Wat is het vacuümgietproces voor investeringen?

Vacuüm-investeringsgieten levert metalen onderdelen van extreem hoge kwaliteit met fijne details en een uitstekende oppervlakteafwerking. Het is ook complexer dan conventioneel investeringsgieten en vereist geavanceerde smelt- en vormvulapparatuur. Als gevolg hiervan is het gereserveerd voor gietstukken die een zeer hoge mate van structurele integriteit nodig hebben en waar defecten duur zijn.

Waarom vacuüm gebruiken?

Vloeibaar metaal heeft de neiging om te "karnen" als het in een mal stroomt. Deze turbulentie leidt tot twee soorten defecten:oxiden en porositeit.

Oxiden worden gevormd wanneer metaalatomen zich binden met zuurstof. Dit gebeurt bij de metaal-lucht waar het een oxidelaag vormt. Op sommige metalen, zoals aluminium, is oxidatie van het oppervlak gunstig omdat het een corrosiebestendige laag creëert. Het is echter een probleem tijdens het casten.

Dit komt omdat, terwijl het vloeibare metaal karnt, zich oxiden vormen op het oppervlak en worden opgenomen in het lichaam van het gegoten onderdeel. Zodra het metaal stolt, vormen deze discontinuïteiten zwakke plekken.

Porositeit is de vorming van bellen in het lichaam van het metaal. Net als oxiden verminderen deze de sterkte, vooral in gebieden met veel spanning wanneer ze worden blootgesteld door machinale bewerking.

Een manier om turbulentie, oxidatie en porositeit tot een minimum te beperken, is door langzaam vanaf de onderkant van de mal te vullen. De meeste gietbedrijven proberen dit te doen, maar de beperkingen van het ontwerp van onderdelen en de cyclustijd beperken vaak wat mogelijk is. Een andere methode is om lucht uit de mal te halen voordat het metaal naar binnen stroomt.

Het vacuümgietproces voor investeringen

Investeringsgieten wordt gebruikt om complexe metalen onderdelen te maken die weinig secundaire bewerking nodig hebben. De mal wordt gevormd door een waspatroon te coaten met een keramische slurry. Nadat de suspensie is opgedroogd tot een harde schaal, wordt de was gesmolten om een ​​holte achter te laten die het metaal kan vullen.

Bij vacuümgieten wordt de mal op dezelfde manier gemaakt, maar dan wordt lucht uit de malholte gepompt, voordat deze met metaal wordt gevuld. Omdat het doel is om te voorkomen dat het vloeibare metaal gaat oxideren, worden ze tijdens het smelten en gieten beide onder vacuüm gedaan. Dit gebeurt in een vacuüm inductiesmeltmachine (VIM).

In één VIM-configuratie bestaat de machine uit twee verticaal opgestelde kamers. Een andere VIM-configuratie bevat een efficiënt horizontaal vacuüminductiesysteem met drie kamers. De verticale configuratie met twee kamers heeft een bovenste kamer en een onderste kamer die onder vacuüm staan. De keramische investeringsgietschaal wordt in de onderste kamer geplaatst en vervolgens naar een laag micronniveau gepompt. Vervolgens wordt een isolatieklep geopend en wordt de mal omhoog gebracht in een positie, dicht bij de smeltkroes, om te worden gegoten. Eenmaal vol, met metaal, wordt de schaal uit de vormvacuümkamer verwijderd. Wanneer het stollen voltooid is, wordt het keramiek afgebroken om de gegoten delen te onthullen. Het horizontale VIM-systeem met drie kamers heeft isolatiekleppen die zorgen voor consistentie op het vacuümniveau tussen kamers. De efficiëntie wordt verhoogd door het aanstampen en smelten van de smeltkroes, een integraal onderdeel van de gietcyclus, wat zorgt voor meer smelten/meer gestorte ponden per uur met behoud van hoge vacuümniveaus en superieure gietkwaliteit.

In een variatie van dit proces kan de kroeskamer onder druk worden gezet. (Het gebruik van een inert gas voorkomt oxidatie.) De druk verhoogt de vulsnelheid van de mal en zorgt ervoor dat elk deel van de malholte wordt gevuld.

Voordelen van vacuümgieten

Het belangrijkste voordeel van dit proces is de vrijwel totale eliminatie van oxidatie- en porositeitsdefecten en gebreken in het gegoten onderdeel. (Alleen "in de buurt" omdat het onmogelijk is om elk molecuul zuurstof uit de mal te halen.) Bovendien voorkomt het niet-vullen veroorzaakt door luchtbellen.

Andere voordelen zijn dat het proces zeer fijne kenmerken en uitzonderlijk dunwandige secties kan vormen, omdat het vacuüm ervoor zorgt dat de holte volledig wordt gevuld. Bovendien is de oppervlaktekwaliteit uitstekend.

Metalen voor het gieten van vacuüminvesteringen

Elk metaal dat geschikt is voor investeringsgieten kan onder vacuüm worden verwerkt. Het proces wordt echter meestal gebruikt met nikkel, op kobalt gebaseerde superlegeringen en titaniumlegeringen, omdat deze metalen een uitzonderlijk hoge affiniteit voor zuurstof hebben en gemakkelijk oxiden vormen. Bovendien maakt de hoge waarde van deze metalen en hun gebruik in complexe, hoogwaardige producten het gunstig om schroot te minimaliseren.

Moet u gebruik maken van vacuüm-investeringsgietwerk?

Door vacuüm te trekken op vormgereedschap voordat metaal wordt gegoten, wordt voorkomen dat lucht defecten veroorzaakt in het lichaam van een gietstuk. In combinatie met investeringsgieten maakt deze techniek de productie mogelijk van onderdelen van hoge kwaliteit die geschikt zijn voor toepassingen met hoge belasting en hoge spanning. Proceseconomie maakt het gieten van vacuüminvesteringen vooral aantrekkelijk voor hoogwaardige metalen zoals nikkel, superlegeringen op kobaltbasis en titaniumlegeringen.

Impro-gietspecialisten kunnen u helpen beslissen of vacuümgieten geschikt is voor de onderdelen die u maakt. Neem contact met ons op om die discussie te starten.