ساختمان پوسته برای ریخته گری سرمایه گذاری

ریخته گری سرمایه گذاری عبارت است از پوشش چند لایه پوشش نسوز بر روی سطح قالب مومی. پس از سفت شدن و خشک شدن، قالب موم با حرارت ذوب می شود تا پوسته ای با حفره ای متناسب با شکل قالب موم به دست آید. پس از پخت، آن را در روشی برای به دست آوردن ریخته گری می ریزند، بنابراین به آن ریخته گری موم گم شده نیز می گویند. با پیشرفت مداوم فناوری تولید، فرآیندهای قالب گیری موم جدید همچنان ظاهر می شوند و تنوع مواد موجود برای قالب گیری در حال افزایش است. در حال حاضر روش حذف قالب دیگر محدود به ذوب نیست و مواد قالب گیری به مواد مومی محدود نمی شود. از قالب های پلاستیکی نیز می توان استفاده کرد. از آنجایی که ریخته‌گری‌های به‌دست‌آمده از این روش دارای دقت ابعادی بالاتر و مقادیر زبری سطح پایین‌تری هستند، به آن ریخته‌گری دقیق نیز می‌گویند.

ویژگی اساسی ازریخته گری سرمایه گذاریاین است که در ساخت پوسته از قالب یکبار مصرف قابل ذوب استفاده می شود. از آنجایی که نیازی به کشیدن قالب نیست، پوسته بدون سطح جداکننده یکپارچه است و پوسته از مواد نسوز با عملکرد عالی در دمای بالا ساخته شده است. ریخته گری سرمایه گذاری می تواند ریخته گری هایی به شکل پیچیده با حداقل ضخامت دیواره 0.3 میلی متر و حداقل قطر سوراخ ریخته گری 0.5 میلی متر تولید کند. گاهی اوقات در تولید، برخی از قطعات متشکل از چندین بخش را می توان با تغییر ساختار در یک کل ترکیب کرد و مستقیماً با ریخته گری سرمایه گذاری شکل داد. این می تواند باعث صرفه جویی در ساعت کار و مصرف مواد فلزی شود و ساختار آن را بسازدقطعات ریخته گریمعقول تر

وزن ریخته‌گری‌های تولید شده توسط ریخته‌گری سرمایه‌گذاری عموماً از ده‌ها گرم تا چند کیلوگرم یا حتی ده‌ها کیلوگرم متغیر است. ریخته گری های خیلی سنگین به دلیل محدودیت عملکرد مواد قالب گیری و مشکل در ساخت پوسته برای ریخته گری سرمایه گذاری مناسب نیستند.

ریخته گری تولید شده توسط ریخته گری سرمایه گذاریمحدود به انواع آلیاژها نیست، مخصوصاً برای آلیاژهایی که برش یا آهنگری آنها دشوار است، که می تواند برتری خود را نشان دهد. با این حال، تولید ریخته گری سرمایه گذاری نیز دارای کاستی هایی است که عمدتاً به دلیل تعداد زیاد فرآیندها، چرخه های طولانی تولید، فرآیندهای پیچیده تکنولوژیکی و بسیاری از عوامل مؤثر بر کیفیت ریخته گری است که برای تثبیت تولید باید به شدت کنترل شود.

در مقایسه با سایر روش های ریخته گری، ویژگی قابل توجه ریخته گری سرمایه گذاری استفاده از قالب های ذوب پذیر برای ساخت پوسته است. هر بار که یک پوسته تولید می شود، یک قالب سرمایه گذاری مصرف می شود. پیش نیاز لازم برای به دست آوردن ریخته گری با کیفیت بالا با دقت ابعادی بالا و مقادیر زبری سطح پایین، یک قالب سرمایه گذاری با دقت ابعادی بالا و مقادیر زبری سطح پایین است. بنابراین، عملکرد مواد قالب‌گیری (که به آن مواد قالب گفته می‌شود)، کیفیت قالب‌گیری (الگوی مورد استفاده برای فشار دادن سرمایه‌گذاری) و فرآیند قالب‌گیری مستقیماً بر کیفیت ریخته‌گری سرمایه‌گذاری تأثیر می‌گذارد.

قالب های ریخته گری سرمایه گذاری در حال حاضر به طور کلی در پوسته ای ساخته شده از مواد نسوز چند لایه استفاده می شود. پس از غوطه ور شدن و پوشاندن ماژول با پوشش نسوز، مواد نسوز دانه ای را بپاشید و سپس خشک و سفت کنید و این عمل را بارها تکرار کنید تا لایه مواد نسوز به ضخامت لازم برسد. به این ترتیب یک پوسته چند لایه روی ماژول تشکیل می شود که معمولاً برای مدتی پارک می شود تا کاملا خشک و سفت شود و سپس قالب گیری می شود تا پوسته چند لایه به دست آید. برخی از پوسته های چند لایه باید با ماسه پر شوند، و برخی نه. بعد از تفت دادن می توان آنها را مستقیما ریخت که به آن پوسته پر استحکام می گویند.

کیفیت پوسته ارتباط مستقیمی با کیفیت ریخته گری دارد. با توجه به شرایط کاری پوسته، الزامات عملکرد پوسته عمدتاً شامل موارد زیر است:
1) دارای استحکام دمای معمولی بالا، مقاومت دمای بالا مناسب و استحکام باقی مانده کم است.
2) دارای نفوذپذیری هوا (به ویژه نفوذپذیری هوا در دمای بالا) و هدایت حرارتی است.
3) ضریب انبساط خطی کوچک، انبساط حرارتی کم و انبساط یکنواخت است.
4) مقاومت عالی در برابر سرما و گرما سریع و پایداری ترموشیمیایی.

این خواص پوسته ارتباط نزدیکی با مواد مورد استفاده در پوسته سازی و فرآیند ساخت پوسته دارد. مواد پوسته شامل مواد نسوز، چسباننده، حلال ها، سخت کننده ها، سورفکتانت ها و ... هستند که در این میان مواد نسوز و چسب مستقیماً پوسته را تشکیل می دهند که ماده اصلی پوسته است. مواد نسوز مورد استفاده در ریخته گری سرمایه گذاری عمدتاً ماسه سیلیس، کوراندوم و دیرگدازهای آلومینوسیلیکات (مانند خاک نسوز و آلومینیوم باندیم و غیره) می باشد. علاوه بر این، گاهی اوقات از ماسه زیرکون و ماسه منیزیم استفاده می شود.

مواد نسوز پودری و بایندر در پوشش نسوز آماده می‌شوند و مواد نسوز دانه‌ای هنگام ساخت پوسته روی پوشش نسوز پاشیده می‌شوند. بایندرهای مورد استفاده در پوشش های نسوز عمدتاً شامل اتیل سیلیکات هیدرولیز، شیشه آب و سل سیلیس می باشد. رنگ تهیه شده با اتیل سیلیکات دارای خواص پوشش دهی خوب، استحکام پوسته بالا، تغییر شکل حرارتی کوچک، دقت ابعادی بالای ریخته گری های به دست آمده و کیفیت سطح خوب است. بیشتر برای تولید ریخته گری های فولادی آلیاژی مهم و سایر ریخته گری ها با الزامات کیفیت سطح بالا استفاده می شود. محتوای SiO2 اتیل سیلیکات تولید شده در چین به طور کلی 30٪ تا 34٪ (کسر جرمی) است، بنابراین اتیل سیلیکات 32 نامیده می شود (32 نشان دهنده میانگین کسر جرمی SiO2 در اتیل سیلیکات است). اتیل سیلیکات تنها پس از هیدرولیز می تواند نقش اتصال را ایفا کند.

پوسته پوششی تهیه شده با شیشه آب به راحتی تغییر شکل داده و ترک می خورد. در مقایسه با اتیل سیلیکات، ریخته گری های تولید شده دارای دقت ابعادی پایین و زبری سطح بالایی هستند. چسب شیشه ای واتر برای تولید ریخته گری های کوچک فولادی معمولی وریخته گری آلیاژهای غیر آهنی. شیشه آب برای ریخته گری سرمایه گذاری معمولا دارای مدول 3.0 ~ 3.4 و چگالی 1.27 ~ 1.34 گرم بر سانتی متر مکعب است.

بایندر سل سیلیس محلول آبی اسید سیلیسیک است که به عنوان سل سیلیس نیز شناخته می شود. قیمت آن 1/3 ~ 1/2 کمتر از اتیل سیلیکات است. کیفیت ریخته‌گری‌های تولید شده با استفاده از سل سیلیس به‌عنوان چسبنده، بالاتر از شیشه‌های آبی است. عامل اتصال بسیار بهبود یافته است. سل سیلیس پایداری خوبی دارد و برای مدت طولانی قابل نگهداری است. هنگام ساخت پوسته به سخت کننده های خاصی نیاز ندارد. استحکام پوسته در دمای بالا بهتر از پوسته های اتیل سیلیکات است، اما سل سیلیس ترشوندگی ضعیفی برای سرمایه گذاری دارد و زمان بیشتری برای سخت شدن نیاز دارد. فرآیندهای اصلی پوسته سازی عبارتند از چربی زدایی ماژول، پوشش و سنباده زدن، خشک کردن و سخت شدن، قالب گیری و برشته کردن.