Guides

yksi vanhimmista ja vielä perustavimmista ihmisen tuntemista teollisista prosesseista on metallivalu. Alkoi antiikin luoda koruja ja aseita, valu on prosessi, jossa nestemäistä metallia kaadetaan sisälle tiettyjen muottien nopeasti tuottaa monimutkaisia muotoja. Nykyaikana on kehitetty vakiomenetelmiä, joilla voidaan luoda erittäin monimutkaisia osia, erityisesti investment casting-menetelmällä. Investment casting käyttää vahaa, lietettä ja muotteja tuottamaan matalan toleranssin, korkean resoluution osia ilman perinteisempien menetelmien hässäkkää. Prosessi investment casting, miten se toimii, sen edut, ja sen sovellukset näkyvät tässä artikkelissa, jotta suunnittelijat voivat mahdollisesti toteuttaa tätä tekniikkaa omiin projekteihinsa.

mitä on investointivalu, ja miten se toimii?

Investment casting on eräänlainen valuprosessi, jossa erittäin monimutkaisia osia voidaan valmistaa nopeasti (Lisätietoja valamisesta, lue artikkelimme valuprosessien tyypeistä). Investment casting-prosesseissa on neljä päävaihetta, jotka on esitetty kuvassa 1 ja selitetty jäljempänä.

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

ensimmäisessä vaiheessa luodaan vahakuvio, joka lopulta on osan(osien) lopullinen muoto. Vahaa hyödynnetään, koska se sulaa helposti ja uudelleenkäytetään, mutta tämä tarkoittaa myös sitä, että vahakuviota voi käyttää vain kerran joka kerta, kun osa tehdään. Tämä rajoitus edellyttää valmistajalta jonkinlaista mestarimuottia, jota voidaan käyttää uudelleen vahakuvioiden luomiseen. Nämä voivat olla kalliita, koska ne on räätälöitävä jokaiseen osaan, ja ne ovat hankalia täydellistää, jos tarvitaan erityisen alhaisia toleransseja. Kuitenkin, jos monet näistä muotit tehdään, ne voidaan liittää vahapalkilla (tunnetaan ”juoksija”), joka mahdollistaa yhden kaada valettu monia osia. Lopuksi vahakuvion päälle lisätään keraaminen kaatokuppi (tunnetaan nimellä ”sprue”), jotta valmistajilla on suppilo, jolla sulaa metallia kaadetaan lopulliseen muottiin.

sijoitusvaluprosessin toinen vaihe on, kun tämä viimeistelty vahakuvio, jossa on juoksutuksia ja kuusia, kastetaan keraamiseen tulenkestävään lietelantaan. Tämä neste sisältää yleensä erittäin hienoa piidioksidia, vettä ja muita sideaineita. Kastettaessa osa peitetään ohuella lietekerroksella, joka on käytännössä vahakuvion muotti. Tämä upotusvaihe tehdään monta kertaa tietyn pinnoitteen paksuuden saavuttamiseksi (usein 5-10mm), ja sitten osa kuivataan. Kuivauksen jälkeen osa käännetään ylösalaisin ja kuumennetaan sekä ylimääräisen kosteuden poistamiseksi että sisäpuolen vahan sulattamiseksi. Nyt valmistajille jää ontto keraaminen muotti haluamastaan osasta.

heti toisen jälkeen tapahtuu kolmas vaihe, jossa valmistajat kaatavat keraamiseen muottiin sulan metallin, kun se on vielä kuuma kuivaus – /sulamisprosessista. Tämä esilämmitys edellisestä vaiheesta estää sulan metallin vahingoittamasta keraamista muottia sekä parantaa metallin virtausta hienoihin kulmiin / yksityiskohtiin. Lisäksi kokoonpanon jäähtyessä sekä keraaminen muotti että metalli kutistuvat, mikä parantaa alkuperäisen vahakuvion mittatarkkuutta. Kun metalli on valettu, valmistajat odottavat sen jäähtyvän kokonaan.

sijoitusvalun neljäs ja viimeinen vaihe on irrottaa keraaminen muotti, kun se on täysin kiinteää. Tämä tehdään usein vesisuihkuilla tai muilla menetelmillä keraamisen kerroksen poistamiseksi vahingoittamatta taustalla olevaa metallia. Tässä vaiheessa valmiit osat ovat valmiita leikattaviksi juoksaimistaan ja puhdistettaviksi haluttuun lopputuotteeseen.

sijoitusvalun edut ja haitat

Sijoitusvalu on erittäin suosittu valutapa, ja hyvästä syystä. Sillä on monia etuja muihin menetelmiin verrattuna ja se tarjoaa erittäin yksityiskohtaisia osia, jotka ovat uskollisia muoteilleen; on kuitenkin joitakin merkittäviä haittoja, joista on keskusteltava.

alla on sijoitusvaluprosessin tärkeimmät edut:

• mahdollistaa erittäin monimutkaisten, erittäin tarkkojen osien valamisen hyvällä pintakäsittelyllä suoraan muotista
• voi valaa hyvin ohueksi (~0.015 in) osat uskomattoman alhainen toleranssit (~0,003 in)
• mahdollistaa lähes minkä tahansa metallin pystyy valu (alumiini, pronssi, rauta, jne.)
• sijoitusvaluprosessi voidaan automatisoida, jolloin syntyy nopeasti valtava määrä osia
• vaha voidaan ottaa talteen ja käyttää uudelleen moniin kuvioihin

nämä edut tulevat huomattavaan hintaan, joten Tarkastellaanpa sijoitusvalun haittoja:

• osat toimivat parhaiten pienemmissä kooissa, joiden paino on enintään noin 75 lbs, ja suuret osat soveltuvat yleensä paremmin muihin valuprosesseihin
• prosessi on monimutkainen ja siihen liittyy tyypillisesti kalliita laitteita ja/tai teknikoita
• vahakuvioiden valmistamiseen tarvittavien muotin kalleus rajoittaa prosessit suuriin tuotantoprojekteihin
• osiin, joiden sydämet tai reiät ovat pienempiä kuin 1,6 mm tai syvemmät kuin 1.5 kertaa halkaisija osa on vaikea sijoittaa valettu

joten, vaikka erittäin tarkka ja helposti toistettavissa, investment casting on korkeat kustannukset ja monimutkainen toiminta. Lisäksi on olemassa joitakin osa geometrioita, joita ei voida tehdä tämän tyyppinen valu, joten tarkista ominaisuudet osa nähdä, jos se on yhteensopiva.

käyttökohteet sijoitusvalussa

Sijoitusvalu on hieno prosessi, jos halutaan yksityiskohtaisuutta, toistettavuutta ja suuria tuotemääriä. Vaikka se on yleensä kalliimpaa kuin muut valuprosessit, kuten hiekkavalu, se on ylivoimaisesti helpoin ja nopein tapa valmistaa pieniä, näennäisesti mahdottomia muotoja (Lue lisää hiekkavalusta artikkelissamme all about hiekkavalu). Sitä voidaan siis käyttää monissa sovelluksissa, mutta se on erityisen hyödyllinen ilmailu-ja autoteollisuudessa, koska näillä markkinoilla tarvitaan suuria määriä monimutkaisia osia, joiden on oltava täsmällisiä. Myös voimantuotanto, öljy-ja kaasusovellukset sekä ampuma-asesovellukset hyötyvät suuresti investointivalusta, sillä ne vaativat myös pieniä mutta tarkkoja osia.

sovellusten määrä on käytännössä rajaton, joten sijoitusvalujen käyttö vain lisääntyy ajan myötä. Valmistajien tulisi harkita investment casting prosessi, jos mittatarkkuus ja osien määrä ovat tärkeitä eritelmiä. Jos nämä eivät ole hankkeen ajavia tarpeita tai jos tarvitaan suuria osia, investointivalun korkea hinta ja monimutkaisuus eivät välttämättä tuota tulosta. Riippumatta siitä, investment casting prosessi on ikivanha mutta monipuolinen keksintö, joka parantaa tuottavuutta ja luotettavuutta useimmissa valmistusprosesseissa, joissa se toteutetaan.

tiivistelmä

tässä artikkelissa esiteltiin lyhyt katsaus investment casting-prosessiin. Lisätietoja muista tuotteista, tutustu lisäoppaisiin tai käy Thomas Supplier Discovery Platform paikantaa mahdollisia hankintalähteitä tai tarkastella yksityiskohtia tiettyjä tuotteita.