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투자 주물 과정 단계
투자 주물은 년의 수천을 위한 각종 모양에서 가깝 그물 모양 제품을 성공적으로 창조하고 있습니다. 지난 몇 년 동안 새로운 재료 및 제조 기술의 도입이 일부 변경 및 개선을 가져 왔지만 인베스트먼트 주조 공정 단계는 크게 변하지 않았습니다. (당신은 투자 주물 사용의 이점에 관하여 여기에서 읽을 수 있습니다).
일반적으로 인베스트먼트 주조 또는 때로는 로스트 왁스 주조라고 불리는 것은 다음 8 단계로 요약 될 수 있습니다.
1 단계-마스터 패턴
마스터 패턴은 최종 제품 요구 사항에 따라 전문 금형 제작자 또는 조각 아티스트에 의해 왁스,점토,목재,강철 또는 플라스틱으로 만들어집니다. 이들은 왁스 및 주조 재료 수축을 모두 고려하여 만들어 지므로 이중 수축 허용량을 위해”마스터 패턴”이라고합니다. 아래 그림 1 은 나무 마스터 패턴과 주조를 보여줍니다.
사용 된 크기,모양 및 재료에 따라이 프로세스는 크기와 모양이 올바른지 확인하기 위해 시행 착오를 겪을 수 있으므로 이러한 금형을 비싸게 만들 수 있습니다.
2 단계–마스터 다이/금형/금형
왁스 패턴을 만드는 마스터 다이로 알려진 금형은 주조 또는 가공을 통해 마스터 패턴에 맞게 만들어집니다. 그림 2 와 같이 마스터 패턴을 사용하지 않고도 강철 및 알루미늄과 같은 재질로 마스터 다이를 가공할 수 있습니다.
마스터 패턴이 강철로 만들어진 경우 마스터 다이는 강철보다 융점이 낮은 금속을 사용하여 강철 마스터 패턴에서 직접 주조 할 수 있습니다. 실리콘고무 형은 또한 주된 본에서 형을 직접 던지기 위하여 사용의 그들의 간명 때문에 광대하게 요즈음 이용됩니다. 실리콘 고무 몰드는 주조 온도를 약 310 도(590 도)까지 견딜 수 있습니다.
마스터 패턴 및 마스터 다이는 패턴 왁스,내화물 및 금속 주조 재료의 수축을 고려하여 설계되어야합니다. 더 엄격한 공차 표면에서 후 가공을 위한 가공 허용치를 추가하는 것도 좋습니다. 두 부분으로 된 마스터 다이 또는 몰드의 또 다른 중요한 측면은 몰드 정렬 로케이터입니다. 형 로케이터는 2 개 큰 고별 선 또는 고별 선 교대 없이 정확한 부속을 일으키기 위하여 반쪽을 맞추기에서 긴요합니다. (그림 3)
3 단계–패턴
그런 다음 용융 왁스를 마스터 다이에 주입 또는 붓고 경화시켜 패턴을 만듭니다(그림 4). 때때로 그것은 또한 빈 본을 얻기 위하여 거푸집의 안쪽 구멍 벽이 왁스로 입히는 코팅으로 사용됩니다. 이 코팅은 원하는 패턴 두께가 일반적으로 약 3 밀리미터(0.12 인치)에 도달 할 때까지 반복됩니다. 후자는 간단한 부품에만 적합합니다. 때로는 적절한 중합체 및 냉동 수은을 사용하여 패턴이 만들어집니다.
최근 신속한 프로토타이핑의 발전으로 인해 캐드 파일에서 직접 패턴을 마스터 패턴이나 왁스 패턴으로 제작할 수 있게 되어 비용이 절감되었습니다. 이러한 기술을 통해,입체리소그래피,선택적 레이저 소결,융합 증착 모델링,폴리 제팅과 같은 3 차원 프린팅 기술이 패턴을 만드는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이러한 신속한 프로토타이핑 기술은 제작 과정에서 레이어링 기술을 사용하므로 대부분의 경우 표면 조도가 양호하도록 후처리가 필요합니다.
코어는 일반적으로 가용성 왁스 또는 세라믹으로 만들어지며,가용성 왁스 코어는 패턴 전처리에서 용해되는 반면 세라믹 코어는 금속 주조의 응고 후에 남아 있고 제거됩니다.
파팅 라인 및 플래싱과 같은”추격”불완전 성은 가열 된 금속 도구를 사용하여 제거되며 실리콘 스프레이와 같은 이형제는 패턴 제거를 돕고 패턴의 손상을 방지하는 데 사용됩니다.
단계 4–패턴 어셈블리
이어서 왁스 패턴이 공통 왁스 스프루 상에 조립된다. 스프루는 왁스를 제거한 후에 녹은 합금이 투자 반지에 있는 형을 도달할 수 있는 수로입니다.
가열 된 도구와 녹은 왁스를 사용하여 여러 가지 왁스 패턴을 중앙 스프 루 및 러너 시스템에 부착하여 패턴 클러스터 또는 트리를 만들 수 있습니다. 부품의 크기에 따라 최대 수백 개의 패턴을 나무에 조립하여 생산성을 높일 수 있습니다. (그림 5)
스프루는 주조 공정 중 왜곡을 피하기 위해 왁스 패턴을 유지하여 용융 왁스가 금형에서 빠져 나올 수있는 채널을 만든 다음 용융 된 재료가 금형으로 흐르도록합니다.
단계 5-침지 코팅
패턴을 미세하게 분쇄 된 내화물의 슬러리에 담근 다음 배수하여”프라임 코트”라고하는 균일 한 표면 코팅을 만듭니다. 이 단계 도중 아주 미세 입자 크기는 투자 물자의 얇고 그러나 아주 매끄러운 매끄러운 표면 및 복잡한 상세한 완성품을 지키기 위하여 층을 창조하기 위하여,예금됩니다. 물,에틸 실리케이트 및 산을 포함한 매우 미세한 실리카 및 기타 바인더가 일반적으로 내화물로 사용됩니다.
초기 층이 건조 된 후 패턴을 담근 후 반복적으로 코팅하여 강도를 높이기 위해 두께를 증가시킵니다. 침지 공정의 두 번째 단계는 모래 또는 기타 내화 골재가 젖은 표면 위에 비가 내려 두께(5~15 밀리미터)와 강도를 증가시키는”치장 벽토”라고합니다.
때로는 대안적인 방법으로서,단일 담금 패턴 클러스터를 거꾸로 투과성 플라스크에 삽입하고 그 주위에 액체 투자 재료를 부어 넣는다. 플라스크는 그 때 포획된 공기를 제거하고 투자 물자가 형 나무의 모든 표면을 포위한다는 것을 보증하기 위하여 진동됩니다.
이 후 16~48 시간 정도 걸릴 수 있습니다 완전히 건조 남아 있습니다. 건조는 진공을 적용하거나 환경 습도를 최소화하여 가속화 할 수 있습니다.
6 단계–왁싱 제거 및 소성
내화 재료 금형이 완전히 건조 및 경화되면,이를 거꾸로 뒤집어 오븐이나 특수 목적 왁싱 제거 오토클레이브에 넣고 왁스가 녹아서 다 떨어질 수 있습니다(그림 7),후속 잔류 물이 기화됩니다. (이 시뮬레이션은 전문 드 왁싱 기계가 비디오 1 또는 비디오 작동 방식을 보여줍니다 2)
금형에서 패턴 왁스를 제거하는 것은 인베스트먼트 주조 공정에서 중요한 단계이며 잘못 수행하면 배치 수율이 감소합니다. 드 왁싱은 또한 쉘 크래킹의 주된 이유 중 하나입니다. 쉘 크래킹은 가장 일반적인 투자 주조 결함입니다.
기본적으로 디왁싱에는 플래시 화재 또는 오토클레이브(스팀)의 두 가지 주요 방법이 있습니다. 증기 오토클레이브는 물자에 긴장을 감소시킬 그들의 획일한 난방 때문에 선호한 선택입니다.
금형을 가열(90 도–175 도)하고 몇 시간(약 4–12 시간)동안 거꾸로 된 위치에 유지하여 왁스가 녹아서 다 떨어지도록 한다. 패턴 왁스는 일반적으로 회수 및 재활용됩니다. 그런 다음 몇 시간(3-6 시간)동안 고온에서 가열 및 유지되어 결정화 된 물기를 제거하고 잔여 왁스를 태 웁니다. 내구 및 온도는 금속 던지기 물자에 달려 있습니다.
대부분의 쉘 고장은 사용 된 왁스가 내화 재료보다 더 큰 열팽창 계수를 갖기 때문에 탈 왁스 단계에서 발생합니다. 그러므로 왁스는 투자 물자 보다는 더 많은 것을 확장하고 형에 가능한 긴장 분쇄를 소개합니다. 이 효력을 감소시키기 위하여는 왁스는 급속하게 가열될 수 있습니다 그래서 외부 왁스가 빨리 녹고 잔여 왁스가 형을 압박 없이 확장하는 것을 허용하십시오. 숫자 8 에서 보인 오토클레이브는 또한 가열 주기가 더 획일하 더 정확하게 통제되기 수 있기 때문에 이 효력을 감소시키기 위하여 가열하기 위하여 이용됩니다.
7 단계-예열&주조
주형을 주입하기 위해 미리 가열한다. 예열은 더 나은 모든 형 세부사항을 채우고 차원 정확도를 증가할 수 있다 그래야 금속이 녹은 국가에서 오래 체재하는 것을 허용합니다. 금형이 냉각 될 경우 발견 된 균열은 세라믹 슬러리 또는 특수 시멘트로 수리 할 수 있습니다. 형 난방은 또한 형 및 금속이 냉각 도중 함께 긴축하기 수 있기 때문에 더 나은 차원 통제를 줍니다.
3000 초까지 용융 금속을 중공 금형에 부은 다음 냉각시킵니다. 중력 붓는 것이 가장 간단한 반면,금형의 완전한 충전을 보장하기 위해 다른 방법을 사용할 수 있습니다. 복잡하고 얇은 섹션이 포함될 때,금형 충진은 양의 공기 압력,틸트 주조,진공 주조 또는 원심 주조 공정에 의해 도움을받을 수 있습니다.
단계 8-녹아웃&후처리
금속이 고형화 된 후 기계적 치핑,해머링,진동,고압 물 분사 및 미디어 블라스팅과 같은 기술을 사용하여 금형을 깨고 금속 주조를 제거합니다. 그런 다음 개별 주물을 잘라 내고 과도한 금속을 제거합니다. 스프루는 차단되고 대부분의 경우 재사용됩니다. 부품은 후 가공,열처리,표면 처리,도장 등과 같은 최종 제품 요구 사항에 따라 후 처리됩니다.
참고 문헌 및 추천 도서
- 칼팍 지안,에스.(2009). 제조 공학&기술(제 6 판.). 런던:피어슨.
- 블랙,제이 티,&코서,에스. (2012). 재료&제조 공정(제 11 판.). 런던:존 와일리.
- 빌리,피터,(2009). 파운드리 기술(두 번째 에디션.). 옥스포드:버터 워스-하이네 만.
- 그루버,피.미켈,(2010). 현대 제조의 기초(제 4 판.). 옥스포드:존 와일리.