Кіріспе

Өнердегі жоғалған балауыз құюға негізделген өнеркәсіптік процесс Инвестициялық құю - жоғалған балауыз құюға негізделген өнеркәсіптік процесс, бұл ең көне металл құю әдістерінің бірі. "Жоғалған балауызды құю" термині қазіргі заманғы инвестициялық құю процестеріне де қатысты болуы мүмкін. Инвестициялық құю соңғы 5000 жыл бойы әртүрлі формада қолданылған. Алғашқы кезде ара шамы құю процесінде қажетті үлгілерді қалыптастыру үшін пайдаланылған. Қазіргі кезде үлгілер жасау үшін көбірек дамыған балауыздар, отқа төзімді материалдар мен арнайы қорытпалар қолданылады. Инвестициялық құю әр түрлі металдар мен жоғары өнімділіктегі қорытпаларда бөлшектерді дәлдікпен, қайталанумен, көпжақтылығымен және бүтіндігімен өндіру қабілеті үшін бағаланады. Қатты шикізаттық үлгілер қалып жасау кезінде кездесетін күштерге төтеп беруі керек. Инвестициялық құюда қолданылатын балауыздың көп бөлігі қайта өңделіп, қайта пайдаланылуы мүмкін. Жоғалған көбікпен құю - бұл өндірістегі кейбір қадамдарды жоятын инвестиция құюдың заманауи түрі. Инвестициялық құю осылай аталады, өйткені процесс қалыпты жасау үшін үлгіні отқа төзімді материалмен қоршайды (айналастырады), ал құймаға еріген зат құйылады. Құюға болатын материалдар: тот баспайтын болат қорытпалары, мыс, алюминий, көміртекті болат және шыны. Қатты қалыптың ішіндегі қуыс біршама үлкен, бірақ басқа жағынан қажетті бөліктің дәл дубликаты. Пайдаланылатын отқа төзімді материалдардың қаттылығына байланысты инвестициялық құю ерекше беткі қасиеттері бар өнімдерді шығарады, бұл екінші машиналық процестерге қажеттілікті азайтады. Сулы шыны және кремнийді-сольді инвестициялық құю қазіргі кезде қолданылатын екі негізгі инвестициялық құю әдістері болып табылады. Негізгі айырмашылықтар - беттің дөрекілігі мен құюдың құны. Сулы шыны әдісі жоғары температуралы суға ыдырады, ал керамикалық қалып сулы шыны кварц құмырынан жасалады. Кремнийді соль әдісі отқа сіңіп кетеді, ал кремнийді соль циркон құмы қыш құйманы жасайды. Силикатлы су әдісі қымбат, бірақ сулы шыны әдісіне қарағанда беткі беті жақсы. Бұл әдіс бірнеше унция көлеміндегі кішкентай құймалар мен бірнеше жүз фунт салмақтағы үлкен құймалар үшін де қолданылуы мүмкін. Бұл үлкейту немесе құм құюдан қымбат болуы мүмкін, бірақ бірлік шығындары үлкен көлемде төмендейді. Инвестициялық құю басқа құю әдістерімен қиын немесе мүмкін емес күрделі пішіндерді шығарады. Сонымен қатар, ол ерекше сапалы және төмен толерантты өнімдер шығарады, олар үшін ең аз өңдеу немесе өңдеу қажет.

Процесс

Құймалар алғашқы балауыздан жасалған үлгіден (тікелей әдіс) немесе балауыздан жасалуы қажет емес түпнұсқа үлгісінің балауыздан жасалған көшірмелері (тұрақты әдіс) жасалуы мүмкін. Келесі қадамдар екі-жеті күнді алатын жанама процесті сипаттайды. Үлгі жасау: Суретші немесе қалып жасаушы балауыздан, саздан, ағаштан, пластиктен немесе басқа материалдан бірегей үлгі жасайды. Соңғы жылдары компьютерлік дизайн бағдарламасымен жасалған модельдерді 3D басып шығару арқылы үлгілер шығару, негізінен, ыстықтай негізделген стереолитографиялық (SLA) немесе DLP 3D принтерлерін жоғары ажыратылатын үлгілер немесе жоғары дәлдігі талап етілмейтін кезде стандартты PLA сүзі үшін қолдану танымал болды. Егер 3D басып шығарылған үлгі қолданылса, 5-қадамға тікелей өту керек. Үлгі: Үлгі үлгіні құрастыру үшін үлгіні құрастырып, оны негізгі үлгіні құрастыруға болады. Егер негізгі үлгі болаттан жасалса, негізгі өлшемені төмен балқу нүктесі бар металлдан тікелей үлгіден құюға болады. Резеңке қалыптарды тікелей үлгіден құюға болады. Сонымен қатар, бас үлгіні құрастырмай-ақ, бас үлгіні өз бетінше өңдеуге болады. Бұл мақтаның үлгілерін де қуып жүруге болады, яғни бөлінген сызықтар немесе жарқылдар қыздырылған металл құралды қолдана отырып сүртіледі. Соңында, үлгілер (кемшіліктерді алып тастау арқылы) дайын бұйымдар сияқты көрінеді. Инвестициялық материалдарды қолдану: Керамикалық қалыпты, инвестиция деп аталатын, қажетті қалыңдыққа жеткенше бірнеше қадамдарды қайталау арқылы жасайды. Қаптау - үлгіні ұсақ отқа төзімді материалдың тұнбасына батыру және біркелкі беткі қаптаманы жасау үшін суды ағызу. Бұл бірінші кезеңде, сондай-ақ, негізгі қаптама деп аталатын, қалыптан алынған ұсақ бөлшектерді сақтау үшін, жақсы материалдар қолданылады. Пылаулау - ірі керамикалық бөлшектерді сұйытылған төсекке суға батырып, оны жаңбырлы шлифовальщикке орналастыру немесе материалдарды қолмен қолдану арқылы. Қаттылау қаптамалардың ширылуына мүмкіндік береді. Бұл қадамдар қажетті қалыңдыққа жеткенше қайталанады. Әдетте, инвестициялық қалыптар толығымен кептіріледі, бұл 16-48 сағатқа созылуы мүмкін. Кептіруді вакуумды қолдану немесе қоршаған ортаның ылғалдылығын барынша азайту арқылы жеделдетуге болады. Салым қалыптарын үлгілер кластерлерін колбаға салып, содан кейін жоғарыдан сұйық салым материалдарын құю арқылы жасауға болады. Содан кейін бөтелкеде тұтқынға алынған ауаның шығуына мүмкіндік беру үшін тербеліске ұшырады және инвестиция материалдарының кез келген кішкентай саңылауларды толтыруына көмектеседі. Материалдар: инвестицияларды жасау үшін қолданылатын жалпы жанбайтын материалдар: кремний қышқылы, циркон, әр түрлі алюминий силикаттары және алюминий қышқылы. Кремнийді көбінесе балқытылған кремний түрінде қолданады, бірақ кейде кварц қолданылады, өйткені ол арзан. Алюминий силикаттары - алюминий және кремний қоспасы, онда жиі қолданылатын қоспаларда алюминий мөлшері 42-72% -ға дейін; 72% алюминий құрамында бұл қоспа мулит деп аталады. Бастапқы қабатта циркон негізіндегі отқа төзімді материалдар жиі қолданылады, өйткені цирконның балқыған металлмен әрекеттесу ықтималдығы аз. Қатты материалды ұстап тұру үшін қолданылатын байланыстырғыштарға мыналар жатады: этил силикаты (алкоголь негізіндегі және химиялық тұрғыдан белгіленген), коллоидты кремний қышқылы (су негізіндегі, сондай-ақ кремний тоты деп аталатын, кептіру арқылы белгіленген), натрий кремний қышқылы және олардың гибриді pH және тұтқырлығы бойынша бақыланады. Шерті тазарту: Керамикалық қалыптар толығымен қатып қалғаннан кейін оларды теріс бұрады және құмды балқыту және / немесе буландыру үшін пешке немесе автоклавқа орналастырады. Қалқанның көпшілігі осы кезде пайда болады, өйткені пайдаланылатын балауыздың термиялық кеңею коэффициенті оны қоршаған инвестициялық материалдан әлдеқайда жоғары. Балауыз қызған кезде кеңейіп, кернеуді енгізеді. Бұл қысымды азайту үшін балауызды мүмкіндігінше тез қыздырады, сондықтан сыртқы балауыз беттері тез балқып, суға кетеді, қалған балауыздың кеңейуіне орын береді. Кейбір жағдайларда, осы қысымдарды азайтуға көмектесу үшін қыздыру алдында қалыпқа тесіктер бұрғылауы мүмкін. Қалыптан құйылған балауыз әдетте қайтадан жиналып, қайта пайдаланылады. Қалдықты алдын ала қыздыру: қалыпты кейіннен 870 °C мен 1095 °C аралығында қыздырып, кез келген ылғалдылық пен қалдық балауызды алып тастау және қалыпты ыстастыру үшін күйдіреді. ...

Гравитацияға қарсы құю

Гравитациялық құю әдісінің өзгеруі қалыпты вакуум арқылы толтыру болып табылады. Бұның жалпы түрі Хичинер процессі деп аталады, бұл әдісті ойлап тапқан Хичинер Өндірістік Компаниясының атымен. Бұл әдісте қалыптың төмен қарай толтырылатын түтігі болады, ол балқымаға түсіріледі. Вакуум еріген затты қуысқа тартады; маңызды бөліктер қатып қалған кезде вакуум босатылады, ал пайдаланылмаған материал қалыптан шығады. Бұл әдіс гравитациялық құюға қарағанда әлдеқайда аз материалды пайдалана алады, өйткені шприц пен кейбір қақпалар қатып қалудың қажеті жоқ. Бұл әдіс дәстүрлі құюдан гөрі металл тиімді, өйткені қақпалар жүйесінде материал аз қатады. Гравитациялық құюда металлдың шығындары тек 15 - 50% -ға дейін, ал қарсы гравитациялық құюда 60 - 95% -ға дейін. Сондай-ақ, турбуленттілік аз, сондықтан қақпалар жүйесін жеңілдетуге болады, өйткені ол турбуленттілікті бақылауға міндетті емес. Металл бассейннің жоғарғы жағынан төмен тартылады, сондықтан металл қоқыс пен шлактан (олар тығыздығы төмен (жеңіл) және бассейннің жоғарғы жағына жүреді) бос болады. Қысымның айырмашылығы металдың қалыптың барлық қырларына түсуіне көмектеседі. Соңында, астықтың құрылымын жақсартатын төмен температураны қолдануға болады.

Вакуумдық қысыммен құю

Вакуумдық қысым құю (ВПК), дұрыс вакуумдық көмек тікелей құю деп аталады, құю сапасын жақсарту және пороздiктi азайту үшін газ қысымын және вакуумды қолданады. Әдетте VPC машиналары жоғарғы және төменгі камералардан тұрады - жоғарғы камера немесе балқыту камерасы, тигульді және төменгі құю камерасын инвестициялық қалыпты қамтиды. Екі камера да тығыздағышы бар кішкентай тесік арқылы қосылады. Төменгі камерада вакуум тартылады, ал жоғарғы камерада қысым қолданылады, содан кейін тығын алынып тасталады. Бұл қалыптарды толтыру үшін ең үлкен қысым айырмасын тудырады. Вакуумдық құю процесінде ең көп таралған материалдар - жоғары никельді қорытпалар мен суперқосылмалар. Турбокомпрессор өнімдері осы құю процесінде жиі қолданылады, бірақ күміс және алтын зергерлік бұйымдарды өндіруде де жиі қолданылады.

Егжей-тегжейлер

Инвестициялық құю кез келген металлмен қолданылады. Алайда алюминий қорытпалары, мыс қорытпалары және болат ең көп таралған. Өнеркәсіптік мақсатта өлшем шектері бірнеше жүз килограммға дейін. Бұрыштық қиманың шектері: Үлгілі толеранстар - алғашқы 25 мм үшін 0,1 мм және әрбір қосымша сантиметр үшін 0,02 мм. Стандартты беткі бояу 1,34 микрометр (50125 мкм) RMS.

Тарих

Жоғалған балауызды құюдың тарихы мыңдаған жылдар бойына созылады. Оның алғашқы қолданылуы тәңір мүсіндері, әшекейлер мен зергерлік бұйымдар үшін, үлгілер үшін табиғи бал ара шамы, қалыптар үшін балшық және пештерді жағу үшін қолмен жұмыс істейтін балшықтарды пайдалану болды. Бұған мысал ретінде бүкіл әлемде табылған, мысалы, Хараппа өркениетінің (25002000 б.з.д.) мүсіндері, Тутанхамонның (13331324 б.з.д.) египеттік қабірлері, Месопотамия, ацтектер мен майялар Мексикасы және Африкадағы Бенин өркениетінде мұнда процесс мыстан, қоладан және алтыннан жасалған егжей-тегжейлі өнер туғызды. Инвестициялық құю процесінің ең алғашқы анықталған қолданыстарының бірі Оңтүстік Израильде табылған "Қазына үңгірінен" табылған заттарда көрінді. Бұл бұйымдар біздің заманымызға дейінгі 3700 жыл шамасында көміртек-14 әдісімен жасалған деп анықталды. Инвестициялық құю процесін сипаттайтын ең көне мәтін (Schedula Diversarum Artium) біздің заманымыздың 1100 жылы шамасында Феофил Пресвитер, пергамент үшін рецепт қоса алғанда, әртүрлі өндіріс процестерін сипаттаған монах жазған. Бұл кітапты мүсінші және алтын шебер Бенвенуто Целлини (15001571) қолданған. Ол өзінің автобиографиясында Италияның Флоренция қаласындағы Лоджия деи Ланциде орналасқан Медузаның басы бар Персей мүсіні үшін қолданған инвестициялық құю процесін егжей-тегжейлі баяндаған. Инвестициялық құю заманауи өндірістік процесс ретінде 19-шы ғасырдың аяғында, тіс дәрігерлері оны тәждер мен инлейлер жасауға қолдана бастаған кезде, 1897 жылы Айова штатының Кунсл-Блаффс қаласынан Барнабас Фредерик Филбрук сипаттағандай, қолданыла бастады. Оның қолданылуын Чикаголық Уильям Х. Таггарт жеделдетті, оның 1907 жылғы еңбегінде оның техникасын дамыту туралы жазылған. Сондай-ақ, ол керемет қасиеттерге ие балауыз үлгісін құрастырды, инвестиция материалдарын жасады және ауа қысымымен құю машинасын ойлап тапты. 1940 жылдары Екінші дүниежүзілік соғыс дәлдігі жоғары тор пішінді өндіріске және дәстүрлі әдістермен қалыптастырылмайтын немесе тым көп өңдеуді қажет ететін арнайы қорытпаларға сұранысты арттырды. Өнеркәсіп инвестициялық құюға бет бұрды. Соғыстан кейін оның қолданылуы күрделі металл бөлшектерді қолданатын көптеген коммерциялық және өнеркәсіптік қолдануға таралды.

Қолданбалар

Инвестициялық құю аэроғарыш және электр энергиясын өндіру салаларында күрделі пішінді турбиналардың немесе салқындату жүйелерінің табақтарын өндіру үшін қолданылады. Бұл процесс тез арада салмақтың ұңғыманың айналасына таралуына мүмкіндік беретін өнеркәсіптік стандартқа айналды. Стандартты инвестициялық құйма бөлшектерді пайдаланатын басқа салалар: әскери, аэроғарыштық, медициналық, зергерлік, әуе компаниясы, автомобиль және гольф клубтары, әсіресе 3D-басып шығару технологиясының басталуынан бері. Жоғары дақылдағы 3D принтерлердің қолжетімділігінің артуымен 3D-басып шығару инвестиция құюда қолданылатын әлдеқайда үлкен құрбандық қалыптарын жасауға пайдаланыла бастады. Планеталық ресурстар бұл әдісті жаңа шағын спутниктің қалыптарын басып шығару үшін қолданды, содан кейін керамикаға батырып, титаннан жасалған ғарыш автобусының интегралды қозғалтқыш резервуары мен кіріктірілген кабельдік маршруттандыру үшін инвестициялық құйманы құрады.