I modern högprecisionsindustritillverkning bestämmer dimensionsnoggrannheten och ytfinishen hos mekaniska komponenter direkt slutproduktens driftsstabilitet och livslängd. Att möta utmaningarna med komplexa geometriska strukturer och tuffa arbetsförhållanden är att välja rätt precisionsgjutprocess nyckeln till att säkerställa kvalitet i leveranskedjan.
precisionsinvesteringsgjutning har blivit det föredragna valet för högpresterande komplexa delar på grund av dess unika processflöde. Högprecisionsvaxmönster injiceras genom exakta metallformar, och ett fast formskal bildas efter flera beläggningar av eldfast slurry och torkning. Efter högtemperaturrostning har formskalet extremt hög termisk stabilitet och kemisk tröghet.
Denna process möjliggör Precisionsgjutningsdelar för att uppnå extremt höga dimensionella toleransklasser (vanligtvis CT4 till CT6 nivåer) utan omfattande postmekanisk bearbetning. Eftersom det inte finns någon skiljelinje i traditionell sandgjutning, eliminerar den effektivt dimensionsavvikelser orsakade av mögelfel. Ytråheten kan vanligtvis stabiliseras mellan Ra 1,6 mikrometer och Ra 6,3 mikrometer. Denna mycket integrerade formningsförmåga är den tekniska grunden för att uppnå högprecisionsgjutning .
Under smältnings- och hällprocesserna av precisionsgjutning av metall , porer, krymphåligheter och slagginslutningar är de främsta orsakerna till tidig utmattningsfel hos delar. Tillverkningsprocesser av hög standard använder vanligtvis vakuuminduktionssmältningsugnar eller ugnar med precisionsskyddatmosfär för att strikt kontrollera gasadsorption (som väte-, syre- och kväveinnehåll) under smältsteget.
För att få den täta inre struktur som krävs för högkvalitativ investeringsgjutning , måste konstruktionen av grindsystemet genomgå strikta termodynamiska och stelningssimuleringar. Genom att optimera stigrörets läge och tvärsnittsareaförhållandet för inloppet uppnås riktningsstelnande från långt till nära. Genom att använda den flytande metallens egenvikt eller det yttre trycket möjliggörs tillräcklig matning, vilket eliminerar mikrokrympningporositeten och säkerställer att intern oförstörande testning (såsom radiografisk testning RT, ultraljudstestning UT) uppfyller klass I- eller klass II-standarder.
För olika materialegenskaper, väggtjocklekskrav och produktionsvolymbehov utvärderar ingenjörskonstruktörer vanligtvis olika processer för exakta gjutningar . Följande tabell ger en jämförelse av tekniska kärnparametrar mellan investeringsgjutning och högtryckspressgjutning vid bearbetning av kolstål, legerat stål, rostfritt stål och icke-järnmetaller:
| Processparametrar / indikatorer | precisionsinvesteringsgjutning | pressgjutning med hög precision |
| Tillämpligt materialområde | Kolstål, legerat stål, rostfritt stål, superlegeringar, koppar-aluminiumlegeringar | Huvudsakligen begränsad till icke-järnmetaller såsom aluminiumlegeringar, zinklegeringar, magnesiumlegeringar |
| Dimensionell toleransgrad (ISO 8062) | CT4 - CT6 | CT3 - CT5 |
| Minsta ytjämnhet (Ra) | 1,6 mikrometer | 0,8 mikrometer |
| Minsta designad väggtjocklek | 0,15 cm eller mer (små delar kan nå 0,1 cm) | 0,05 cm eller mer |
| Maximal viktgräns för gjutgods | Kan nå hundratals kilo, brett användningsområde | Vanligtvis begränsat till inom dussintals kilo |
| Inre strukturdensitet | Extremt hög (kan förbättras ytterligare genom varm isostatisk pressning för att eliminera mikroporer) | Utsatt för mikroporer på grund av höghastighetsfyllning, tjocka delar får lätt krymphål |
| Komplex geometrisk hålformningsförmåga | Extremt stark (keramiska kärnor kan användas för att bilda komplexa inre håligheter) | Begränsad (begränsad av metallformens kärndragningsriktning) |
Som framgår av jämförelsetabellen ovan, när delmaterialet är järnhaltig metall såsom rostfritt stål eller kolstål, och det finns strikta krav på inre densitet, slitstyrka och draghållfasthet, är investeringsprocessen baserad på gravitation eller differentialtrycksgjutning det oundvikliga valet att tillhandahålla högprecisionsgjutning lösningar. För masstillverkade, tunnväggiga och geometriskt komplexa lättviktskomponenter av aluminium-zinklegering visar pressgjutningsprocessen sina geometriska formningsfördelar.
I pumpar, ventiler, vätskemaskineri och tunga transmissionssystem, exakta gjutningar möter ofta testet av högt tryck och växlande påfrestningar. Om ojämn termisk spänning genereras under gjutgodset, är det mycket sannolikt att mikrosprickor uppstår vid spänningskoncentrationer.
Att tillhandahålla hög standard precisionsgjutning av metall komponenter, är det nödvändigt att strikt kontrollera korngränssegregeringen av skadliga föroreningar såsom svavel och fosfor i legeringsformuleringen. Samtidigt kan kornstorleken för austenit eller ferrit kontrolleras inom specifikationsgränserna genom att lägga till kornförfinande ympmedel till formskalsformeln, eller implementera strikta värmebehandlingsprocesser såsom normalisering och härdning efter hällning. Den fina kornstrukturen förbättrar inte bara sträckgränsen avsevärt Precisionsgjutningsdelar , men förbättrar också dess slagseghet vid låg temperatur och undviker risken för plötsliga spröda frakturer.
Ett besvärligt problem som många ingenjörer står inför är att gjutdimensionerna är kvalificerade i ämnets tillstånd, men efter partiell precisionsbearbetning (såsom fräsytor eller borrhål) leder frigörandet av kvarvarande spänningar till att de totala geometriska toleranserna inte är toleranta.
Kontrollflödet av hög kvalitet högkvalitativ investeringsgjutning arrangerar en dedikerad avspänningsglödgningsprocess efter sandrensning och slipning. Genom att exakt styra uppvärmningshastigheten, hålltiden och ugnskylningskurvan frigörs den termiska spänningen och den strukturella spänningen som genereras under fastfasomvandlingen inuti gjutgodset. Detta säkerställer att varje precisionsinvesteringsgjutning komponent som levereras till produktionslinjen kan bibehålla extremt hög geometrisk dimensionell stabilitet under efterföljande bearbetning och långvarig service.