Az alumínium befektetési öntési képességeinek áttekintése
Alumínium befektetési öntés egy precíziós gyártási eljárás, amely összetett, közel háló alakú fém alkatrészeket állít elő kivételes méretpontossággal és sima felületkezeléssel. Ezzel a módszerrel tipikus mérettűrések érhetők el ±0,005 hüvelyk hüvelykenként (±0,127 mm/mm) és közötti felületi érdesség értékek Ra 63–125 μin (1,6–3,2 μm) as-cast, jelentősen csökkentve vagy kiküszöbölve a másodlagos megmunkálási műveleteket. Ez különösen előnyös kis-közepes volumenű gyártási sorozatok esetén, amelyektől kezdve 50-10 000 egység , ahol az állandó öntőforma vagy présöntés magas szerszámköltsége nem igazolható, ugyanakkor a homoköntésből hiányzik a megkívánt precizitás és befejezési minőség.
Általános alumíniumötvözetek és alkalmazásaik
Nem minden alumíniumötvözet alkalmas egyformán befektetési öntésre a folyékonyság, a melegszakadási érzékenység és a megszilárdulási zsugorodás különbségei miatt. Az öntödék általában szabványosítanak bizonyos önthető minőségeket, amelyeket a viaszveszteség-eljárásra optimalizáltak, nem pedig a megmunkált ötvözetek megfelelőit.
| Ötvözet megnevezése | Főbb jellemzők | Szakítószilárdság (ksi) | Tipikus alkalmazások |
|---|---|---|---|
| A356 / A357 | Kiváló önthetőség , hőkezelhető (T6), jó korrózióállóság | 38-42 | Repülési szerelvények, autóipari konzolok, szivattyúházak |
| A201 / A206 | Legnagyobb erő , nehéz leadni, szigorú folyamatszabályozást igényel | 60-70 | Nagy igénybevételnek kitett repülőgép- és űrhajószerkezeti alkatrészek |
| A444 / C444 | Kiváló hajlékonyság, közepes szilárdság, kiváló törési szilárdság | 30-35 | Ütésállóságot igénylő, biztonság szempontjából kritikus alkatrészek |
| 712 / ZA-27 | Cink-alumínium hibrid, nagy sűrűség és kopásállóság | 45-55 | Csapágyfelületek, nagy teherbírású ipari vasalat |
Az A356-T6 továbbra is a legszélesebb körben meghatározott ötvözet, amely kb A kereskedelmi forgalomban kapható alumínium öntvények 70%-a az önthetőség, a mechanikai tulajdonságok és a költség kiegyensúlyozott kombinációja miatt. Az olyan nagy szilárdságú ötvözetek, mint az A201, speciális öntödei képességeket igényelnek, beleértve a vákuummal segített öntést és a pontos hőkezelést a megszilárdulás során a mikrozsugorodási hibák elkerülése érdekében.
Az elveszett viasz folyamat lépésről lépésre
Minta létrehozása és összeállítása
A folyamat az alumíniumból vagy acélból készült, fröccsöntött viaszmintákkal kezdődik. Ezek a minták megismétlik a végső alkatrész geometriáját egy hozzáadással zsugorodási ráhagyás 1,3-1,7% az ötvözettől függően. Fűtött szerszámok segítségével több mintát szerelnek fel egy központi viaszcsonkra, hogy faszerű klasztert képezzenek, lehetővé téve a kötegelt feldolgozást. 10-100 rész adagonként . A kapu kialakítása kritikus; az alulméretezett kapuk idő előtti fagyást és félrefutást okoznak, míg a túlméretezett kapuk növelik az öntés utáni eltávolítási munkaerő- és anyagpazarlást.
Kagylóépítés és viaszmentesítés
A viaszszerelvényt többször kerámiazagyba mártják, és tűzálló homokkal stukkolva többrétegű héjat készítenek. A tipikus héjak a következőkből állnak 6-9 réteg , a felületi részleteket rögzítő finomabb arcbevonatokkal és a szerkezeti szilárdságot biztosító durvább háttérrétegekkel. Száradás után a héj gőzautoklávba vagy gyorstüzelésű kemencébe kerül 150-200°C hogy kiolvadjon a viasz. A maradék viaszt teljesen el kell távolítani; még a nyomokban is előforduló szennyeződés gázporozitást és felületi hibákat okoz a végső öntvényben.
Öntési és öntés utáni műveletek
Az előmelegített héjak közötti hőmérsékleten olvadt alumíniumot kapnak 700-760°C , gyakran vákuum vagy inert gáz atmoszférában az oxidképződés és a hidrogénfelvétel minimalizálása érdekében. Megszilárdulás és lehűlés után a kerámia héj mechanikusan leszakad rezgéssel vagy vízfúvás útján. Az egyes öntvényeket szalagfűrészekkel vagy csiszoló vágókorongokkal választják le a csonkról, majd a kapucsonkokat köszörülik. A hőkezelést (oldó öregítés) a T6 temper megadásakor végezzük, hozzáadva 8-12 óra a teljes átfutási időre, de 40-60%-kal növeli a folyáshatárt az öntött állapothoz képest.
Tervezési irányelvek a gyárthatósághoz
Az alkatrész geometriájának optimalizálása az alumínium öntvénybefektetéshez, megakadályozza a költséges újratervezést és a gyártási késéseket. A bevált tervezési szabályok betartása egyenletes minőséget biztosít és minimálisra csökkenti a selejt arányát:
- Falvastagság: Egyenletes falak fenntartása 0,080–0,250 hüvelyk (2–6 mm) minimum. A hirtelen átmenetek forró pontokat és zsugorodási porozitást hoznak létre; fokozatos kúpokat használjon 3:1-nél nem meredekebb arányban.
- Filé és sugarak: Alkalmazza legalább a belső sugarakat 0,030 hüvelyk (0,75 mm) minden éles sarokba. Az éles belső szögek koncentrálják a feszültséget a megszilárdulás során, és drámaian növelik a forró szakadás kockázatát.
- Huzatszögek: Míg a befektetési öntés minimális huzatot igényel a présöntéshez képest, hozzáadás 1-2°-os huzat a függőleges felületeken megkönnyíti a minta eltávolítását a viaszszerszámokról, és csökkenti a héj sérülését a viaszmentesítés során.
- Maggal ellátott furatok: Kerülje az ennél mélyebb zsáklyukakat 2x átmérőjű ; a kerámia magok törékennyé válnak, és hajlamosak a törésre. Az átmenő lyukak vagy lépcsős furatok a hozzáférhető magnyomatokkal sokkal nagyobb sikerarányt eredményeznek.
- Tolerancia kiosztás: Tartsa le a legszigorúbb tűréshatárokat ( ±0,003 in/in ) csak a kritikus funkcionális jellemzők esetében. A szükségtelen folyamatellenőrzések és ellenőrzési költségek elkerülése érdekében máshol adjon meg szabványos ±0,005 in/in értéket.
Minőségellenőrzés és hibamegelőzés
Az alumínium befektetett öntvények szigorú érvényesítést igényelnek az integritás biztosítása érdekében, különösen a repülési és orvosi alkalmazásokban. A roncsolásmentes vizsgálati módszerek közé tartozik radiográfiai vizsgálat (röntgen) belső zsugorodásra és gázporozitásra, festék áthatoló vizsgálat felülettörő repedések esetén, ill spektrográfiai elemzés az ötvözetek kémiájának ellenőrzésére az AMS/ASTM előírásokon belül. A statisztikai folyamatvezérlés nyomon követi a gyártási tételek méretadatait; képes folyamatok fenntartják a Cpk értékeket 1.33 kritikus méretekhez.
A gyakori hibák és azok kiváltó okai a következők: turbulens öntésből származó oxidredők (szűrt kapurendszerekkel mérsékelve), visszafogott összehúzódásból eredő forró szakadások (javított kötélzet-kialakítással), és hiányos feltöltődés az elégtelen túlhevítésből vagy szellőztetésből (a forma előmelegítésének optimalizálásával korrigálva). Partnerség az öntödei holdinggal NADCAP vagy AS9100 tanúsítás biztosítékot nyújt arra vonatkozóan, hogy a dokumentált eljárások szabályozzák az összes folyamatváltozót a viaszinjektálástól a végső ellenőrzésig.
