Ključni zahvati
| Ključne točke | Investicijski lijev | Lijevanje pod pritiskom |
|---|---|---|
| Proces | Koristi voštani uzorak obložen keramikom; vosak rastopljen da stvori plijesan. | Rastaljeni metal pod visokim pritiskom utisnut u čeličnu matricu za višekratnu upotrebu. |
| Materijali | Metali s visokim talištem (čelik, nehrđajući čelik, titan, superlegure). | Obojeni metali (aluminij, cink, magnezij, bakar). |
| Tolerancije | Umjereno (±0,5 mm do ±0,1 mm). | Čvrsto (±0,05 mm do ±0,2 mm). |
| Površinska obrada | Dobro (Ra 1,6–6,3 μm); može zahtijevati doradu. | Izvrsno (Ra 0,8–3,2 μm); minimalna naknadna obrada. |
| trošak | Veći trošak po jedinici za male serije; niži trošak alata. | Visoki početni trošak matrice; niži trošak po jedinici za velike količine. |
| Opseg proizvodnje | Idealno za niske do srednje količine (prototipovi, dijelovi po narudžbi). | Najbolje za velikog volumena masovna proizvodnja. |
| Složenost dijela | Vrlo složene geometrije, zamršeni detalji i unutarnje značajke. | Umjerena složenost; moguće tanke stijenke i fini detalji. |
| Prijave | Zrakoplovstvo, nakit, medicinski implantati, umjetnost. | Automobilski dijelovi, potrošačka elektronika, uređaji, hardver. |
Što je investicijsko lijevanje
Lijevanje po investiciji je precizna metoda oblikovanja metala koja stvara složene dijelove s izvrsnom završnom obradom površine i točnosti dimenzija.
Lijevanje pomoću kalupa datira tisućama godina unazad. Drevne civilizacije u Kini, Egiptu i Meksiku koristile su rane oblike ove tehnike za izradu zamršenih brončanih predmeta i nakita oko 4500. pr. Kr.
Proces se također nazivao "lijevanje izgubljenog voska" jer su se koristili uzorci od voska koji su bili otopljeni.
Tijekom industrijske revolucije stomatolozi su usvojili metodu izrade krunica i inleja.
U 1940-ima, Drugi svjetski rat stvorio je veliku potražnju za preciznim dijelovima, gurajući investicijsko lijevanje u glavnu proizvodnju.
Danas su računalno modeliranje i automatizirana oprema dramatično unaprijedili proces. Suvremeni liveni materijal može proizvesti dijelove s tolerancijama od čak ±0,5 mm.
Proces i tehnike
Lijevanje po investiciji započinje stvaranjem uzorka od voska koji je točna replika željenog dijela.
Zatim se uzorak pričvršćuje na "stablo" s drugim voštanim uzorcima. Ovaj se sklop više puta umače u keramičku kašu i oblaže štukaturom kako bi se stvorila ljuska.
("Stablo" se odnosi na razgranatu strukturu koja drži više voštanih uzoraka zajedno tijekom procesa izrade kalupa.)
Kad se ljuska stvrdne, stavlja se u pećnicu naopako. Vosak se topi i istječe (otuda izraz "izgubljeni vosak"), ostavljajući šuplji keramički kalup.
Kalup se prethodno zagrijava na visoke temperature prije nego što se u njega ulije rastaljeni metal. Nakon hlađenja, keramička ljuska se odvaja kako bi se otkrili lijevani dijelovi. Završni koraci uključuju rezanje dijelova sa stabla i izvođenje završnih operacija.
Materijali koji se koriste u lijevanju pod pritiskom
Investicijski lijevi rade sa širokim rasponom metala i legura. Uobičajeni materijali uključuju:
Željezne legure:
- Ugljični i niskolegirani čelici
- Nehrđajući čelik
- Alatni čelici
Legure obojenih metala:
- Aluminij
- Legure na bazi bakra (bronca, mesing)
- Legure na bazi nikla
- Titanij
Materijali keramičke ljuske obično se sastoje od silicija, cirkona i aluminijevih silikata. Ovi materijali mogu izdržati ekstremno visoke temperature potrebne za izlijevanje rastaljenih metala.
Pregled tlačnog lijevanja
Lijevanje pod pritiskom je popularan proces oblikovanja metala koji nudi velike proizvodne brzine i izvrsnu točnost dimenzija. Široko se koristi u industrijama koje zahtijevaju složene metalne dijelove dosljedne kvalitete.
Za razliku od livenja pod pritiskom, lijevanje pod pritiskom je dizajnirano za velike serije proizvodnje. Matrice su izrađene od izdržljivog alatnog čelika koji može izdržati tisuće ciklusa lijevanja.
Strojevi za tlačni lijev postoje u dvije glavne vrste: s vrućom komorom i hladna komora strojevi.
Strojevi s vrućim komorama:
- Idealno za metale niskog tališta poput cinka i magnezija
- Metal se topi izravno u stroju
- Brža vremena ciklusa
- Dobar za manje dijelove
Strojevi za hladnu komoru:
- Bolje za aluminij, bakar i druge legure na višim temperaturama
- Metal se odvojeno topi i dodaje u stroj
- Može obraditi veće dijelove
- Češće se koristi u industrijskim primjenama
Obično korištene legure
Aluminijske legure najpopularniji su zbog svoje izvrsne kombinacije laganih svojstava i čvrstoće.
Cinkove legure pružaju izvrsnu reprodukciju detalja i mogućnosti lijevanja tankih stijenki.
Magnezijeve legure nude opciju najmanje težine uz zadržavanje dobre čvrstoće.
Bakrene legure poput mesinga i bronce pružaju vrhunsku čvrstoću, električnu vodljivost i otpornost na koroziju, ali su skuplji i teški za lijevati.
Usporedba ulaganja i lijevanja pod pritiskom.
Ključne razlike
Najveća razlika je u kalupima. Kod tlačnog lijevanja koriste se metalni kalupi za višekratnu upotrebu, dok livenje po investiciji zahtijeva novi kalup za svaki dio. To čini lijevanje pod pritiskom ekonomičnijim za velike proizvodne serije, ali livenje po ulošku postaje bolje za složene ili detaljne dijelove.
Kvaliteta i preciznost
Lijevanje po investiciji obično daje bolju završnu obradu površine i može izdržati veće tolerancije. Ovom metodom možete postići detalje od 0,1 mm. Proces omogućuje složenije geometrije i unutarnje značajke koje bi mogle biti nemoguće kod tlačnog lijevanja.
Lijevanje pod pritiskom osigurava dobru točnost dimenzija, ali može imati ograničenja s određenim složenim oblicima.
Brzina i obujam proizvodnje
Investicijski lijev zahtijeva znatno više vremena. Svaki dio zahtijeva stvaranje novog voštanog uzorka i keramičke ljuske, što dodaje dane vremenskoj liniji proizvodnje. Za male serije ispod 100 komada, to možda neće biti važno.
Ako vaš projekt treba više od 10.000 komada, tlačni lijev postaje mnogo isplativiji.
Prednosti i ograničenja
Prednosti i mane lijevanja pomoću investicije
Prednosti:
- Izvrsno za složene dizajne sa zamršenim detaljima i tankim zidovima
- Visoka točnost dimenzija (0,005 inča po inču)
- Vrhunska završna obrada površine zahtijevaju minimalnu naknadnu obradu
- Širok izbor materijala uključujući čelike, nehrđajuće čelike i egzotične legure
- Dobar za male proizvodne serije uz niže troškove alata
Ograničenja:
- Viši trošak po jedinici u usporedbi s tlačnim lijevanjem
- Sporija proizvodnja zbog više koraka procesa
- Ograničenja veličine (obično manji dijelovi)
- Radno intenzivan proces zahtijevaju kvalificirane tehničare
- Dulje vrijeme isporuke od dizajna do gotovog dijela
Za i protiv tlačnog lijevanja
Prednosti:
- Vrlo brza proizvodnja za proizvodnju velikih količina
- Niska cijena po jedinici nakon što je alat uspostavljen
- Dobra konzistencija dimenzija u velikim proizvodnim serijama
- Izvrsno za dijelove tankih stijenki (tanko od 0,5 mm)
- Završna obrada glatke površine s dobrom reprodukcijom detalja
Ograničenja:
- Visoki početni troškovi alata koji se mora amortizirati
- Ograničeno na obojene metale poput aluminija, cinka i magnezija
- Mogućnost problema s poroznošću u debljim dijelovima
- Nije idealno za male proizvodne serije zbog troškova postavljanja
- Manje prikladan za dijelove koji zahtijevaju visoku čvrstoću
Često postavljana pitanja
Koji su ključni čimbenici koji utječu na izbor između livenja u kalupe i lijevanja u pijesak?
Lijevanje po investiciji daje bolju završnu obradu površine i strože tolerancije od lijevanja u pijesku. Ako vaš dio treba preciznost ili dobar izgled, prednost ima liveno livenje.
Lijevanje u pijesak obično je jeftinije za vrlo velike dijelove gdje bi livenje po ulošku bilo nepraktično. Ograničenja veličine lijevanja po ulošku čine lijevanje u pijesak boljim za veće komponente.
Troškovi alata za lijevanje u pijesak niži su i od ulaganja i od lijevanja pod pritiskom, što ga čini dobrim za prototip ili jednokratne dijelove gdje je trošak primarna briga.