Investment Casting FAQs, AFS
Von Hank Harvey, Cast Tech Inc. Myerstown
Der Begriff „Anlage“ bezieht sich auf die keramischen Materialien, die die Gußteile machen werden verwendet, um zu bauen ist eine hohle Schale, in die geschmolzenes Metall gegossen. Dieser Begriff wird von den festen Formverfahren abgeleitet, wo ein gipsartiges Material gegossen wird, oder investiert, in einen Behälter, der einen gruppierte Baum von kleinen Kunststoffmustern enthält, die auf das Gießen identisch hergestellt werden. Nachdem der Gips ausgehärtet ist, werden die Einweg-Muster ausgebrannt einen Hohlraum zu verlassen, in denen das Metall gegossen wird.
Das gleiche Verfahren wird im Feingussverfahren (auch als Wachsausschmelzverfahren bekannt) verwendet. Wachs wird in eine Aluminium-Form eingespritzt, ein Muster zu erzeugen, das eine exakte Kopie des Teils hergestellt werden soll. Das Verfahren ist ähnlich wie Druckguß, aber mit Wachs anstelle von geschmolzenem Metall verwendet.
Für jeden Feinguss hergestellt wird, muss ein Wachsmodell erstellt werden. Diese Muster dann in Clustern um einen beschichteten Anguss montiert sind, um die Gussstruktur zu erstellen, die immer wieder in eine gerührte vat aus Keramik eingetaucht wird, und trocknen gelassen. Nach einer Schalendicke von etwa 0,375 in. (9,525 mm) ausgebildet wurde, werden die Formen entweder durch Flash-Brennen bei hohen Wärme [1,400F (760C)] oder Autoklavierung (Druck und Dampf), und das Wachs wird abgelassen und recycelter entwachst wieder in den Prozess. Die hohlen Keramikschalen werden dann 800-2,000F (427-1,093C) vorerhitzt je nach Legierung gegossen werden, und das geschmolzene Metall wird sofort in die heiße Schale gegossen. Das Gießverfahren wird entweder durch die Schwerkraft-Gießen oder Vakuummethoden (Schwerkraft oder gegen die Schwerkraft) durchgeführt.
Nach dem Abkühlen wird die Keramik in Schwingung versetzt und die Metallteile gestrahlt und verworfen wird. Die gegossenen Bauteile werden der Baum und führen durch Reinigung / Veredelungsverfahren abgebrochen, die mit denen der anderen Gießverfahren ähnlich sind, wie beispielsweise abgeschnitten, Schleifen, Wärmebehandlung, Richten und Strahlen.
Welche Legierungen gegossen werden kann?
Generell sind alle Eisen- und Nichteisenmaterialien können Feinguss sein. Für Eisenwerkstoffe, Kohlenstoff, Werkzeug und legiertem Stahl zusammen mit den 300, 400, 15-5PH und 17-4PH Edelstahl-Legierungen sind am häufigsten gegossen. Auch hat der Anstieg in Sphäroguss Nachfrage die Verwendung des Metalls für den Feinguss erhöht. Für Bunt Anwendungen, die meisten Aluminium, Magnesium, Kupfer-Basis und andere Nichteisen-Materialien kann mit Aluminium als eine der häufigsten gegossen werden.
Wie bei jedem Gießvorgang, Legierungen Feinguss werden kann für einen Kunden in Abhängigkeit von den Materialien an der Metallgußprozesses Anlage speziell hergestellt. Aber im Gegensatz zu anderen Verfahren können die Keramikformen in Feinguss zu mehr als 1,500F (816C) gebracht werden, so dass ihre Festigkeit zu erhöhen. Dies ermöglicht eine Hochtemperatur ergießt. Duktiles Eisen und Stahl gießen im 2,600-2,900F (1,427-1,593C) -Bereich und Monel gießen an mehr als 3,100F (1,704C). Diese Temperaturen stellen die effektivste Verfahren Gießen und für glattere Kühlmethoden ermöglichen, wenn in der Keramik-Schale gegossen.
Was sind die Größenbeschränkungen von Feinguss-Komponenten?
Feinguss kann in allen Legierungen von einem Bruchteil einer Unze hergestellt werden, Zahnspangen, um mehr als 1.000 lbs. (453,6 kg) bei komplexen Flugzeugmotorteilen. Kleinere Bauteile können auf Hunderte pro Baum gegossen werden, während schwerere Gussteile oft mit einem einzelnen Baum erzeugt werden. Die Gewichtsgrenze eines Feinguss hängt von der Form Umschlagsgerät in der Gießanlage. Die Mehrheit der US-Einrichtungen Gussteile bis zu 20 lbs. (9,07 kg). viele inländischen Einrichtungen erhöhen jedoch ihre Fähigkeit, größere Teile zu gießen und Komponenten in dem 20-120-lb. (9,07 bis 54,43 kg-Bereich) wird immer häufiger.
Ein Verhältnis häufig bei der Gestaltung für den Feinguss verwendet 3: 1-für jeden 1-lb. (0,45 kg) des Gießens sollte es 3 lbs sein. (1,36 kg) auf den Baum, abhängig von der erforderlichen Ausbeute und der Größe der Komponente. Der Baum sollte immer deutlich größer als die Komponente, und das Verhältnis stellt sicher, dass während der Gieß- und Erstarrungsprozesse, das Gas und schrumpft in dem Baum am Ende, nicht das Casting.
Was Maßtoleranzen im Gusszustand kann erreicht werden?
Typischerweise wird eine lineare Toleranz von ± 0,005 in / in (0,127 mm / in.) Ist Standard für Feingussteile (Tabelle 1). Wenn zum Beispiel ein 1-ft. Komponente wurde gegossen, würde es wahrscheinlich eine Toleranz von ± 0,06 in. (1,52 mm). Dies würde variiert je nach Größe und Komplexität des Teils. Post-Gießverfahren, wie Richten oder Prägen, oft für engere Toleranzen lassen auf einigen speziellen Abmessungen beibehalten werden.
Tabelle 1. Normal und Premium-Linear Toleranzen für Feinguss
Durch die Zusammenarbeit mit einem Feinguss Firma Engineering-Mitarbeiter, Konstrukteure können eine Investmentguss produzieren für eine Teilzeichnung, die die bisherigen Bearbeitungsanforderungen reduziert im wesentlichen beseitigt oder vollständig eine akzeptable Komponente zu erzeugen.
Welche Art von Oberflächengüten produziert werden?
Da der keramische Schale um glatte Muster durch Injizieren von Wachs in einem polierten Aluminiumdruck hergestellten zusammengebaut ist, ist der letzte Guss Finish ausgezeichnet. A 125 Feinstbearbeitung ist Standard und noch feinere Oberflächen (63 oder 32) an Bord von Flugzeugen Motorgussteilen sind keine Seltenheit. Die Größe der Strahlpartikel verwendet auch Faktoren in die endgültige Oberflächenfinish.
Einzelne Metallgußprozesses Einrichtungen haben ihre eigenen Standards für Oberflächenfehler und Facility-Mitarbeiter und Konstrukteuren / Kunden werden diese Fähigkeiten diskutieren, bevor das Werkzeug, um freigegeben wird. Bestimmte Standards sind abhängig von einer Komponente Endverwendung und letzten kosmetischen Eigenschaften.
Investment Castings teuer?
Ferner Feinguss muß Verjüngung nicht um die Komponenten zu entfernen, weil die Keramikschalen, die Teil geknackt weg sind. Dies kann Gussteile mit 90-Grad-Winkel ermöglichen ohne Schrumpf Build enthalten und ohne zusätzliche Bearbeitung dieser Winkel zu erhalten, ausgelegt werden.
Wie viele Teile sind erforderlich, um Investment Casting Practical zu machen?
Diese Zahl hängt davon ab, wie viele Casting läuft auftreten. Wenn es eine Laufgröße von 50 ist, die 10-mal pro Jahr produziert werden, werden die Werkzeugkosten für die Wachsmodelle wahrscheinlich auch nach dem 10. Lauf ausgezahlt werden. Ferner müssen keine zusätzlichen Reparaturen am Werkzeug vorgenommen werden, da Wachs trägt wenig Verschleiß Defekte an das Werkzeugmaterial zu verursachen. Im Allgemeinen Maschine Werkzeugmacher sagen, dass der logische Teil ist ein Werkzeug mindestens 25 Abgüsse zu tilgen zählen. Sobald ein Werkzeug gekauft wird, braucht es wahrscheinlich nur ein oder zwei Stücke zu einer Zeit, für Ersatz.
Es gibt eine Reihe von Investitionsgussanlagen, vor allem in der Automobilindustrie, die mehr als 100.000 Teile pro Monat produzieren. Die hohen Teilenummern sind davon abhängig, wie viel eine Metallgußprozesses Anlage ist bereit, seine Kapazität zu erweitern so hohe Mengen zu produzieren. Für Standardaufträge, produzierte der größte Teil des Feingusses fällt in dem Bereich von 100-10.000 Stück pro Jahr.
Welche Werkzeuge und Muster Ausrüstung ist notwendig?
Schnelle Prototypen (RP) einschließlich Stereolithographie (SLA) Modellen, können ebenfalls verwendet werden. Die RP-Modelle können in Stunden und nehmen auf die genaue Form eines Teils erstellt werden. Der RP Teile können dann in Keramikaufschlämmung und ausgebrannt beschichtet werden, so dass für einen Hohlraum, einen Prototyp Feingusskomponente zu erhalten. Wenn das Gußstück größer als der Bauraums ist, können mehrere RP Teile hergestellt werden, zusammengebaut in einem Teil gegossen und die endgültige Prototypkomponente zu erzielen. RP Teile zu verwenden ist nicht ideal für hohe Produktion, sondern kann ein Design-Team helfen, einen Teil für die Richtigkeit und Form, Passform und Funktion vor dem Absenden eines Werkzeug, um zu untersuchen.
Gibt es Porösität und / oder Schrumpfungsfehler mit Feinguss?
Dies hängt davon ab, wie gut eine Metallgußprozesses Anlage entgast eine Schmelze und wie schnell die Teile erstarren. Wie bereits erwähnt, wird ein ordnungsgemäß aufgebaut Baum erlauben Porositäten in den Baum eingefangen werden, nicht das Gießen, und eine Hochwärmekeramikschale ermöglicht eine bessere Kühlung. Auch Vakuum-Feingussteile zu befreien, das geschmolzene Metall der Begasung Defekte wie Luft eliminiert wird. Feinguss sind für viele kritische Anwendungen verwendet, die Röntgen erfordern und müssen bestimmte Kriterien erfüllen Solidität. Die Integrität eines Feinguss können Teile durch andere Verfahren hergestellt weit überlegen sein.
Was sind die typischen Laufzeiten?
Wie die meisten Gießprozesse, Durchlaufzeiten mit Feinguss variieren aufgrund der Komplexität und Gießanlage Kapazität zu trennen. Im Allgemeinen 6-8 Wochen sind typisch für Werkzeug- und Probeabgüsse und 8-10 Wochen für die Produktion. Sobald ein Wachsmodell erstellt wird, kann eine Komponente in sieben Tagen hergestellt werden; ein Großteil dieser Zeit wird mit der Beschichtung und Trocknung der Keramikaufschlämmung verbracht. Mehrere Investmentgussanlagen haben schnell trocknend Möglichkeiten für keramische Formen Teile in 24 Stunden zu produzieren. Zusätzlich kann durch RP-Verfahren verwendet wird, entwickelt Gussmetallkomponenten können nur wenige Tage nach der Annahme eines endgültigen CAD-Modell geliefert werden. AFS # 65279;