Kľúčové informácie
| Kľúčové body | Investičný casting | Odlievanie pod tlakom |
|---|---|---|
| Proces | Používa voskový vzor potiahnutý keramikou; vosk sa roztopil a vytvoril pleseň. | Roztavený kov vtlačený pod vysokým tlakom do opätovne použiteľnej oceľovej matrice. |
| Materiály | Kovy s vysokou teplotou topenia (oceľ, nehrdzavejúca oceľ, titán, superzliatiny). | Neželezné kovy (hliník, zinok, horčík, meď). |
| Tolerancie | Stredná (±0,5 mm až ±0,1 mm). | Tesné (±0,05 mm až ±0,2 mm). |
| Povrchová úprava | Dobrý (Ra 1,6–6,3 μm); môže vyžadovať dokončenie. | Výborná (Ra 0,8–3,2 μm); minimálne následné spracovanie. |
| náklady | Vyššie náklady na jednotku pri malých dávkach; nižšie náklady na nástroje. | Vysoké počiatočné náklady na matricu; nižšie náklady na jednotku pri veľkých objemoch. |
| Objem výroby | Ideálne pre nízke až stredné zväzky (prototypy, zákazkové diely). | Najlepšie pre veľkoobjemový hromadná výroba. |
| Zložitosť časti | Veľmi zložité geometrie, zložité detaily a vnútorné prvky. | Stredná zložitosť; možné tenké steny a jemné detaily. |
| Aplikácie | Letectvo, šperky, lekárske implantáty, umenie. | Automobilové diely, spotrebná elektronika, spotrebiče, hardvér. |
Čo je investičný casting
Investičné liatie je presná metóda tvárnenia kovov, ktorá vytvára zložité diely s vynikajúcou povrchovou úpravou a rozmerovou presnosťou.
Investičné liatie sa datuje pred tisíckami rokov. Staroveké civilizácie v Číne, Egypte a Mexiku používali skoré formy tejto techniky na vytvorenie zložitých bronzových predmetov a šperkov okolo roku 4500 pred Kristom.
Tento proces sa tiež nazýval „odlievanie strateného vosku“, pretože využíval voskové vzory, ktoré sa roztavili.
Počas priemyselnej revolúcie si zubári osvojili metódu výroby koruniek a inlayí.
V 40. rokoch 20. storočia druhá svetová vojna vytvorila vysoký dopyt po presných súčiastkach, čo posunulo investičné odlievanie do bežnej výroby.
Počítačové modelovanie a automatizované zariadenia dnes tento proces výrazne zlepšili. Moderné investičné liatie môže produkovať diely s toleranciami až ±0,5 mm.
Proces a techniky
Investičné liatie začína vytvorením voskového vzoru, ktorý je presnou kópiou požadovaného dielu.
Ďalej je vzor pripojený k „stromu“ s inými voskovými vzormi. Táto zostava sa opakovane ponorí do keramickej kaše a potiahne sa štukovým materiálom, aby sa vytvorila škrupina.
(„Strom“ označuje rozvetvenú štruktúru, ktorá počas procesu výroby formy drží pohromade viacero voskových vzorov.)
Keď škrupina stvrdne, vloží sa do rúry hore nohami. Vosk sa roztopí a vytečie (odtiaľ pojem „stratený vosk“), pričom zanechá dutú keramickú formu.
Forma sa pred naliatím roztaveného kovu predhreje na vysoké teploty. Po ochladení sa keramická škrupina odlomí, aby sa odhalili odliate diely. Posledné kroky zahŕňajú rezanie častí zo stromu a vykonávanie dokončovacích operácií.
Materiály používané pri investičnom tlakovom liatí
Investičné liatie pracuje so širokou škálou kovov a zliatin. Bežné materiály zahŕňajú:
Zliatiny železa:
- Uhlíkové a nízkolegované ocele
- Nehrdzavejúca oceľ
- Nástrojové ocele
Neželezné zliatiny:
- hliník
- Zliatiny na báze medi (bronz, mosadz)
- Zliatiny na báze niklu
- titán
Materiál keramického plášťa typicky pozostáva z kremičitanu kremičitého, zirkónu a kremičitanov hlinitých. Tieto materiály znesú extrémne vysoké teploty potrebné na liatie roztavených kovov.
Prehľad tlakového liatia
Tlakové liatie je populárny proces tvárnenia kovov, ktorý ponúka vysokú rýchlosť výroby a vynikajúcu rozmerovú presnosť. Je široko používaný v odvetviach vyžadujúcich zložité kovové diely s konzistentnou kvalitou.
Na rozdiel od investičného liatia je tlakové liatie určené pre veľkoobjemové výrobné série. Matrice sú vyrobené z odolnej nástrojovej ocele, ktorá vydrží tisíce odlievacích cyklov.
Stroje na tlakové liatie sa dodávajú v dvoch hlavných typoch: horúca komora a studená komora stroje.
Stroje s horúcou komorou:
- Ideálne pre kovy s nízkou teplotou topenia, ako je zinok a horčík
- Kov sa taví priamo v stroji
- Rýchlejšie časy cyklov
- Dobré na menšie diely
Stroje so studenou komorou:
- Lepšie pre hliník, meď a iné zliatiny s vyššou teplotou
- Kov sa roztaví oddelene a pridá sa do stroja
- Zvládne väčšie diely
- Častejšie používané v priemyselných aplikáciách
Bežne používané zliatiny
Zliatiny hliníka sú najobľúbenejšie vďaka vynikajúcej kombinácii ľahkých vlastností a pevnosti.
Zliatiny zinku poskytujú vynikajúcu reprodukciu detailov a schopnosti tenkostenného odlievania.
Zliatiny horčíka ponúkajú možnosť s najnižšou hmotnosťou pri zachovaní dobrej pevnosti.
Zliatiny medi ako mosadz a bronz poskytujú vynikajúcu pevnosť, elektrickú vodivosť a odolnosť proti korózii, ale sú drahšie a ťažko sa odlievajú.
Porovnanie investície a tlakového liatia.
Kľúčové rozdiely
Najväčší rozdiel je vo formách. Tlakové liatie používa opätovne použiteľné kovové formy, zatiaľ čo investičné liatie vyžaduje novú formu pre každú časť. Vďaka tomu je tlakové liatie ekonomickejšie pre veľké výrobné série, ale investičné liatie je lepšie pre zložité alebo detailné diely.
Kvalita a presnosť
Investičné liatie vám zvyčajne poskytuje lepšiu povrchovú úpravu a môže mať užšie tolerancie. Pomocou tejto metódy môžete dosiahnuť detaily tak jemné ako 0,1 mm. Tento proces umožňuje zložitejšie geometrie a vnútorné prvky, ktoré by pri tlakovom liatí nemuseli byť možné.
Tlakové liatie poskytuje dobrú rozmerovú presnosť, ale môže mať obmedzenia pri určitých zložitých tvaroch.
Rýchlosť a objem výroby
Investičné odlievanie trvá podstatne viac času. Každá časť vyžaduje vytvorenie nového voskového vzoru a keramickej škrupiny, čím sa do časového harmonogramu výroby pridajú dni. Pri malých sériách do 100 kusov to nemusí príliš záležať.
Ak váš projekt potrebuje viac ako 10 000 kusov, tlakové liatie sa stáva oveľa nákladovo efektívnejším.
Výhody a obmedzenia
Investície Casting Výhody a nevýhody
Výhody:
- Vynikajúce pre zložité návrhy so zložitými detailmi a tenkými stenami
- Vysoká rozmerová presnosť (0,005 palca na palec)
- Špičková povrchová úprava vyžadujúce minimálne následné spracovanie
- Široký výber materiálu vrátane ocelí, nehrdzavejúcich ocelí a exotických zliatin
- Dobré pre malé výrobné série s nižšími nákladmi na nástroje
Obmedzenia:
- Vyššie náklady na jednotku v porovnaní s tlakovým liatím
- Nižšia rýchlosť výroby kvôli viacerým procesným krokom
- Obmedzenia veľkosti (zvyčajne menšie časti)
- Proces náročný na prácu vyžadujúcich kvalifikovaných technikov
- Dlhšie dodacie lehoty od návrhu až po hotový diel
Výhody a nevýhody tlakového liatia
Výhody:
- Veľmi rýchle výrobné rýchlosti pre veľkoobjemovú výrobu
- Nízke náklady na jednotku po vytvorení nástrojov
- Dobrá rozmerová konzistencia vo veľkých výrobných sériách
- Vynikajúce pre tenkostenné diely (tenké ako 0,5 mm)
- Hladká povrchová úprava s dobrou reprodukciou detailov
Obmedzenia:
- Vysoké počiatočné náklady na náradie ktoré sa musia amortizovať
- Obmedzené na neželezné kovy ako hliník, zinok a horčík
- Potenciál problémov s pórovitosťou v hrubších úsekoch
- Nie je ideálne pre malé výrobné série kvôli nákladom na nastavenie
- Menej vhodné pre diely vyžadujúce vysokú pevnosť
Často kladené otázky
Aké sú kľúčové faktory, ktoré ovplyvňujú výber medzi investičným liatím a liatím do piesku?
Investičné liatie poskytuje lepšiu povrchovú úpravu a užšie tolerancie ako liatie do piesku. Ak vaša súčiastka potrebuje presnosť alebo dobrý vzhľad, investičné odlievanie má výhodu.
Odlievanie do piesku je zvyčajne lacnejšie pre veľmi veľké diely, kde by bolo investičné odlievanie nepraktické. Obmedzenia veľkosti investičného liatia robia liatie do piesku lepšie pre väčšie komponenty.
Náklady na nástroje na liatie do piesku sú nižšie ako investície a tlakové liatie, čo je dobré pre prototypy alebo jednorazové diely, kde je hlavným problémom cena.