投资铸造（损失过程）：航空航天涡轮叶片，医疗植入物和高温合金的精确制造

当航空工程师需要生产仅厚度为0.1mm且表面精度至±0.05mm的涡轮叶片时，5000年历史的投资铸造（Lost Wax工艺）就成为关键技术。这项技术占现代航空航天发动机组件的90％，继续在医疗设备，奢侈品制造业和其他高价值行业中推动精确界限。

作为一家专业的铸造企业，Tiegu接下来将为您提供投资铸造（也称为Wax Casting）的详细介绍，这是一种精确的制造工艺，该过程广泛应用于航空航天，汽车和医疗设备等行业。

投资铸造的运作方式？

通过可溶性模式复制技术，投资铸造（Lost Wax工艺）实现了精确金属的形成。核心工作流程涉及：通过将低温石蜡注入模具中，将图案组装到树状结构中，并施加陶瓷泥浆层以形成坚固的外壳，从而创建蜡图案。蒸汽脱水和高温烧结去除去蜡并使壳致密，然后真空铸造熔融合金。冷却后，将壳移除以产生不需要后手术后的高精度铸件。

什么是投资铸造过程？

投资铸造与其他类型的铸造有何不同

投资铸造精确，材料兼容性和结构复杂性：

1. 精确控制：达到CT4公差（±0.15mm/25mm），将铸造的精度翻倍，启用0.2mm微孔和30°负绘制范围

2. 材料适应性：唯一能够直接施放超合金（> 1300熔点等熔点718）和钛合金的过程

3. 复杂性：形成复杂的内部结构，例如涡轮刀片冷却通道一步，减少了组装后需求

比较数据：

• 最小壁厚：0.5mm（沙铸造3毫米，铸造0.8mm）

• 材料利用：90％（传统加工的40％）

• 单位成本：5-8倍砂铸件，但在高价值应用中更具成本效益

为什么它称为投资铸造和其他名称？

“投资铸造”一词源自拉丁语“ Investire”，意思是“穿衣服”或“覆盖”。这是指将蜡模式与陶瓷投资材料一起包裹的过程，陶瓷投资材料在铸造过程中形成了保护壳。虽然“投资铸造”是工程环境中的标准化术语，但由于其在金属倒入之前融化蜡模式的核心步骤，该过程也被广泛称为失去蜡铸造。

实践中的替代名称（其他名称）

根据区域或工业环境，您可能会遇到以下同义词：

精确铸造 - 突出显示其实现CT4维度精度的能力

消耗性模式铸造 - 专注于蜡模型的牺牲性质

陶瓷模具铸造） - 描述难治性的壳材料

投资铸造过程解释了

精密金属零件的分步指南

1.蜡模式创建

该过程始于使用CAD软件设计3D模型，其中考虑了0.3-0.6％的收缩补偿，以说明金属固化。然后将低温石蜡（48-52熔点）与15％硬脂酸混合在5-8MPA的精确铝制模具中。这会导致蜡模式，壁厚范围为0.5-3mm，尺寸精度为±0.05mm。

技术边缘：RA≤0.8μm表面饰面的铝模具可确保释放平滑的图案。

2.集群组件

使用加热的气枪将单个蜡图案焊接给跑步者，形成类似树状的簇。这些组件进行X射线检查，以检测直径小于0.2mm的内部气泡，从而确保铸造前结构完整性。

质量控制：群集重量变化保持在≤5g之内，以平衡倒入金属流量。

3.陶瓷壳形成

这些簇反复浸入二氧化硅溶液浆液（30-35％Sio₂含量）中，并涂有难治砂。在外套之间进行7-9层和4-6小时的干燥后，将壳烧结在980℃。此过程产生陶瓷壳，其弯曲强度≥30MPa，能够承受1500层熔融金属。

材料科学：锆石粉可提供高热稳定性，而mullite砂可增强结构刚度。

4.脱水和清洁

蒸汽在160℃去除蜡模式，剩下的残基少于0.05％。然后，高压空气爆炸清除了壳腔中的所有剩余碎片。大约95％的蜡被回收以重复使用。

环境优势：高级蜡恢复系统最大程度地减少材料废物。

5.真空铸造

在真空吸收炉中，基于镍718（Inconel 718）等镍的超合金在1550±20℃中融化。将熔融金属倒入≤10pa真空的陶瓷壳中，以消除孔隙度，以确保浓密的，无缺陷的铸件。

过程创新：真空环境减少氧化并改善材料纯度。

6.冷却和降低

铸造的零件逐渐冷却 - 首先在炉中至600℃，然后以每分钟5-10℃的气冷冷却。振动摇动消除了99.9％的陶瓷外壳，留下了近网状金属成分。

压力控制：缓慢冷却可防止复杂几何形状中的热失真。

7.最终处理与检查

通过氧化铝爆破的表面精加工可实现RA1.6-6.3μm粗糙度。坐标测量机验证CT4尺寸公差（±0.15mm/25mm），而CT扫描以5μm分辨率检测内部缺陷。

认证：符合ISO 9001，AS9100D（航空航天）和ISO 13485（医疗）要求的过程。

投资产品的优势和缺点是什么

投资铸造的优势

1. 极端精度

   
   达到CT4尺寸耐受性（±0.15mm/25mm）和表面粗糙度RA1.6-6.3μm，消除了大多数应用程序后的手术后。

2. 复杂的几何能力

   
   形成复杂的内部结构，例如涡轮刀片冷却通道和30°负面的砂角，在砂铸或锻造时不可能。

3. 高温材料兼容性

   
   直接将基于镍的Superalloy（例如Inconel 718，熔点1330℃）和钛合金直接铸造，这些合金很难在传统上很难进行。

4. 物质效率

   
   90％的材料利用率为CNC加工40％，减少昂贵合金的废物和成本。

5. 设计灵活性

   
   使用3D打印的蜡模式进行快速设计迭代，将原型的原型时间从30天减少到5天。

技术数据

• 最小功能大小：0.2mm

• 壁厚范围：0.5-3mm

• 拉伸强度保留：98％的锻炼材料

投资铸造的局限性

1. 高生产成本

   
   由于劳动密集型陶瓷外壳工艺和物质投资，单位成本是铸造铸造的5-8倍。

2. 漫长的交货时间

   
   典型的生产周期范围从小批量的15-20天不等，比铸造的3-5天更长。

3. 尺寸限制

   
   最大铸造重量通常为≤50kg，尽管高级复合壳可以铸造高达300kg的组件。

4. 环境影响

   
   传统工艺产生了有机粘合剂的VOC排放，尽管水性涂料现在将其减少了90％。

5. 孔隙率风险

   
   铸造过程中的真空水平不当会导致孔隙率超过0.5％，需要用于关键应用的髋关节治疗。

风险缓解策略

• 仿真软件：Procast建模预测收缩和孔隙率

• 过程控制：浇注过程中的真空水平保持在≤10pa

• 后处理：热等速压（HIP）消除了内部空隙

决策矩阵

投资铸造的应用是什么？

投资铸造产品的例子是什么？投资铸造用于生产关键行业的高精度组成部分，包括：

• 航空航天：涡轮刀片（用于射击发动机以承受1200°热），燃烧室衬里

• 医疗：钴 - 铬髋关节植入物（用于生物相容性骨整合），钛脊柱

• 工业：高温阀（用于石化植物），海洋螺旋桨

• 奢侈品：18K黄金珠宝环境（用于复杂的钻石插脚），不锈钢表壳

• 能源：核反应堆组件（用于辐射环境），风力涡轮机轴承

为什么这些产品使用投资铸造
✅复杂的几何形状（例如，涡轮刀片中的内部冷却通道）
✅高温材料（例如，基于镍的超级合金在1330年融化）
✅表面表面符合医疗/消费者标准（RA1.6-6.3μm）

为什么投资铸造昂贵？

由于其精确驱动的流程和材料要求，投资铸造会产生更高的成本，包括：

1. 劳动密集型步骤：创建陶瓷壳涉及7-9个浆料涂料和烧结，需要熟练的技术人员和时间（单独进行壳的准备时间为5-7天）。

2. 高温合金：基于镍的超合金（例如，Inconel 718）之类的材料比传统金属的价格高3-5倍，尽管其90％的利用率抵消了一些费用。

3. 工具成本：蜡型的铝制模具的每个设计的价格为$ 10,000- $ 50,000，尽管3D打印的原型将其降低了80％。

4. 质量保证：CT扫描（分辨率为5μm）和拉伸测试为航空航天/医疗应用增加200- $ 500。

成本缓解策略

• 3D打印蜡模式：降低小批量的工具成本

• 自动炮击：缩短生产时间30％

• 材料优化：近网状形状可将加工废物减少50％

您的方法
与行业平均值相比，利用自动化的陶瓷涂料机器人和内部合金融化功能，将成本降低25％。

投资铸造中使用了哪些材料？

投资铸造是一个多功能的过程，可以使用多种材料来满足不同的工业需求。这是使用的主要材料：

1.金属材料

• 基于镍的超级合金：这些是航空航天和能源应用的选择。诸如Inconel 718（符合ASTM B637）和CMSX -4等合金以承受高温的能力而闻名，熔点超过1300°C。

• 钴基合金：尤其是高硬度，尤其是高硬度，直至HRC52，使其适用于耐磨零件。

• 钛合金：Ti -6AL -4V（符合ASTM F136）由于其生物相容性和高强度 - 与 - 重量比，在医疗领域广泛使用。

• 不锈钢：316L（低碳含量≤0.03％）和17-4PH（在热处理后可以实现HRC42）通常以其耐腐蚀性选择。

2.蜡材料

• 石蜡蜡：它是主要成分，通常占蜡混合物的85％。它的熔点范围为48-52°C。

• 硬脂酸：占混合物的15％，有助于控制蜡的粘度。

• 添加剂：添加微晶蜡，以将收缩率降低到小于0.6％，从而确保蜡模式的尺寸稳定性。

3.陶瓷材料

• 锆石面粉：粒径为270元，用于陶瓷壳的表面层以提供热稳定性。

• Mullite砂：具有80个网状粒径，用于靠背层以增强壳的强度。