FAQ Castings d'investissement, AFS
Par Hank Harvey, Tech Cast Inc. Myerstown, Pennsylvanie
Le terme « investissement » fait référence aux matériaux céramiques qui sont utilisés pour construire une coquille creuse dans laquelle on verse le métal en fusion pour faire les pièces moulées. Ce terme est dérivé du processus de moulage solide où un matériau de type plâtre est coulé ou investi, dans un récipient qui contient un arbre en cluster de petits motifs en plastique qui sont identiques à la pièce coulée produite. Après que le plâtre a durci, les modèles jetables sont brûlés en laissant une cavité creuse dans laquelle le métal est coulé.
La même méthode est utilisée dans le procédé de moulage de précision (aussi connu comme le procédé de la cire perdue). La cire est injectée dans une matrice d'aluminium pour produire un motif qui est une réplique exacte de la pièce à réaliser. La méthode est similaire à la coulée sous pression, mais avec de la cire utilisée à la place de métal fondu.
Pour chaque coulée d'investissement à réaliser, un modèle en cire doit être créé. Ces modèles sont ensuite assemblés en grappes autour d'un trou de coulée revêtu pour créer l'arborescence de coulée, qui est plusieurs fois plongé dans une cuve agitée de céramique, et on laisse sécher. Après une épaisseur de coquille d'environ 0,375 in. (9,525 mm) a été formé, les moules sont déparaffinées soit par déclenchement du flash à haute température [1,400F (760C)] ou passage à l'autoclave (pression et de la vapeur), et la cire est essoré et recyclés dans le processus. Les coquilles creuses puis en céramique sont préchauffés à 800-2,000F (427-1,093C) en fonction de l'alliage à être coulé, et le métal fondu est coulé immédiatement dans la coquille chaude. Le procédé de coulée ou l'autre est effectué par gravité d'écoulement ou des procédés sous vide (gravité ou contre-gravité).
Après refroidissement, la céramique est soumis à des vibrations et a décollé les pièces métalliques et mise au rebut. Les pièces moulées sont rompues l'arbre et passent par des processus de nettoyage / de finition, qui sont similaires à ceux des autres procédés de coulée, tel que coupé, le meulage, le traitement thermique, le défrisage et sablage.
Qu'est-ce que les alliages Coulables?
En général, tous les matériaux ferreux et non ferreux peuvent être coulés d'investissement. Pour les matériaux ferreux, le carbone, l'outil et les aciers alliés ainsi que le 300, 400, 15-5PH et 17-4PH alliages d'acier inoxydable sont plus couramment répandu. En outre, la hausse de la demande de coulée en fonte ductile a augmenté l'utilisation du métal pour la coulée d'investissement. Pour les applications non ferreux, plus l'aluminium, du magnésium, à base de cuivre et d'autres matériaux non ferreux peut être moulé, avec de l'aluminium comme l'un des plus courants.
Comme pour tout procédé de coulée, les alliages de coulée d'investissement peuvent être spécialement conçus pour un client en fonction des matériaux à l'usine de fonderie des métaux. Mais contrairement à d'autres procédés, les moules en céramique dans le moulage de précision peuvent être amenés à plus de 1,500F (816C), augmentant ainsi leur force. Cela permet de coulages à haute température. La fonte ductile et en acier pour dans la gamme 2,600-2,900F (de 1,427-1,593C) et monels verser à plus de 3,100F (1,704C). Ces températures procédures de coulée assurent les plus efficaces et permettent des méthodes de refroidissement plus lisse lorsqu'il est coulé dans la coquille en céramique.
Quelles sont les limites de taille des composants Cast investissement?
moulages d'investissement peuvent être produits dans tous les alliages à partir d'une fraction d'une once, pour appareils dentaires, plus de 1000 livres. (453,6 kg) pour des pièces complexes de moteurs d'avions. composants plus petits peuvent être coulés à des centaines par arbre, alors que des pièces moulées plus lourdes sont souvent produites avec un arbre individuel. La limite de poids d'un moulage de précision dépend de l'équipement de manutention de moule au niveau de l'installation de coulée. La majorité des installations américaines fonte des pièces jusqu'à 20 livres. (9,07 kg). Cependant, de nombreuses installations domestiques augmentent leur capacité de verser des pièces plus grandes et des composants dans le 20-120-lb. (9,07 à 54,43 kg) gamme sont de plus en commun.
Un ratio souvent utilisé dans la conception pour la coulée d'investissement est de 3: 1 pour chaque 1-lb. (0,45 kg) de coulée, il devrait y avoir 3 livres. (1,36 kg) à l'arbre, en fonction du rendement nécessaire et la taille du composant. L'arbre doit être toujours nettement plus grande que le composant, et le rapport en sorte que pendant le processus de coulée et de solidification, le gaz et le rétrécissement se retrouveront dans l'arbre, et non pas la coulée.
Qu'est-ce CAST-dimensions peut être Tolerances Atteint?
Typiquement, une tolérance de ± linéaire 0,005 in / in (0,127 mm / in.) Est standard pour les pièces moulées de placement (tableau 1). Par exemple, si un 1 pi. composants ont été exprimés, il aurait probablement une tolérance de ± 0,06. (1,52 mm). Cela varie en fonction de la taille et de la complexité de la pièce. procédures post-moulage, comme le défrisage ou matriçage, permettent souvent des tolérances plus strictes à maintenir sur plusieurs dimensions spécifiques.
Tableau 1. Tolérances linéaires normales et Premium pour Castings investissement
En travaillant avec un personnel d'ingénierie de l'entreprise de moulage de précision, les ingénieurs de conception peuvent produire une coulée d'investissement dessin pour une partie qui réduit sensiblement ou élimine complètement les exigences d'usinage précédentes pour produire un composant acceptable.
Quel type de Traitement de surface sont produits?
Parce que la coquille en céramique est assemblé autour des modèles lisses produites par injection de cire dans un moule en aluminium poli, la finition finale de coulée est excellente. A 125 microfini est standard et encore plus fines finitions (63 ou 32) ne sont pas rares sur les pièces moulées de moteurs d'avions. La taille des particules de grenaille utilisées également des facteurs dans la finition de surface finale.
installations individuelles ont leurs fonderie des métaux propres normes pour les imperfections de surface, et le personnel des installations et des ingénieurs de conception / clients discuteront ces capacités avant que l'ordre d'outillage est libéré. Certaines normes dépendent de l'utilisation finale et finale caractéristiques esthétiques d'un composant.
Sont Castings d'investissement coûteux?
En outre, les moulages de ne pas besoin de cône pour éliminer les composants parce que les coquilles en céramique sont décalotter la partie. Cela peut permettre à des pièces moulées avec des angles de 90 degrés à être conçus sans construction rétractable inclus et aucun usinage supplémentaire pour obtenir ces angles.
Combien de pièces sont nécessaires pour Castings d'investissement pratique?
Ce nombre dépend du nombre de pistes de coulée se produiront. S'il y a une taille de course de 50 qui sera produit 10 fois par an, les coûts d'outillage pour les modèles de cire seront probablement bien payé après le 10 terme. En outre, aucune des réparations supplémentaires doivent être apportées à l'outil parce que la cire ne contribue guère à causer des défauts d'usure du matériau d'outil. En général, la machine outilleurs dire que la partie logique compte pour rembourser un outil est au moins 25 pièces moulées. Une fois qu'un outil est acheté, il a probablement besoin de seulement un ou deux morceaux à la fois pour les remplacements.
Il y a un certain nombre d'installations de coulée d'investissement, principalement dans l'industrie automobile, qui produisent plus de 100.000 pièces par mois. Le nombre élevé de pièces dépendent de la quantité d'une installation de fonderie des métaux est prêt à étendre sa capacité à produire de tels volumes élevés. Pour les commandes standards, la majeure partie des pièces moulées d'investissement produit chute dans la gamme de 100-10,000 pièces par an.
Quel équipement et outillage modèle est-il nécessaire?
Les prototypes rapides (RP), y compris les modèles stéréolithographie (SLA), peuvent également être utilisés. Les modèles RP peuvent être créés en heures et prennent la forme exacte d'une partie. Les parties de RP peuvent ensuite être enrobés en suspension céramique et brûlés pour permettre une cavité creuse pour obtenir un composant de moulage de prototype. Si la coulée est plus grande que l'enveloppe de construction, peuvent être effectués plusieurs parties RP, assemblés en une pièce et moulé pour obtenir le composant de prototype final. L'utilisation de pièces de RP n'est pas idéal pour une production élevée, mais peut aider une équipe de conception d'examiner une partie pour la précision et la forme, l'ajustement et la fonction avant de soumettre un ordre d'outil.
Y at-il des défauts Porosité et / rétrécissements avec l'investissement Castings?
Cela dépend de la façon dont une installation de fonderie des métaux dégaze une masse en fusion et à quelle vitesse les pièces solidifient. Comme mentionné précédemment, un arbre bien construit permettra porosités d'être pris au piège dans l'arbre, et non la coulée, et une coque en céramique à haute température permet un meilleur refroidissement. En outre, les composants moulés sous vide investissement débarrasser le métal fondu de défauts de gazage que l'air est éliminé. pièces moulées d'investissement sont utilisés pour de nombreuses applications critiques qui nécessitent des rayons X et doivent répondre à des critères précis de solidité. L'intégrité d'une coulée d'investissement peut être bien supérieur aux pièces produites par d'autres méthodes.
Quels sont les délais de livraison typiques?
Comme la plupart des processus de coulée, avec délais de livraison varient d'investissement coulée en raison de la complexité et de la coulée partiel capacité usine. En général 6-8 semaines est typique pour les pièces moulées d'outillage et de l'échantillon et 8-10 semaines pour la production. Une fois que se crée un modèle en cire, un composant peut être produit en sept jours; une grande partie de ce temps est passé avec le revêtement et le séchage de la suspension céramique. Plusieurs installations de coulée d'investissement ont des capacités de séchage rapide pour moules en céramique pour produire des pièces en 24 heures. En outre, en utilisant des procédés RP, les composants métalliques exprimés par génie peuvent être livrés quelques jours seulement après l'acceptation d'un modèle final de CAO. AFS # 65279;