Investeringsstøbning, undertiden kendt som støbning af tabt voks, er en metalformningsmetode kendt for sin evne til at producere dele med stramme tolerancer, komplekse indre hulrum og nøjagtige dimensioner.
som vi diskuterede i vores Introduktion til Investment Casting post, har den grundlæggende teknik eksisteret i årtusinder. I årenes løb har innovationer inden for udstyr og metode holdt trit med efterspørgslen. I dag er investeringsstøbning en af de mest populære former for metalstøbning.
læs videre for at lære mere om den unikke proces med investeringsstøbning.
oversigt over Investeringsstøbningsproces
- fremstilling af voksindsprøjtningsværktøjet
- Fremstil voksmønstre
- Saml voksmønstre for at danne et træ
- Fremstil investeringsskallen
- afvoks formen
- Forvarm formen
- hæld støbegods
- rengør støbegods
- Afslut støbegods
fremstilling af voksindsprøjtningsværktøjet
i oldtiden blev voksmønstre lavet af bivoks, ofte i hånden og kun en ad gangen. I dag bruges voksinjektionsdyser til at skabe et voksmønster for hver produceret støbning.Dette værktøj er en permanent armatur for hver del og udskiftes kun, hvis det er beskadiget, eller hvis designet ændres. Det primære materiale, der anvendes til fremstilling af matricerne, er aluminium, og de fremstilles primært ved hjælp af CNC-bearbejdning.
formen på matricen svarer til en negativ aflastning af slutproduktet med kvoter for krympning af voks og materialet til den endelige støbning. Da voks, der anvendes til injektionsprocessen, ikke er slibende, kan matricer producere hundreder af tusinder af skud med minimal vedligeholdelse og lav risiko for skade/udskiftning af matricen.
Fremstil Voksmønstre
når voksindsprøjtningsværktøjet er klar, bringes mønstervoks til en temperatur, hvor det er i en halvflydende eller en pastakonsistens. I denne tilstand injiceres voksen i voksinjektionsdysen for at danne et voksmønster, der kun er lidt større end den endelige støbning, der produceres (på grund af krympning).
denne injektionsproces gentages så mange gange som nødvendigt for at producere antallet af mønstre for at opfylde ordrekrav.
sammensætningen af investeringsvoks varierer afhængigt af proces eller præference. Flere amerikanske patenter er udstedt for bestemte sammensætninger af voks til brug i investeringsstøbning.
Saml Voksmønstre for at danne et træ
træet, dannet ved at kombinere flere voksmønstre langs en fælles gran øger effektiviteten af investeringsstøbningsprocessen kraftigt. I stedet for at støbe en del ad gangen tillader disse samlinger flere mønstre at gennemgå de resterende trin sammen.
efter et bestemt antal voksmønstre som produceret, er mønstrene fastgjort til voksstænger for at danne træet, undertiden benævnt en “klynge.”Mønstrene er fastgjort, hvor portene er placeret, hvor metallet kommer ind i den enkelte støbning. Træet skal være af tilstrækkelig størrelse til at give nok fodermetal til at hjælpe med at give en lydstøbning under metalfastgørelsesprocessen.
antallet af mønstre, der er samlet til dannelse af træet, er en af de primære faktorer, der driver stykkeprisen for den endelige støbning: flere mønstre pr.
Fremstil Investeringsskallen
de samlede træer dyppes derefter fortløbende i ildfaste opslæmninger (flydende blandinger af varmebestandige materialer) og belægges med forskellige størrelser og typer sand eller stuk for at fremstille en keramisk skal omkring voks. Når træerne er belagt, efterlades voks eksponeret i den ene ende for at lette fjernelsen i det følgende trin.
den første investeringscoat er afgørende for at producere en overlegen overfladefinish, en af fordelene ved investeringsstøbningsprocessen. Det første lag af opslæmning påføres ved at nedsænke vokstræet i et godt blandet kar af sirkonbaseret opslæmning med en konsistens svarende til lateks-maling. Samlingen dækkes derefter med cirkelsand og lades derefter tørre. Efter tørring dyppes samlingen i yderligere opslæmninger og overtrækkes med stadig mere groft smeltet silicasand, som bruges til at opbygge skimmelstyrke.
mellem hver gylle/sandbelægning efterlades formene til tørring mellem 8-24 timer. Formbygningstrinnet (producerer investeringsskallen) i investeringsstøbningsprocessen kræver den største mængde tid at gennemføre.
afvoks formen
den fuldt belagte keramiske form er nu klar til at få voks fjernet for at hælde metallet i formen. For at fuldføre denne opgave placeres formene i en autoklave med den vokseksponerede ende vendt nedad. Autoklaven er lukket, og damp injiceres i autoklaven i løbet af få sekunder, som trykker på beholderen og udsætter formene for temperaturer over 300F. dampen opvarmer voksen, og dampens tryk er påkrævet for at udligne trykket af opvarmningen, ekspanderende voks inde i formene.
når voksen opvarmes, smelter den hurtigt og dræner hurtigt ud af den åbne ende af formen. Næsten 100% af voks fanges og genanvendes til brug igen i voksinjektionsprocessen. Efter kort tid fjernes formene fra autoklaven og får lov til at afkøle og tørre.
dette aspekt af processen illustrerer alsidigheden af investeringsstøbning. I andre støbemetoder skal forme åbnes (normalt er to sider forbundet med et hængsel) for at fjerne mønsteret. Ved investeringsstøbning kan mønsteret simpelthen smeltes ud, hvilket giver mulighed for meget større detaljer i en sømløs form.
“Genanvendt Voks” Støbning?
på grund af forbedringer i processen er voks fra mønstre ikke længere “tabt.”I stedet kan en stor procentdel smeltet voks opsamles, renses og genanvendes i fremtidige mønstre.
Forvarm formen
den afvoksede keramiske form er ikke helt klar til at blive fyldt med smeltet metal; som med enhver keramik skal den fyres for at bringe den til en passende temperatur til at acceptere hældning af smeltet metal. Formene lægges i en ovn, der opvarmer dem til 1.900 grader F og giver dem mulighed for at hærde ved den temperatur i en vis tid. Denne fyringsproces udbrænder også rester af voks, der er efterladt i formene, hvilket kan forårsage støbefejl.
denne ekstra opvarmningsproces udfører fire opgaver:
- sikring af fuldstændig fjernelse af mønstervoks;
- styrkelse af formvæggene;
- tillader det smeltede metal at bevare sin likviditet, når det bevæger sig gennem formen;
- tilbyder forbedret dimensionsnøjagtighed ved at lade formen og støbningen krympe sammen, når de afkøles.
hæld støbegods
når formene er fyret og holdt ved fyringstemperaturen, smeltes det metal, der skal hældes, og forberedes til hældning. Induktionsovne smelter metallet ved hjælp af elektricitet og magnetisme til at generere varme og hurtigt flydende metalstang til temperaturer, der nærmer sig 3.000 grader F. metalets Kemi bekræftes ved hjælp af et spektrometer, og hældning af formene begynder.
metoden til hældning afhænger af det anvendte materiale, formens størrelse og de tilstedeværende faciliteter. Variationer omfatter: gravity hælde, vakuum hælde, og vakuum trykstøbning (VPC). I tyngdekraftshældning trækkes de fyrede forme, stadig omkring 1.900 grader F, fra ovnene og bringes til ovnen, der skal hældes. Metallet kommer hurtigt ind i formhulrummet, og når formene er afsat til afkøling, begynder metallet inde i formene at størkne.
rengør støbegods
de nu stuetemperaturstøbegods “rengøres” ved at fjerne det keramiske formmateriale og SAVE eller slibe porte væk. Den engang stærke keramiske form er blevet brugt og kan rystes væk gennem vibrationer og sprængning. Individuelle støbegods skæres væk fra metaltræet, og portene (hvor støbegods blev fastgjort til træet) fjernes ved slibning. Støbegods sandblæses derefter for at fjerne eventuel resterende keramik og for at forbedre overfladefinishen til inspektion.
Afslut støbegods
de sidste trin i investeringsstøbningsprocessen varierer meget fra Del til del. De fleste støbegods modtager en slags varmebehandling for at forbedre materialets fysiske egenskaber. Efter varmebehandlingen sprænges støbegods igen, og endelig-inspiceres inden forsendelse. Mange investeringsstøbegods er i nærheden af netform eller netformprodukter, hvilket betyder, at de er dimensionelt nøjagtige nok til at kræve lidt at vide bearbejdning. Derfor udføres detaljerede måle-og inspektionsoperationer inden forsendelse for at bekræfte, at delene opfylder alle kundens krav.
Lær mere
dette indlæg er uddraget fra vores omfattende guide til investeringsstøbning, Investeringsstøbeprocessen Guide. Guiden er tilgængelig som en gratis e-bog Hent. Klik nedenfor for at komme i gang!