Инвестиционное литье (процесс потерянного воска): точное производство для лезвий аэрокосмической турбины, медицинских имплантатов и высокотемпературных сплавов

Когда аэрокосмические инженеры должны производить турбинные лопасти с толщиной всего 0,1 мм и поверхностной точностью до ± 0,05 мм, инвестиционное литье 5000-летнего (процесс потерянного воска) становится критической технологией. Этот метод, который лежит в основе 90% современных компонентов аэрокосмического двигателя, продолжает раздвигать точные границы в медицинских устройствах, производстве предметов роскоши и в других ценных отраслях.

Будучи профессиональным литейным предприятием, Tiegu предоставит вам подробное введение в инвестиционное литье (также известное как литье по утерянным воскому), точный процесс производства, который широко применяется в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская устройства.

Как работает инвестиционный кастинг？

Инвестиционное литье (процесс потерянного воска) достигает точного металла, образующегося с помощью метода репликации растворимого шаблона. Основной рабочий процесс включает в себя: создание восковых узоров путем введения парафина с низким уровнем температуры в плесени, сборки узоров в деревья, и нанесение слоев керамических суспензий для образования надежной оболочки. Паровой деэгреватор и высокотемпературное спекание Удалите воск и уплотнение раковины с последующим вакуумным литьем расплавленных сплавов. После охлаждения раковина удаляется, чтобы получить высокие отливки, не требующие пост-махинации.

Что такое процесс инвестиционного литья？

Как инвестиционные кастинг отличается от других типов кастинга

Инвестиционное литье превосходит точность, совместимость с материалом и структурную сложность:

1. Контроль точности: достигает толерантности CT4 (± 0,15 мм/25 мм), удваивает точность литья песча

2. Адаптируемость материала: единственный процесс, способный непосредственно набрать суперпладол

3. Сложность: образует сложные внутренние структуры, такие как каналы охлаждения лезвий турбин

Данные сравнения:

• Минимальная толщина стенки: 0,5 мм (против 3 мм для литья песка, 0,8 мм для литья матрицы)

• Использование материалов: 90% (против 40% для традиционной обработки)

• Стоимость единицы: 5-8-кратное литье песка, но более рентабельные в высоких приложениях

Почему это называется инвестиционным кастингом и другими именами?

Термин «инвестиционное литье» происходит от латинского слова «инвестиции», что означает «одевать» или «для покрытия». Это относится к процессу инканализации воска с керамическим инвестиционным материалом, который образует защитную оболочку во время литья. В то время как «инвестиционное литье» является стандартизированным термином в инженерных контекстах, процесс также широко известен как литье с потерянными восками из-за его основного этапа таяния воска перед заливанием металла.

Альтернативные имена на практике (другое имя)

В зависимости от регионального или промышленного контекста, вы можете столкнуться с этими синонимами:

Точное литье - подчеркивает его способность достичь точности размерного CT4

Расходное литье с узором - фокусируется на жертвенной природе восковой модели

Литье керамической плесени) - описывает рефрактерный материал оболочки

Процесс инвестиционного литья объяснил

Пошаговое руководство для точных металлических деталей

1. Создание воска

Процесс начинается с разработки 3D-моделей с использованием программного обеспечения CAD, где корректируется компенсация усадки 0,3-0,6% для учета затвердевания металлов. Низкотемпературный парафиновый воск (48-52 ℃ Плата), смешанный с 15% стеариновой кислотой, затем вводится в алюминиевые формы с точностью при 5-8 МПа. Это приводит к восковым рисункам с толщиной стенки от 0,5 до 3 мм и точности размера ± 0,05 мм.

Техническое преимущество: алюминиевые формы с поверхностной отделкой RA≤0,8 мкм обеспечивают гладкое высвобождение.

2. Сборка кластера

Индивидуальные восковые узоры приварены для бегунов с использованием воздушных пистолетов с подогревом, образуя деревья, похожие на деревья. Эти сборки проходят рентгеновский осмотр, чтобы обнаружить внутренние пузырьки диаметром меньше 0,2 мм, обеспечивая структурную целостность перед литьем.

Контроль качества: изменение веса кластера поддерживается в пределах ≤5G, чтобы сбалансировать поток металла во время заливки.

3. Формирование керамической оболочки

Кластеры неоднократно погружаются в силикаре-сискую суспензию (содержание 30-35% SIO₂) и покрывают рефрактерными песками. После 7-9 слоев и 4-6 часов сушки между пальто раковины спехают в 980 ℃. Этот процесс создает керамические оболочки с прочностью изгиба ≥30 МПа, способной выдержать 1500 ℃ расплавленного металла.

Материальная наука: Цирконная мука обеспечивает высокую тепловую стабильность, в то время как муллит песок усиливает строгидность конструкции.

4. Depaxing & Cleaning

Пар при 160 ℃ Удаляет восковые узоры, оставляя менее 0,05% остатка. Воздушная промышленность высокого давления очищает оставшиеся мусоры из полостей оболочки. Приблизительно 95% воска перерабатывается для повторного использования.

Экологическое преимущество: передовые системы восстановления воска минимизируют материальные отходы.

5. Вакуумное кастинг

На основе никелевых сплавов, таких как Inconel 718, расплавлены на 1550 ± 20 ℃ в вакуумных индукционных печи. Расплавленный металл выливается в керамические раковины при ≤10pa вакууме, чтобы устранить пористость, обеспечивая плотные, без дефектных отливок.

Процесс инновации: вакуумная среда уменьшает окисление и улучшает чистоту материала.

6. Охлаждение и демольд

Листовые детали постепенно охлаждаются-сначала в печи до 600 ℃, затем проводятся воздушным охлаждением со скоростью 5-10 ℃ в минуту. Встряхивание вибрации удаляет более 99,9% керамической оболочки, оставляя металлические компоненты вблизи сети.

Контроль напряжения: медленное охлаждение предотвращает тепловые искажения в сложных геометриях.

7. Окончательная обработка и проверка

Поверхностная отделка с помощью взрыва оксида алюминия достигает шероховатости RA1.6-6,3 мкм. Координатные измерительные машины проверяют размерную толерантность CT4 (± 0,15 мм/25 мм), в то время как CT с разрешением 5 мкм обнаруживает внутренние дефекты.

Сертификаты: процессы соответствуют требованиям ISO 9001, AS9100D (Aerospace) и ISO 13485 (медицинский).

Что такое инвестиционные продукты, преимущества и недостатки？

Преимущества инвестиционного кастинга

1. Чрезвычайная точность

   
   Достигает толерантность к размеру CT4 (± 0,15 мм/25 мм) и шероховатость поверхности RA1,6-6,3 мкм, исключая после применения после применения.

2. Сложная геометрия

   
   Образуются сложные внутренние структуры, такие как каналы охлаждения турбинного лезвия и 30 ° отрицательных углов невозможности с литьем песчаного песка.

3. Высокотемпературная совместимость материала

   
   Спектеры на основе никеля (например, INSEL 718, Point Point 1330 ℃) и титановые сплавы напрямую, которые трудно оборудовать традиционно.

4. Эффективность материала

   
   90% использование материалов по сравнению с 40% для обработки ЧПУ, сокращения отходов и затрат на дорогие сплавы.

5. Гибкость дизайна

   
   Позволяет быстрому дизайну итерациям с использованием 3D-печатных восковых узоров, сокращая время прототипирования с 30 дней до 5 дней.

Технические данные

• Минимальный размер объекта: 0,2 мм

• Диапазон толщины стен: 0,5-3 мм

• Задержка прочности растягивания: 98% кованого материала

Ограничения инвестиционного литья

1. Высокие производственные затраты

   
   Расходы на единицу в 5-8 раз выше, чем литье песка из-за трудоемких процессов керамической оболочки и инвестиций в материалы.

2. Длинные сроки

   
   Типичные производственные циклы варьируются от 15-20 дней для небольших партий, дольше, чем кастинг, 3-5 дней.

3. Ограничения размера

   
   Максимальный вес литья, как правило, составляет ≤50 кг, хотя усовершенствованные композитные оболочки могут отбрасывать до 300 кг компонентов.

4. Воздействие на окружающую среду

   
   Традиционные процессы генерируют выбросы ЛОС от органических связующих, хотя покрытия на водной основе теперь уменьшают это на 90%.

5. Пористость риски

   
   Неправильные уровни вакуума во время литья могут привести к пористости, превышающей 0,5%, что потребует после переживания тазобедренного сустава для критических применений.

Стратегии смягчения рисков

• Программное обеспечение для моделирования: моделирование заказов прогнозирует усадку и пористость

• Контроль процесса: уровни вакуума, поддерживаемые при ≤10pa во время залива

• Пост-обработка: горячая изостатическая пресса (бедра) устраняет внутренние пустоты

Матрица решения

Каково применение инвестиционного кастинга?

Каковы примеры инвестиционных литейных продуктов? Инвестиционное литье используется для производства высоких компонентов в критических отраслях, включая:

• Aerospace: лопасти турбины (используемые в реактивных двигателях для выдержания 1200 ℃ тепло), вкладыши камеры сгорания

• Медицинский: кобальт-хромий имплантаты бедра (используется для биосовместимой кости), проставки титана позвоночника

• Промышленность: высокотемпературные клапаны (используемые на нефтехимических растениях), морские пропеллеры

• Роскошные товары: 18 тыс. Золотых ювелирных изделий (используется для замысловатых алмазных зубцов), часы с нержавеющей стали.

• Энергия: компоненты ядерного реактора (используются в радиационных средах), подшипники ветряных турбин

Почему эти продукты используют инвестиционное литье
✅ Сложная геометрия (например, внутренние каналы охлаждения в турбинных лопастях)
✅ Высокотемпературные материалы (например, на основе никелевых на основе таяния на основе никеля в 1330 ℃)
✅ Поверхностная отделка Совещание медицинских/потребительских стандартов (RA1.6-6,3 мкм)

Почему инвестиционные кастинг дороже?

Инвестиционное литье несет более высокие затраты из-за своего процесса, ориентированного на точность и требований к материалам, включая:

1. Трудоемкие шаги: Создание керамических раковин включает в себя 7-9 проселений и спекание, требующих квалифицированных техников и времени (5-7 дней для только для приготовления раковины).

2. Высокотемпературные сплавы: материалы, такие как на основе никеля, суперсплавы (например, Inconel 718) стоят в 3-5 раз больше, чем обычные металлы, хотя их 90% -ная частота компенсации снижает некоторые расходы.

3. Стоимость инструмента: алюминиевые формы для восковых узоров могут стоить 10 000-50 000 долл. США за конструкцию, хотя 3D-печать снижает это на 80% для прототипов.

4. Обеспечение качества: КТ-сканирование (разрешение 5 мкм) и тестирование на растяжение добавляют 200-500 долл. США за часть для аэрокосмических/медицинских применений.

Стратегии смягчения затрат

• 3D-печать восковых паттернов: снижение затрат на инструментирование для небольших партий

• Автоматизированный обстрел: сократить время производства на 30%

• Оптимизация материала: форма в ближней сети снижает отходы обработки на 50%

Ваш подход
Использует автоматизированные роботы керамического покрытия и возможности плавления сплава, чтобы снизить затраты на 25% по сравнению со средними значениями в отрасли.

Какие материалы используются в инвестиционном кастинге?

Инвестиционное литье - это универсальный процесс, который может работать с широким спектром материалов для удовлетворения различных промышленных потребностей. Вот основные используемые материалы:

1. Металлические материалы

• Никель - на основе суперсплавов: это выбор для аэрокосмических и энергетических применений. Сплавы, такие как Inconel 718 (который соответствует ASTM B637) и CMSX - 4, известны своей способностью выдерживать высокие температуры, причем точки плавления превышают 1300 ° C.

• Сплавы на основе кобальта: в частности, Stellite 6 ценится за его высокую твердость, достигая до HRC52, что делает его подходящим для износа - устойчивых деталей.

• Титановые сплавы: Ti - 6AL - 4V (соблюдение ASTM F136) широко используется в медицинской области из -за его биосовместимости и высокой прочности - к - весовому соотношению.

• Нержавеющие стали: 316L (с низким содержанием углерода в ≤0,03%) и 17 - 4PH (которые могут достигать HRC42 после термической обработки), обычно выбираются для их коррозионной устойчивости.

2. Восковые материалы

• Парафиновый воск: он служит основным компонентом, обычно составляя 85% восковой смеси. Он имеет точку плавления в диапазоне от 48 до 52 ° C.

• Стеариновая кислота: составляя 15% смеси, она помогает в управлении вязкостью воска.

• Добавки: добавляется микрокристаллический воск, чтобы снизить скорость усадки до менее чем 0,6%, обеспечивая стабильность размерной стабильности воска.

3. Керамические материалы

• Цирконная мука: с размером частиц 270 меш, она используется в поверхностном слое керамической оболочки для обеспечения тепловой стабильности.

• Песок из муллита: имея 80 -сетчатую частиц, он используется в слоях подложки для повышения прочности оболочки.