Wat is investeringscasting?

Een inleiding tot het proces van het gieten van investeringen

Investeringsgieten, ook wel precisiegieten of verloren-wasgieten genoemd, is een productieproces waarbij een waspatroon wordt gebruikt om een ​​wegwerpbare keramische mal te vormen. Er wordt een waspatroon gemaakt in de exacte vorm van het te gieten voorwerp. Dit patroon is gecoat met een vuurvast keramisch materiaal. Zodra het keramische materiaal is uitgehard, wordt het ondersteboven gekeerd en verwarmd totdat de was smelt en eruit loopt. De geharde keramische schaal wordt een vervangbare investeringsvorm. Gesmolten metaal wordt in de mal gegoten en afgekoeld. Het metalen gietstuk wordt dan uit de gebruikte mal gebroken.

De term investeringsgieten is afgeleid van het proces van het "investeren" (omringen) van een patroon met vuurvaste materialen. Investeringsgieten wordt vaak gekozen boven andere gietmethoden omdat de resulterende gietstukken fijne details en uitstekende as-cast oppervlakteafwerkingen bieden. Ze kunnen ook worden gegoten met dunne wanden en complexe interne doorgangen. In tegenstelling tot zandgieten, vereist het gieten van investeringen geen diepgang.

Deze proceskwaliteiten kunnen gietstukken in de vorm van een netvorm of bijna netvorm opleveren, wat klanten aanzienlijke kostenbesparingen oplevert op het gebied van materiaal, arbeid en bewerking. Het kan gebruik maken van de meest voorkomende metalen, waaronder aluminium, brons, magnesium, koolstofstaal en roestvrij staal. Onderdelen vervaardigd met investeringsgietwerk zijn onder meer turbinebladen, medische apparatuur, vuurwapencomponenten, tandwielen, sieraden, golfclubkoppen en vele andere machinecomponenten met een complexe geometrie.

Het proces voor het gieten van investeringen

Het investeringsgietproces bestaat uit verschillende stappen:constructie van metalen matrijs, productie van waspatroon, maken van keramische mallen, gieten, stollen, uitschudden en opruimen.

1. Metalen matrijsconstructie

Het waspatroon en de keramische mal worden vernietigd tijdens het investeringsgietproces, dus elk gietstuk vereist een nieuw waspatroon. Tenzij investeringsgieten wordt gebruikt om een ​​zeer klein volume te produceren (zoals gebruikelijk is voor artistiek werk of originele sieraden), is een mal of matrijs nodig om de waspatronen te vervaardigen.

De grootte van de master-dobbelsteen moet zorgvuldig worden berekend; er moet rekening worden gehouden met de verwachte krimp van het waspatroon, de verwachte krimp van het keramische materiaal dat over het waspatroon is aangebracht en de verwachte krimp van het metalen gietstuk zelf.

2. Productie van waspatronen

Het aantal waspatronen is altijd gelijk aan het aantal te vervaardigen gietstukken; elke individuele casting vereist een nieuw waspatroon.

Hete was wordt in de mal of matrijs geïnjecteerd en laat stollen. Er kunnen kernen nodig zijn om interne functies te vormen. Het resulterende waspatroon is een exacte replica van het te produceren onderdeel. De methode is vergelijkbaar met spuitgieten, maar met was in plaats van gesmolten metaal.

3. Vorm maken

Een poortsysteem (sprue, runner bars en risers) is bevestigd aan de wasvorm. Voor kleinere gietstukken worden verschillende waspatronen bevestigd aan een centraal wasgatsysteem om een ​​boomachtig geheel te vormen. Een schenkbeker, meestal bevestigd aan het uiteinde van de runnerbars, dient om gesmolten metaal in de mal te brengen.

De geassembleerde "patroonboom" wordt ondergedompeld in een suspensie van fijnkorrelig silica. Het wordt herhaaldelijk ondergedompeld en bij elke onderdompeling bedekt met steeds meer vuurvaste slurry. Zodra de vuurvaste coating de gewenste dikte heeft bereikt, mag deze drogen en uitharden; de gedroogde coating vormt een keramische schil rond de patronen en het poortsysteem.

De dikte van de keramische schaal hangt af van de grootte en het gewicht van het te gieten onderdeel en de giettemperatuur van het te gieten metaal. De gemiddelde wanddikte is ongeveer 0,375 inch (9,525 mm). De geharde keramische mal wordt ondersteboven gekeerd, in een oven geplaatst en verwarmd totdat de was smelt en wegvloeit. Het resultaat is een holle keramische schaal.

4. Gieten

De keramische mal wordt verwarmd tot ongeveer 1000 – 2000°F (550 – 1100°C). Het verhittingsproces versterkt de mal verder, verwijdert alle overgebleven was of verontreinigingen en verdampt water uit het malmateriaal.

Gesmolten metaal wordt in de vorm gegoten terwijl deze nog heet is - vloeibaar metaal stroomt in de schenkbeker, door het centrale poortsysteem en in elke vormholte in de boom. Door de voorverwarmde mal kan het metaal gemakkelijk door dunne, gedetailleerde secties stromen. Het creëert ook een gietstuk met verbeterde maatnauwkeurigheid, omdat de mal en het gietstuk samen zullen afkoelen en krimpen.

5. Koeling

Nadat de mal is gegoten, koelt het metaal af en stolt het. De tijd die een mal nodig heeft om af te koelen tot een vaste toestand, hangt af van het materiaal dat is gegoten en de dikte van het gietstuk dat wordt gemaakt.

6. Shake-out

Zodra het gietstuk stolt, breken de keramische mallen af ​​en kan het gietstuk worden verwijderd. De keramische mal wordt meestal handmatig of door waterstralen gebroken. Eenmaal verwijderd, worden de afzonderlijke gietstukken gescheiden van hun poortsysteemboom door middel van handmatig inslaan, zagen, snijden, verbranden of door koud breken met vloeibare stikstof.

7. Afwerking

Nabewerkingen zoals slijpen of zandstralen worden vaak gebruikt om het onderdeel bij de poorten glad te maken en onvolkomenheden te verwijderen. Afhankelijk van het metaal waaruit het gietstuk is gegoten, kan een warmtebehandeling worden toegepast om het laatste onderdeel te verharden.

Wanneer investeringscasting gebruiken

Vanwege de complexiteit en arbeidsvereisten is het gieten van investeringen een relatief duur proces, maar de voordelen wegen vaak op tegen de kosten. Vrijwel elk metaal kan worden gegoten. Onderdelen vervaardigd door middel van gieten zijn normaal gesproken klein, maar het proces kan effectief worden gebruikt voor onderdelen met een gewicht van 75 lbs of meer.

Investeringsgieten is in staat om complexe onderdelen te produceren met uitstekende as-cast oppervlakteafwerkingen. Bij investeringsgietstukken hoeft geen tapsheid ingebouwd te zijn om de componenten uit hun mallen te verwijderen, omdat de keramische schalen bij afkoeling van het onderdeel loskomen. Met deze productiefunctie kunnen gietstukken met hoeken van 90 graden worden ontworpen zonder ingebouwde krimptoeslag en zonder dat er extra bewerkingen nodig zijn om die hoeken te verkrijgen.

Het investeringsgietproces creëert onderdelen met een superieure maatnauwkeurigheid; netvormige onderdelen zijn gemakkelijk haalbaar en afgewerkte vormen worden vaak geproduceerd zonder secundaire bewerking. Elke unieke gietrun vereist een nieuwe matrijs om waspatronen te produceren. Gereedschap voor het gieten van investeringen kan behoorlijk duur zijn; afhankelijk van de complexiteit kunnen de gereedschapskosten tussen de $ 1000 en $ 10.000 lopen.

Voor bestellingen met een hoog volume maken de tijd en arbeid die bespaard wordt door het elimineren of verminderen van secundaire bewerkingen gemakkelijk de kosten van nieuw gereedschap goed. Kleine gietruns zullen de investering minder goed maken. Over het algemeen is investeringsgieten een logische keuze voor een oplage van 25 onderdelen of meer.

Het duurt meestal 7 dagen om van een nieuw waspatroon naar een volledig gietstuk te gaan; het grootste deel van die tijd wordt in beslag genomen door het maken en drogen van de keramische schaalvorm. Sommige gieterijen hebben sneldrogende mogelijkheden om gietstukken sneller te produceren. De tijd- en arbeidsintensieve aard van het gieten van investeringen heeft niet alleen invloed op de kosten. Gieterijen hebben beperkte apparatuur en productiecapaciteit, dus langere doorlooptijden voor investeringsgieten zijn gebruikelijk.

Castingservices op maat

Reliance Foundry werkt samen met klanten om het patroon en de vormmethode voor elk op maat gemaakt gietstuk te ontwerpen. Vraag een offerte aan voor meer informatie over hoe onze castingservice kan voldoen aan uw projectvereisten.