Guides

en af de ældste og alligevel mest grundlæggende industrielle processer, man kender, er metalstøbning. Startet i antikken for at skabe smykker og våben, støbning er en proces, hvor flydende metal hældes inde i visse forme for hurtigt at producere komplekse former. I moderne tid er standardprocedurer udviklet til at skabe meget indviklede dele, specifikt med en proces kendt som investeringsstøbning. Investeringsstøbning bruger voks, gylle og forme til at producere dele med lav tolerance og høj opløsning uden besværet med mere traditionelle metoder. Processen med investeringsstøbning, hvordan den fungerer, dens fordele og dens applikationer vil blive vist i denne artikel, så designere potentielt kan implementere denne teknik i deres egne projekter.

hvad er investeringsstøbning, og hvordan fungerer det?

Investeringsstøbning er en type støbeproces, hvorved meget komplekse dele hurtigt kan fremstilles (for at lære mere om støbning, læs vores artikel om typerne af støbeprocesser). Der er fire hovedtrin til investeringsstøbningsprocesserne, vist i Figur 1, og forklaret nedenfor.

Billedkredit: https://www.custompartnet.com/wu/investment-casting

det første trin indebærer at skabe voksmønsteret, der i sidste ende vil være den endelige form af delen(e). Voks bruges, fordi det let smeltes og genbruges, men det betyder også, at et voksmønster kun kan bruges en gang hver gang en del fremstilles. Denne begrænsning kræver, at producenten har en slags masterform, som kan genbruges til at skabe voksmønstre. Disse kan være dyre, fordi de skal skræddersys til hver del og er vanskelige at perfektionere, hvis der er behov for særligt lave tolerancer. Men hvis mange af disse forme er lavet, kan de forbindes via en voksstang (kendt som en “løber”), som giver mulighed for en hældning til at kaste mange dele. Endelig tilsættes en keramisk hældekop (kendt som en “sprue”) til toppen af voksmønsteret, så producenterne får en tragt til at hælde det smeltede metal i den endelige form.

det andet trin i investeringsstøbningsprocessen er, når dette færdige voksmønster, komplet med løbere og Gran, dyppes i en keramisk ildfast opslæmning. Denne væske indeholder normalt ekstremt fint silica, vand og andre bindemidler. Når den dyppes, dækkes delen i et tyndt lag opslæmning, som effektivt er en form af voksmønsteret. Dette dyppetrin udføres mange gange for at opnå en vis lagtykkelse (ofte 5-10 mm), og derefter tørres delen. Efter tørring vendes delen på hovedet og opvarmes for både at fjerne overskydende fugt og smelte væk voks på indersiden. Nu er producenterne tilbage med en hul keramisk form af deres ønskede del.

det tredje trin finder sted lige efter det andet, hvor producenterne hælder smeltet metal i den keramiske form, når det stadig er varmt fra tørrings – /smelteprocessen. Denne forvarmning fra det foregående trin forhindrer det smeltede metal i at beskadige den keramiske form samt forbedrer strømmen af metallet til fine hjørner/detaljeområder. Når samlingen køler ned, vil både den keramiske form og metallet krympe, hvilket giver bedre dimensionsnøjagtighed til det originale voksmønster. Når metallet er støbt, venter producenterne på, at det køler helt ned.

det fjerde og sidste trin til investeringsstøbning er at bryde den keramiske form væk, når den er helt solid. Dette gøres ofte med vandstråler eller andre metoder til fjernelse af det keramiske lag uden at beskadige det underliggende metal. På dette tidspunkt er de færdige dele klar til at blive skåret fra deres løbere og renset til deres ønskede slutproduktfinish.

fordele og ulemper ved investeringsstøbning

Investeringsstøbning er en meget populær støbemetode og med god grund. Det har mange fordele i forhold til andre metoder og giver meget detaljerede dele, der er loyale over for deres forme; der er dog nogle bemærkelsesværdige ulemper, der skal diskuteres.

nedenfor er de vigtigste fordele ved investeringsstøbningsprocessen:

• giver mulighed for støbning af meget komplekse, ekstremt nøjagtige dele med god overfladefinish lige ud af formen
• kan støbe meget tynd (~0.015 in) sektioner med utroligt lave tolerancer (~0,003 in)
• muliggør anvendelse af næsten ethvert metal, der er i stand til at støbe (aluminium, bronse, jern osv.)
• investeringsstøbningsprocessen kan automatiseres og generere en enorm mængde dele hurtigt
• voksen kan genvindes og genbruges til mange mønstre

disse upsides kommer til en betydelig pris, så lad os undersøge ulemperne ved investeringsstøbning:

• dele er bedst opført i mindre størrelser, der vejer op til omkring 75 lbs, hvor store dele generelt er bedre egnet til andre støbeprocesser
• processen er kompleks og involverer typisk dyrt udstyr og/eller teknikere til at betjene
• de høje omkostninger ved matricer til fremstilling af voksmønstre begrænser processerne til produktionsprojekter med stort volumen
• dele med kerner eller huller mindre end 1,6 mm eller huller dybere end 1.5 gange diameteren af delen er vanskelige at investere støbt

så, mens meget præcis og let reproducerbar, investering støbning har en høj pris og komplekse funktioner. Der er også nogle delgeometrier, der ikke kan laves med denne type støbning, så kontroller egenskaberne for din del for at se, om den er kompatibel.

anvendelser af investeringsstøbning

Investeringsstøbning er en fantastisk proces, hvis detaljer, reproducerbarhed og store produktvolumener ønskes. Selvom det generelt er dyrere end andre støbeprocesser, såsom sandstøbning, er det langt den nemmeste og hurtigste metode til fremstilling af små, tilsyneladende umulige former (Lær mere om sandstøbning i vores artikel alt om sandstøbning). Det kan derfor bruges i et hvilket som helst antal applikationer, men er især nyttigt inden for rumfart og bilindustri, da disse markeder har brug for store mængder indviklede dele, der skal være nøjagtige. Elproduktion, olie og gas og skydevåbenapplikationer drager også stor fordel af investeringsstøbning, da de også kræver små, men nøjagtige dele.

mængden af applikationer er effektivt ubegrænset, så brugen af investeringsstøbning vil kun stige med tiden. Producenter bør overveje investering støbning en proces, hvis dimensionel nøjagtighed og dele volumen er vigtige specifikationer. Hvis disse ikke kører behov for projektet, eller hvis der er behov for store dele, kan den høje pris og kompleksitet af investeringsstøbning muligvis ikke betale sig. Uanset hvad er investeringsstøbningsprocessen en gammel, men alligevel alsidig opfindelse, der vil øge produktiviteten og pålideligheden i de fleste fremstillingsprocesser, hvor den implementeres.

Resume

denne artikel præsenterede en kort oversigt over investeringsstøbningsprocessen. For information om andre produkter, se vores yderligere guider eller besøg Thomas Supplier Discovery Platform for at finde potentielle forsyningskilder eller se detaljer om specifikke produkter.