szczegółowymi przewodnikami, aby zobaczyć, który proces pasuje do Twoich konkretnych potrzeb projektowych:
- Odlewanie ciśnieniowe cynku a odlewanie ciśnieniowe aluminium: Bezpośrednie porównanie kosztów i możliwości.
- Przewodnik wyboru stopu: Zrozumienie, które metale najlepiej sprawdzają się w przypadku złożonych geometrii.
- Operacje wykańczania wtórnego: Jak uzyskujemy lustrzane i satynowe wykończenie odlewanych części.
- Usługi szybkiego prototypowania: Przyspiesz produkcję dzięki wzorcom SLA i FDM.
Więcej informacji technicznych można znaleźć na stronie Instytut Odlewnictwa Inwestycyjnego lub zapoznać się z najnowszymi standardami na stronie Amerykańskie Stowarzyszenie Odlewnicze.
Gotowy do podniesienia poziomu produkcji odlewów precyzyjnych dzięki wysokiej jakości komponentom?
Niezależnie od tego, czy potrzebujesz skomplikowanych detali odlewów precyzyjnych, czy wysokiej wydajności odlewów ciśnieniowych, jesteśmy tutaj, aby Ci pomóc.
Skontaktuj się z thediecasting, aby zapytać teraz i uzyskać wycenę swojego następnego projektu!
