Процесс литья по выплавляемым моделям | Yujiaxin Tech

Процесс литья по выплавляемым моделям: девять этапов от восковой модели до готовой детали

Как корпус клапана с внутренней полостью и стенкой 2 мм получается за одну заливку без плоскости разъёма? Такую геометрию даёт процесс литья по выплавляемым моделям. Сначала создаётся точная восковая модель, затем на неё слой за слоем наносится керамическая оболочка, воск выплавляется, оболочка прокаливается, и в полость заливается сталь с температурой выше 1500 °C.

Yujiaxin Tech ведёт эту последовательность на линии силика-золь в виде девяти управляемых этапов. Далее разберём, что делает каждый этап, какие параметры им управляют и какие дефекты появляются при отклонении, а в конце приведём матрицу «этап → дефект».

Ключевые выводы

• Процесс литья по выплавляемым моделям начинается с восковой модели и включает девять этапов: модель, сборка, оболочка, выплавка, прокалка, заливка, обрубка, обработка, контроль.
• Литейный допуск лежит в пределах CT4 до CT6, шероховатость достигает Ra1.6 до Ra6.3, а более высокую точность даёт вторая обработка.
• Типичные режимы: заливка воска 70 до 75 °C, прокалка оболочки 800 до 1100 °C, заливка нержавеющей стали около 1600 °C.
• Пористость, усадочные раковины и шлаковые включения нельзя устранить полностью, контроль этапов лишь снижает их долю.

Обзор процесса литья по выплавляемым моделям: почему восковая технология держит сложные детали

Процесс литья по выплавляемым моделям называют также литьём по восковым моделям, и его основа сводится к выплавляемой модели. Воск исчезает в конце, керамическая оболочка становится формой, поэтому не нужны ни уклон извлечения, ни плоскость разъёма. Детали с внутренними полостями, глубокими отверстиями или тонкими стенками выходят за одну заливку близко к чертежу.

По нашей технологической норме литейный допуск лежит в пределах CT4 до CT6, а шероховатость достигает Ra1.6 до Ra6.3, более высокую точность даёт вторая обработка. Место в общем спектре показывает обзор шести технологий производства прецизионных деталей. Рыночные данные приводит отчёт 360iResearch по рынку литья по выплавляемым моделям.

Этап 1 · Восковая модель: заливка воска, пресс-форма и материал

Первый этап процесса литья по выплавляемым моделям начинается с изготовления восковой модели. Расплавленный воск заливают в металлическую пресс-форму и получают модель по форме детали, затем каждую модель зачищают от облоя. Среднетемпературный воск заливают при 70 до 75 °C, давление растёт с толщиной стенки, а состав обычно включает парафин со стеариновой кислотой. К типичным дефектам относятся коробление, облой и поверхностная пористость, часто из-за слишком горячего воска или короткой выдержки давления.

Этап 2 · Сборка и литниковая система

Несколько моделей приваривают к одному стояку и получают восковое дерево, вместе с питателями, прибылями и стояком. Плотность дерева, сечение питателя и положение прибыли задают путь заполнения и питание. Недолив, неполное заполнение и слабое питание сводятся к малому сечению питателя или слишком плотному дереву.

Этап 3 · Керамическая оболочка: шликер, обсыпка и сушка

Керамическая оболочка задаёт точность процесса литья по выплавляемым моделям. Дерево многократно погружают в силика-золь шликер и обсыпают песком, наращивая оболочку. Зерно обсыпки грубеет с каждым слоем, число слоёв составляет 4 до 10, толщина оболочки 5 до 7 мм, а сушильная камера держит 20 до 25 °C при влажности 50 до 70 %. Трещины оболочки, расслоение и шероховатость происходят из слабой сушки или нестабильной вязкости шликера.

Этап 4 · Выплавка воска: автоклав и вспышка

Оболочку помещают в автоклав, воск выплавляется и возвращается в оборот, остатки воска выжигают в печи вспышки. Автоклав работает при 120 °C и 6 до 8 bar. Неполная выплавка, вспучивание оболочки и прорыв при заливке связаны со слишком быстрым подъёмом давления или слабой оболочкой.

Этап 5 · Прокалка оболочки: прочность, газопроницаемость и нагрев

Пустую оболочку ставят в печь прокалки, остатки воска выгорают, прочность и газопроницаемость растут. Прокалка идёт при 800 до 1100 °C с выдержкой в несколько часов, перед заливкой оболочку нагревают почти до температуры заливки. Недостаточная прочность, плохая газопроницаемость и шлаковые включения являются главными дефектами этого этапа. Та же логика температуры и атмосферы описана в материале процесс спекания в порошковой металлургии: температура и атмосфера.

Этап 6 · Плавка и заливка: вакуум или гравитация

Плавка и заливка определяют внутреннее качество процесса литья по выплавляемым моделям. Индукционная печь плавит шихту, спектрометр проверяет состав, затем металл заливают в горячую оболочку. Yujiaxin Tech задаёт окна плавки и заливки по марке, с нержавеющей сталью около 1600 °C, отдельными диапазонами для 304, 316L и 42CrMo и компенсацией усадки по марке.

Пористость, усадочные раковины, неспаи и шлаковые включения относятся к классическим дефектам. Состав и кристаллизацию описывает ASM International.

Этап 7 · Обрубка, очистка от песка и резка

Оболочку разрушают вибрацией или молотком, очищают водяной струёй, затем отрезают питатели и зачищают места резки. Линию резки ведут по припуску у основания питателя, а шлифовка не должна затрагивать рабочие поверхности. Повреждения при резке и остатки оболочки остаются основными дефектами.

Этап 8 · Постобработка: термообработка, мехобработка и отделка

По марке выполняют закалку, старение или улучшение, затем шлифовку, дробеструй и пассивацию, а критические посадочные поверхности доводят на CNC. Марку 304 обрабатывают при 1050 до 1100 °C с охлаждением в воде, 316L при 1080 до 1120 °C, а 42CrMo ведут через улучшение. Коробление и неравномерная твёрдость являются обычными дефектами. Подробнее в материале постобработка в порошковой металлургии: термообработка и отделка, а готовые формы показаны в линейке прецизионных металлических деталей.

Этап 9 · Контроль: размеры, состав, внутренние дефекты

Координатно-измерительная машина проверяет размеры, спектрометр подтверждает состав, а рентген или капиллярная дефектоскопия находят внутренние и поверхностные дефекты. Размеры оценивают по допуску чертежа и ISO 8062, твёрдость и результаты дефектоскопии фиксируют вместе. Сочетание методов снижает риск пропуска. Контроль качества и измерений Yujiaxin Tech включает все эти проверки.

Карта «этап → дефект»: откуда берутся пористость, раковины и включения

Если разложить дефекты процесса литья по выплавляемым моделям по этапам, поиск причины ускоряется. Таблица связывает девять этапов с дефектами и мерами.

Частые вопросы о процессе литья по выплавляемым моделям

Почему применяют среднетемпературный воск? Температура плавления умеренная, текучесть высокая, поэтому воск заполняет тонкие стенки и чисто выплавляется.

Почему выплавляют паром, а не горячей водой? Пар равномерно прогревает всю оболочку, ограничивает трещины от расширения воска и возвращает воск в оборот.

Какая температура прокалки подходит? По нашей норме от 800 до 1100 °C, выбор задают марка сплава и система оболочки.

Как определяют температуру заливки? По марке, около 1600 °C для нержавеющей стали, с балансом заполняемости и структуры.

Как компенсируют усадку? Измеренную усадку марки добавляют к размерам восковой модели и пресс-формы.

Заключение: как процесс литья по выплавляемым моделям задаёт стабильность

Стабильность процесса литья по выплавляемым моделям начинается с устойчивых параметров на всех девяти этапах. Температура воска, вязкость шликера, давление выплавки, температура прокалки и температура заливки смещают долю дефектов при любом отклонении. Yujiaxin Tech управляет этими параметрами по системам, выстроенным под ISO 9001 и IATF 16949, а для оборонной продукции действует квалификация GJB 9001C.

Следует помнить, что дефекты нельзя устранить полностью, а литейный допуск ограничен уровнями ISO 8062, поэтому более высокая точность требует второй обработки. Нужен выполнимый план параметров для вашей детали? отправьте чертеж и требования к процессу инженерам.