guider

en av de äldsta och ändå mest grundläggande industriella processerna som människan känner till är metallgjutning. Började i antiken för att skapa smycken och vapen, gjutning är en process där flytande metall hälls inuti vissa formar för att snabbt producera komplexa former. I modern tid har standardprocedurer utvecklats för att skapa mycket invecklade delar, specifikt med en process som kallas Investeringsgjutning. Investeringsgjutning använder vax, uppslamning och formar för att producera lågtolerans, högupplösta delar utan krångel med mer traditionella metoder. Processen för Investeringsgjutning, hur det fungerar, dess fördelar och dess tillämpningar kommer att visas i den här artikeln så att designers potentiellt kan implementera denna teknik i sina egna projekt.

vad är investment casting, och hur fungerar det?

Investeringsgjutning är en typ av gjutningsprocess genom vilken mycket komplexa delar snabbt kan göras (för att lära dig mer om gjutning, läs vår artikel om typerna av gjutningsprocesser). Det finns fyra huvudsteg till investeringsgjutningsprocesserna, som visas i Figur 1, och förklaras nedan.

bild kredit: https://www.custompartnet.com/wu/investment-casting

det första steget innebär att skapa vaxmönstret som så småningom kommer att vara den slutliga formen på delen / delarna. Vax används eftersom det lätt smälts och återanvänds, men det betyder också att ett vaxmönster endast kan användas en gång varje gång en del görs. Denna begränsning kräver att tillverkaren har någon form av huvudform, som kan återanvändas för att skapa vaxmönstren. Dessa kan vara dyra eftersom de måste skräddarsys för varje del och är knepiga att perfekta om särskilt låga toleranser behövs. Men om många av dessa formar är gjorda kan de anslutas via en vaxstång (känd som en ”löpare”) som möjliggör en Häll för att kasta många delar. Slutligen läggs en keramisk hällkopp (känd som en ”sprue”) till toppen av vaxmönstret, så att tillverkarna kommer att ha en tratt för att hälla den smälta metallen i den slutliga formen.

det andra steget i investeringsgjutningsprocessen är när detta slutförda vaxmönster, komplett med löpare och granar, doppas i en keramisk eldfast uppslamning. Denna vätska innehåller vanligtvis extremt fin kiseldioxid, vatten och andra bindemedel. När den doppas kommer delen att täckas i ett tunt lager av uppslamning, vilket effektivt är en form av vaxmönstret. Detta doppningssteg görs många gånger för att uppnå en viss beläggningstjocklek (ofta 5-10mm), och sedan torkas delen. Efter torkning vänds delen upp och ner och värms upp för att både avlägsna överskott av fukt och smälta bort vaxet på insidan. Nu lämnas tillverkarna med en ihålig keramisk form av sin önskade del.

det tredje steget kommer att inträffa strax efter det andra, där tillverkare häller smält metall i den keramiska formen när den fortfarande är varm från tork – /smältprocessen. Denna förvärmning från föregående steg förhindrar att den smälta metallen skadar den keramiska formen, samt förbättrar metallflödet till fina hörn/detaljområden. När enheten svalnar kommer både den keramiska formen och metallen att krympa, vilket ger bättre dimensionell noggrannhet till det ursprungliga vaxmönstret. Efter att metallen är gjuten väntar tillverkarna på att den svalnar helt.

det fjärde och sista steget till Investeringsgjutning är att bryta bort den keramiska formen när den är helt fast. Detta görs ofta med vattenstrålar eller andra metoder för att avlägsna det keramiska skiktet utan att skada den underliggande metallen. Vid denna tidpunkt är de färdiga delarna redo att klippas från sina löpare och rengöras till önskad slutproduktfinish.

fördelar och nackdelar med Investeringsgjutning

Investeringsgjutning är en mycket populär gjutningsmetod och med goda skäl. Det har många fördelar jämfört med andra metoder och ger mycket detaljerade delar lojala mot sina formar; det finns dock några anmärkningsvärda nackdelar som måste diskuteras.

nedan är de viktigaste fördelarna med investeringsgjutningsprocessen:

• möjliggör gjutning av mycket komplexa, extremt noggranna delar med bra ytfinish direkt ur formen
• kan gjutas mycket tunn (~0.015 tum) sektioner med otroligt låga toleranser (~0,003 tum)
• möjliggör användning av nästan vilken metall som helst som kan gjutas (Aluminium, brons, järn etc.)
• investeringsgjutningsprocessen kan automatiseras och generera en stor mängd delar snabbt
• vaxet kan återvinnas och återanvändas för många mönster

dessa upsides kommer till ett betydande pris, så låt oss undersöka nackdelarna med Investeringsgjutning:

• delar uppförs bäst i mindre storlekar som väger upp till cirka 75 kg, med stora delar som i allmänhet är bättre lämpade för andra gjutprocesser
• processen är komplex och involverar vanligtvis dyr utrustning och/eller tekniker för att driva
• den höga kostnaden för dör för att göra vaxmönstren begränsar processerna till produktionsprojekt med hög volym
• delar med kärnor eller hål mindre än 1,6 mm eller hål djupare än 1.5 gånger diametern på delen är svåra att investera gjutna

så, medan mycket noggrann och lätt reproducerbar, har Investeringsgjutning en hög kostnad och komplexa arbeten. Det finns också några delgeometrier som inte kan göras med denna typ av gjutning, så kontrollera egenskaperna hos din del för att se om den är kompatibel.

tillämpningar av Investeringsgjutning

Investeringsgjutning är en bra process om detaljer, reproducerbarhet och stora produktvolymer önskas. Även om det i allmänhet är dyrare än andra gjutningsprocesser som sandgjutning, är det överlägset den enklaste och snabbaste metoden att tillverka små, till synes omöjliga former (Läs mer om sandgjutning i vår artikel allt om sandgjutning). Det kan därför användas i valfritt antal applikationer, men är särskilt användbart inom flyg-och fordonssektorn, eftersom dessa marknader behöver stora volymer av invecklade delar som måste vara exakta. Kraftproduktion, olja och gas och skjutvapenapplikationer drar också stor nytta av Investeringsgjutning, eftersom de också kräver små men exakta delar.

mängden applikationer är effektivt obegränsad, så användningen av Investeringsgjutning kommer bara att öka med tiden. Tillverkare bör överväga investeringar gjutning en process om måttnoggrannhet och delar volym är viktiga specifikationer. Om dessa inte driver behov för projektet, eller om stora delar behövs, kanske det höga priset och komplexiteten för Investeringsgjutning inte lönar sig. Oavsett är investeringsgjutningsprocessen en gammal men mångsidig uppfinning som kommer att förbättra produktiviteten och tillförlitligheten i de flesta tillverkningsprocesser där den implementeras.

sammanfattning

denna artikel presenterade en kort översikt över investeringsgjutningsprocessen. För information om andra produkter, se våra ytterligare guider eller besök Thomas Supplier Discovery Platform för att hitta potentiella leveranskällor eller se detaljer om specifika produkter.