Turnare de precizie, cunoscut și sub numele de turnare de precizie de investiții, este cel mai fidel proces de turnare de pe pământ. Este un proces de fabricație care poate produce caracteristici foarte subțiri și foarte complexe și care va capta până și detaliile amprentelor digitale. Indiferent dacă realizați piese turnate de precizie pentru industria aerospațială sau dacă sunteți sculptor și creați lucrări de mici dimensiuni, dar și la scară monumentală, acesta oferă un finisaj excelent al suprafeței și o precizie dimensională excelentă.
Practic, nu există aliaj care să nu poată fi fabricat prin procedeul de turnare investițională. Aceasta este caracteristica unică și cea mai importantă a procesului de turnare în investiție. Gama de aliaje acoperă practic întregul spectru de aliaje utilizate în inginerie.
Istoria și evoluția turnării de precizie
În secolul al XX-lea, au avut loc mai multe dezvoltări ale procesului de turnare în investiție. Inițial, se folosea matrița solidă sau matrița bloc în care întreaga matriță era umplută cu material ceramic. Ulterior, materialul ceramic a fost înlocuit cu matrița de ipsos pentru a oferi un finisaj mai bun al suprafeței. Mai târziu a fost dezvoltat procedeul mercast, în care mercurul a fost utilizat ca material de modelare, dar acesta nu mai este utilizat. În cele din urmă, turnarea în cochilie ceramică a fost dezvoltată recent și a câștigat importanță în întreaga lume.
Foarte puține lucruri s-au schimbat în cei 3 000 de ani de când bronzul a fost turnat. Acum avem suflante electrice în loc de burdufuri și gaz natural în loc de bălegar uscat de animale, în rest totul este la fel. Matrița este făcută din materiale de lut, la fel ca pe vremuri, și ardem ceara.
Caracteristici speciale ale procedeului de turnare prin investiții
Care sunt aceste caracteristici speciale ale procedeului de turnare prin investiții? Poate produce caracteristici foarte subțiri și foarte complexe. A doua caracteristică este că oferă o finisare excelentă a suprafeței; de cele mai multe ori nu este necesară nicio prelucrare sau este necesară o prelucrare foarte neglijabilă. Următoarea caracteristică specială este că oferă o precizie dimensională excelentă. În cele din urmă, poate fi utilizat pentru turnarea tuturor metalelor și aliajelor.
Dacă luăm în considerare diferite procese de fabricație sau procesul de turnare, fierul ductil, oțelul pentru scule și superaliajele nu pot fi turnate folosind turnare sub presiune proces. Aliajele de titan nu pot fi fabricate folosind turnare în nisip proces. Dar în procesul de turnare în investiție, toate aliajele pot fi fabricate. Practic, nu există aliaj care să nu poată fi fabricat prin procedeul de turnare în investiție.
Etapele procesului de turnare prin investiții a cojii ceramice
Aceștia sunt pașii principali implicați în procesul de turnare prin investiții a cojii ceramice:
- Injecție cu ceară: Ceara va fi injectată în matrița de model și va fi îndepărtată.
- Model de asamblare: Sute de astfel de modele sunt produse într-o singură sesiune și mai multe astfel de modele sunt unite printr-un arbore central pentru a realiza economia.
- Clădire tip cochilie: Ansamblul de ceară va fi înmuiat în suspensia ceramică, scos, iar stucul va fi presărat în jurul modelului.
- Dewaxare: Ceara din interiorul cojii trebuie să fie scursă complet.
- Distribuția: Turnarea metalului topit în învelișul ceramic.
- Knockout: Ruperea acelei cochilii și îndepărtarea piesei turnate în exterior.
- Cut Off: Separarea pieselor turnate individuale de arborele asamblat.
- Operațiuni de finisare și secundare: Suprafața pieselor este finisată corespunzător.
Construcția cojii: Ingrediente și etape ale suspensiei
Cum facem învelișul ceramic? Trebuie să cunoaștem ingredientele din suspensia ceramică. Unul dintre acestea este pulberea sau făina refractară, care reprezintă între 60 și 80 %. Cele mai frecvent utilizate pulberi refractare sunt silicatul de zirconiu, siliciul topit și oxidul de aluminiu topit. Al doilea ingredient este liantul lichid, care conține între 15 și 30 %, în principal silicat de etil sau silice coloidală. În final, se va utiliza un liant solid de cinci până la zece procente.
Primul strat de suspensie este o textură fină care poate ajunge cu ușurință până la detaliile canelurilor și ale grafismelor. Următorul strat de suspensie este mai grosier decât primele scufundări, deoarece construiește un înveliș ceramic gros în jurul arborelui de ceară. Acest ciclu va fi repetat de aproximativ cinci până la șapte ori. Suspensia trebuie să se usuce între straturile succesive; temperatura și umiditatea sunt atent controlate.
Știința deparafinării și a cuptorului autoclav
Înainte de turnarea metalului topit în învelișul ceramic, ceara din interiorul învelișului trebuie scursă complet și acest proces este cunoscut sub numele de deparafinare. În general, se utilizează un cuptor autoclav. În cuptorul sigilat se injectează o presiune ridicată a aburului de aproximativ 8 kg pe centimetru pătrat. Ceara se va topi și va fi îndepărtată din învelișul ceramic.
Ne asigurăm cu adevărat că aceste matrițe sunt arse curat. Dacă bronzul ar intra în contact cu ceara, ar fi o problemă reală. Bronzul ar face ceara să se transforme imediat în gaz, iar un gaz este o expansiune bruscă a volumului. Definiția unei explozii este o expansiune bruscă a volumului. Bronzul ar putea foarte bine să iasă înapoi din matriță din cauza exploziei cerii în contact cu bronzul. Această ceară va fi din nou rafinată, va fi purificată și din nou va fi utilizată pentru realizarea modelului.
Turnarea de precizie: Topirea și solidificarea metalului
Matrițele ceramice trebuie încălzite înainte ca metalul topit să poată fi turnat în ele. Preîncălzim matrița până când este fierbinte ca portocala, astfel încât să ofere cea mai mică rezistență la răcire bronzului atunci când acesta inundă camera. Bronzul se solidifică literalmente la 1850 de grade; noi îl topim la aproximativ 2000 de grade și îl turnăm imediat după aceea.
În timpul topirii lingourilor de bronz, imperfecțiunile precum nisipul sau materialul din matriță plutesc la suprafață. Am îndepărtat zgura de la suprafață. După ce cochilia este umplută cu metalul lichid, aceasta trebuie lăsată deoparte pentru a se răci. Scoicile ceramice proaspăt turnate generează multă căldură ambientală. În interiorul matriței, zonele cele mai subțiri se solidifică mai întâi și apoi zonele mai groase.
Turnare după investiții: Knockout, Cut Off și finisare
Knockout înseamnă ruperea acelui înveliș și îndepărtarea piesei turnate din exterior. O daltă motorizată este utilizată pentru a rupe învelișul ceramic de pe piesa turnată. Arborele metalic este sablat pentru a îndepărta orice urme rămase din învelișul ceramic. Urmele trebuie să fie îndepărtate din piesă turnată; de aceea folosim un sistem de sablare.
Piesele turnate sunt tăiate la porți, ceea ce lasă excesul de material pe zonele porților; acesta este decupajul. Pentru aceasta, de cele mai multe ori se utilizează o roată abrazivă. Piesele turnate sunt tratate termic pentru a normaliza metalul. Piesele sunt finisate corespunzător; finisajele oglindă și satin sunt cele mai frecvente în prezent. Produsul final va fi lipsit de defecte și atractiv din punct de vedere vizual.
Aliaje turnate pentru investiții și aplicațiile lor industriale
Comun aliaje turnate pentru investiții includ:
- Fontă ductilă: Fabricat printr-un proces de aliere în care fulgii de grafit sunt transformați în noduli sferoidali. Este utilizat pentru componente de apărare, componente auto și componente pentru pompe și supape.
- Oțeluri cu carbon: Utilizate în mod obișnuit într-un spectru larg de industrii, cum ar fi mecanismele de blocare internă, aplicațiile miniere, armele militare și de foc, precum și piesele de transport.
- Oțeluri pentru scule: Folosit în special pentru fabricarea diferitelor unelte, cum ar fi freza.
- Oțeluri inoxidabile: Produs la un finisaj oglindă pentru o rezistență maximă la coroziune.
- Aliaje de aluminiu și magneziu: Folosit pentru componente aerospațiale unde există mai multe aripioare subțiri.
- Aliaje de titan: Difuzor pentru motoare cu reacție și piese de suspensie pentru mașini de curse Formula 1.
- Super aliaje: Cum ar fi rotorul turbinei cu palete foarte subțiri și caracteristici complexe.
Inovație: Prototiparea rapidă în turnarea la cald
Cel mai dificil aspect al turnării prin investiții este producerea modelului. Producerea modelului este foarte dificilă, de aceea a apărut prototiparea rapidă pentru producerea modelelor. Procesele importante includ:
- Stereo-litografie (SLA): Raza laser cade pe o rășină fotopolimerică lichidă și aceasta devine solidă. Acesta este polimerizat strat cu strat.
- Sinterizare selectivă cu laser (SLS): Similar cu litografia stereo, dar aici se utilizează pudră.
- Imprimare 3D: Sistemul laser este înlocuit de adezivul lichid.
- Fused Deposition Modeling (FDM): Capul de lichefiere se deplasează în direcția x și y, producând o foaie subțire pe rând.
Pentru standardele tehnice referitoare la aceste materiale, consultați Societatea Americană pentru Testare și Materiale (ASTM).
Viitorul industriei de turnare pentru investiții: Modele de gheață
Modelele de gheață se dovedesc a fi foarte eficiente în procesul de turnare prin investiții. Avantajele modelelor de gheață includ un finisaj mai bun al suprafeței și eliminarea fisurilor din înveliș în timpul îndepărtării modelului. Atunci când creștem temperatura, din cauza expansiunii anormale a apei, volumul va scădea până la patru grade Celsius. Deoarece volumul scade, cochilia nu se va crăpa. Acesta este cel mai mare avantaj. Materialul model, apa sau gheața, nu este scump.
Bronzul este un mediu foarte arhivistic. Atunci când realizăm un bronz, nu ne gândim doar la o expoziție de artă din acest an, ci la modul în care va fi privit de generațiile viitoare. Este un limbaj bazat pe o poveste umană. Arta este pentru cei hotărâți; este pentru cei care refuză să renunțe.
Aprofundați-vă cunoștințele de fabricație a turnării de precizie
Explorați ghidurile noastre detaliate pentru a vedea care proces se potrivește nevoilor dumneavoastră specifice de proiect:
- Zinc turnat sub presiune vs. aluminiu turnat sub presiune: O comparație cap la cap a costurilor și capacităților.
- Ghid de selecție a aliajelor: Înțelegerea metalelor care funcționează cel mai bine pentru geometrii complexe.
- Operațiuni secundare de finisare: Cum obținem finisaje oglindă și satin pe piese turnate.
- Servicii de prototipare rapidă: Accelerați-vă producția cu modele SLA și FDM.
Pentru mai multe informații tehnice, puteți vizita Institutul de turnare a investițiilor sau explorați cele mai recente standarde la Societatea americană de turnătorie.
Sunteți gata să vă îmbunătățiți producția de turnare de precizie cu componente de înaltă calitate?
Fie că aveți nevoie de detaliile complicate ale turnării de investiții sau de eficiența volumelor mari de turnare sub presiune, suntem aici pentru a vă ajuta.
