Investeringsgjutning, ibland känd som förlorad vaxgjutning, är en metallformningsmetod som är känd för sin förmåga att producera delar med snäva toleranser, komplexa inre håligheter och exakta dimensioner.
som vi diskuterade i vår introduktion till Investment Casting post har den grundläggande tekniken funnits i årtusenden. Under åren har innovationer inom utrustning och metodik hållit jämna steg med efterfrågan. Idag är Investeringsgjutning en av de mest populära formerna av metallgjutning.
läs vidare för att lära dig mer om den unika processen för Investeringsgjutning.
Investeringsgjutningsprocessöversikt
- tillverka vaxinjektionsverktyget
- producera vaxmönster
- montera vaxmönster för att bilda ett träd
- producera investeringsskalet
- Dewax formen
- Förvärm formen
- häll gjutgods
- rengör gjutgods
- avsluta gjutgods
tillverka vaxinjektionsverktyget
i gamla tider gjordes vaxmönster av bivax, ofta för hand och bara en i taget. Idag används vaxinsprutningsformar för att skapa ett vaxmönster för varje gjutning som produceras.Detta verktyg är en permanent fixtur för varje del och ersätts endast om den är skadad eller om designen ändras. Det primära materialet som används för tillverkning av formarna är aluminium, och de tillverkas främst med CNC-bearbetning.
formen på munstycket motsvarar en negativ lindring av slutprodukten, med utsläppsrätter för krympning av vaxet och materialet i den slutliga gjutningen. Eftersom vaxet som används för injektionsprocessen är icke-slipande kan dör producera hundratusentals skott med minimalt underhåll och låg risk för skada/byte av munstycket.
producera Vaxmönster
när vaxinjektionsverktyget är klart bringas mönstervaxet till en temperatur vid vilken det är i en halvvätska eller en pastakonsistens. I detta tillstånd injiceras vaxet i vaxinjektionsformen för att bilda ett vaxmönster som bara är något större än den slutliga gjutningen som produceras (på grund av krympning).
denna injektionsprocess upprepas så många gånger som krävs för att producera antalet mönster för att uppfylla orderkraven.
sammansättningen av investeringsvax varierar beroende på process eller preferens. Flera amerikanska patent har utfärdats för särskilda kompositioner av vax för användning i investeringar gjutning.
montera Vaxmönster för att bilda ett träd
trädet, som bildas genom att kombinera flera vaxmönster längs en vanlig sprue, ökar effektiviteten i investeringsgjutningsprocessen. Istället för att gjuta en del i taget tillåter dessa sammansättningar flera mönster att gå igenom de återstående stegen tillsammans.
efter ett visst antal vaxmönster som producerats är mönstren fästa på vaxstänger för att bilda trädet, ibland kallat ett ”kluster.”Mönstren är fästa där grindarna är belägna, det är där metallen kommer in i den enskilda gjutningen. Trädet måste vara av tillräcklig storlek för att ge tillräckligt med matningsmetall för att ge en ljudgjutning under metallhärdningsprocessen.
antalet mönster monterade för att bilda trädet är en av de främsta faktorerna för att driva styckepriset för den slutliga gjutningen: fler mönster per träd kan leda till ett lägre styckepris.
producera Investeringsskalet
de sammansatta träden doppas sedan i följd i eldfasta uppslamningar (flytande blandningar av värmebeständiga material) och beläggs med olika storlekar och typer av sand eller stuckatur för att producera ett keramiskt skal runt vaxet. När träden är belagda lämnas vax exponerat i ena änden för att underlätta avlägsnandet i följande steg.
den första investeringsbeläggningen är avgörande för att producera en överlägsen ytfinish, en av fördelarna med investeringsgjutningsprocessen. Det första skiktet av uppslamning appliceras genom att nedsänka vaxträdet i ett väl blandat kärl av zirkonbaserad uppslamning, med en konsistens som liknar latexfärg. Monteringen täcks sedan med zirkonsand och lämnas sedan för att torka. Efter torkning doppas enheten i ytterligare uppslamningar och beläggs med alltmer grova smält-kiselsand, som används för att bygga mögelstyrka.
mellan varje Slam/sandbeläggning lämnas formarna att torka mellan 8-24 timmar. Formbyggnadssteget (som producerar investeringsskalet) i investeringsgjutningsprocessen kräver den största tiden att slutföra.
Dewax formen
den helt belagda keramiska formen är nu redo att ta bort vaxet för att hälla metallen i formen. För att slutföra denna uppgift placeras formarna i en autoklav med den vaxexponerade änden vänd nedåt. Autoklaven är stängd och ånga injiceras i autoklaven på några sekunder som trycker på kärlet och utsätter formarna för temperaturer som överstiger 300F. ångan värmer vaxet och ångtrycket krävs för att kompensera uppvärmningstrycket, expanderande vax inuti formarna.
när vaxet värms smälter det snabbt och dränerar snabbt ut ur formens öppna ände. Nästan 100% av vaxet fångas upp och återvinns för användning igen i vaxinjektionsprocessen. Efter en kort tid avlägsnas formarna från autoklaven och får svalna och torka.
denna aspekt av processen illustrerar mångsidigheten hos Investeringsgjutning. I andra gjutningsmetoder måste formar öppnas (vanligtvis är två sidor anslutna med ett gångjärn) för att ta bort mönstret. Vid Investeringsgjutning kan mönstret enkelt smältas ut, vilket möjliggör mycket större detaljer i en sömlös form.
”Återvunnet Vax” Gjutning?
på grund av förbättringar i processen är vax från mönster inte längre ”förlorat.”Istället kan en stor andel smält vax samlas, renas och återanvändas i framtida mönster.
Förvärm formen
den avvaxade keramiska formen är inte riktigt redo att fyllas med smält metall; som med alla keramik måste den avfyras för att få den till en tillräcklig temperatur för att acceptera hällning av smält metall. Formarna laddas i en ugn som värmer dem till 1900 grader F och låter dem härda vid den temperaturen under en viss tid. Denna avfyrningsprocess bränner också ut eventuella rester av vax kvar i formarna, vilket kan orsaka gjutfel.
denna ytterligare uppvärmningsprocess utför fyra uppgifter:
- säkerställa fullständigt avlägsnande av mönstervax;
- stärka formväggarna;
- så att den smälta metallen behåller sin likviditet när den färdas genom formen;
- erbjuder förbättrad dimensionell noggrannhet genom att låta formen och gjutningen krympa ihop när de svalnar.
häll gjutgods
när formarna har avfyrats och hållits vid bränningstemperaturen smälts den metall som ska hällas och förbereds för hällning. Induktionsugnar smälter metallen genom att använda elektricitet och magnetism för att generera värme och snabbt kondensera metallgöt till temperaturer som närmar sig 3000 grader F. metallens Kemi bekräftas med hjälp av en spektrometer och hällning av formarna börjar.
metoden som används för hällning beror på materialet som används, formens storlek och de anläggningar som finns. Variationer inkluderar: gravitationshällning, vakuumhällning och vakuumtrycksgjutning (VPC). Vid gravitationshällning dras de avfyrade formarna, fortfarande runt 1 900 grader F, från ugnarna och bringas till ugnen som ska hällas. Metallen kommer snabbt in i formhålan, och när formarna läggs åt sidan för att svalna börjar metallen inuti formarna stelna.
rengör gjutgods
de nu rumstemperaturgjutningarna ”rengörs” genom att ta bort det keramiska formmaterialet och såga eller slipa bort grindar. Den en gång starka keramiska formen har spenderats och kan skakas bort genom vibrationer och sprängning. Individuella gjutgods skärs bort från metallträdet, och grindarna (där gjutgods fästes på trädet) avlägsnas genom slipning. Gjutningarna sandblästras sedan för att avlägsna eventuell kvarvarande keramik och för att förbättra ytfinishen för inspektion.
avsluta gjutningarna
de sista stegen i investeringsgjutningsprocessen varierar mycket från del till del. De flesta gjutgods får någon form av värmebehandling för att förbättra materialets fysikaliska egenskaper. Efter värmebehandling sprängs gjutgods igen och slutbesiktas före leverans. Många investeringar gjutgods är nära net-form eller net-form produkter, vilket innebär att de är dimensionellt noggrann nog att kräva lite att veta bearbetning. Därför utförs detaljerad mätning och inspektion före leverans för att bekräfta att delarna uppfyller alla kundkrav.
Läs Mer
detta inlägg är utdrag från vår omfattande guide till Investeringsgjutning, Investeringsgjutningsprocessguiden. Guiden är tillgänglig som en gratis ebook nedladdning. Klicka nedan för att komma igång!