Shell zgrada za investiciono livenje

Investiciono livenje je premazivanje više slojeva vatrostalnih premaza na površini kalupa od voska. Nakon što se očvrsne i osuši, voštani kalup se zagrijavanjem topi kako bi se dobila školjka sa šupljinom koja odgovara obliku voštanog kalupa. Nakon pečenja se sipa u A metodu dobijanja odlivaka, pa se naziva i livenje u izgubljenom vosku. Uz kontinuirano poboljšanje tehnologije proizvodnje, novi procesi oblikovanja voskom nastavljaju se pojavljivati, a raznovrsnost materijala dostupnih za kalupljenje se povećava. Sada metoda uklanjanja plijesni više nije ograničena na topljenje, a materijali za oblikovanje nisu ograničeni na materijale od voska. Mogu se koristiti i plastični kalupi. Budući da odljevci dobiveni ovom metodom imaju veću dimenzionalnu točnost i niže vrijednosti hrapavosti površine, naziva se i precizno lijevanje.

Osnovna karakteristika odinvesticiono livenjeje da se pri izradi školjke koristi topljivi kalup za jednokratnu upotrebu. Budući da nema potrebe za izvlačenjem kalupa, školjka je integralna bez površine za razdvajanje, a školjka je izrađena od vatrostalnih materijala sa odličnim performansama pri visokim temperaturama. Investiciono livenje može da proizvede odlivke složenog oblika, sa minimalnom debljinom zida od 0,3 mm i minimalnim prečnikom otvora za livenje od 0,5 mm. Ponekad se u proizvodnji pojedini dijelovi sastavljeni od više dijelova mogu kombinirati u cjelinu promjenom strukture i direktno formirati livenjem u investiciju. Ovo može uštedjeti radne sate obrade i potrošnju metalnog materijala, te napraviti strukturudijelovi za livenjerazumnije.

Težina odljevaka proizvedenih investicionim lijevanjem općenito se kreće od nekoliko desetaka grama do nekoliko kilograma, pa čak i desetina kilograma. Preteški odljevci nisu pogodni za livenje po investiciji zbog ograničenja performansi materijala za oblikovanje i poteškoća u izradi ljuske.

Odljevci proizvedeni investicionim livenjemnisu ograničeni tipovima legura, posebno za legure koje je teško rezati ili kovati, što može pokazati svoju superiornost. Međutim, proizvodnja odljevaka ima i neke nedostatke, uglavnom zbog velikog broja procesa, dugih proizvodnih ciklusa, složenih tehnoloških procesa, te mnogih faktora koji utiču na kvalitet odljevaka, koji se moraju strogo kontrolirati kako bi se stabilizirala proizvodnja.

U poređenju sa drugim metodama livenja, izuzetna karakteristika livenja po ulaganju je upotreba topljivih kalupa za izradu ljuske. Svaki put kada se proizvodi školjka troši se jedan kalup za ulaganje. Neophodan preduslov za dobijanje visokokvalitetnih odlivaka sa visokom dimenzionalnom preciznošću i niskim vrednostima hrapavosti površine je kalup za ulaganje sa visokom dimenzionalnom preciznošću i niskim vrednostima površinske hrapavosti. Stoga će performanse materijala za kalupljenje (koji se nazivaju materijal za kalupe), kvaliteta kalupa (šablon koji se koristi za presovanje ulaganja) i proces oblikovanja direktno utjecati na kvalitetu odljevka za ulaganje.

Kalupi za investiciono livenje se trenutno uglavnom koriste u ljusci napravljenoj od višeslojnih vatrostalnih materijala. Nakon što je modul uronjen i premazan vatrostalnim premazom, posipati granulirani vatrostalni materijal, a zatim osušiti i stvrdnuti i ponoviti ovaj postupak više puta dok sloj vatrostalnog materijala ne dostigne potrebnu debljinu. Na taj način se na modulu formira višeslojna ljuska koja se obično parkira na neko vrijeme da se potpuno osuši i stvrdne, a zatim se deformira kako bi se dobila višeslojna ljuska. Neke višeslojne školjke treba napuniti pijeskom, a neke ne. Nakon pečenja, mogu se direktno sipati, što se naziva školjka visoke čvrstoće.

Kvaliteta školjke direktno je povezana s kvalitetom odljevka. Prema radnim uvjetima školjke, zahtjevi performansi školjke uglavnom uključuju:
1) Ima visoku normalnu temperaturnu čvrstoću, prikladnu čvrstoću na visokim temperaturama i nisku preostalu čvrstoću.
2) Ima dobru propusnost zraka (naročito propusnost zraka pri visokim temperaturama) i toplinsku provodljivost.
3) Koeficijent linearne ekspanzije je mali, toplinsko širenje je nisko i širenje je ujednačeno.
4) Odlična otpornost na brzu hladnoću i toplotu i termohemijsku stabilnost.

Ova svojstva ljuske usko su povezana s materijalima koji se koriste u izradi ljuske i procesom izrade školjke. Materijali za ljuske uključuju vatrostalne materijale, veziva, rastvarače, učvršćivače, surfaktante itd. Među njima, vatrostalni materijal i vezivo direktno formiraju ljusku, koja je glavni materijal ljuske. Vatrostalni materijali koji se koriste u investicionom livenju su uglavnom silikatni pesak, korund i aluminosilikatni vatrostalni materijali (kao što su vatrostalna glina i aluminijum banadijum, itd.). Osim toga, ponekad se koriste cirkonski i magnezijev pijesak.

Vatrostalni materijal u prahu i vezivo pripremaju se u vatrostalni premaz, a granulirani vatrostalni materijal se posipa po vatrostalnoj prevlaci prilikom izrade ljuske. Veziva koja se koriste u vatrostalnim premazima uglavnom uključuju etil silikat hidrolizat, vodeno staklo i silicijum sol. Boja pripremljena etil silikatom ima dobra svojstva premaza, veliku čvrstoću ljuske, malu termičku deformaciju, visoku dimenzijsku tačnost dobijenih odlivaka i dobar kvalitet površine. Uglavnom se koristi za proizvodnju važnih odlivaka od legiranog čelika i drugih odlivaka sa visokim zahtevima za kvalitetom površine. Sadržaj SiO2 u etil silikata proizvedenom u Kini je općenito 30% do 34% (maseni udio), pa se naziva etil silikat 32 (32 predstavlja prosječan maseni udio SiO2 u etil silikatu). Etil silikat može igrati vezujuću ulogu tek nakon hidrolize.

Školjka za premaz pripremljena vodenim staklom lako se deformiše i puca. U poređenju sa etil silikatom, proizvedeni odlivci imaju nisku dimenzijsku preciznost i veliku hrapavost površine. Vezivo za vodeno staklo je pogodno za proizvodnju malih običnih čeličnih odlivaka iodljevci od obojenih legura. Vodeno staklo za livenje obicno ima modul 3,0~3,4 i gustinu od 1,27~1,34 g/cm3.

Vezivno sredstvo za silicijum sol je vodeni rastvor silicijumske kiseline, takođe poznat kao silicijum sol. Njegova cijena je 1/3~1/2 niža od cijene etil silikata. Kvalitet odljevaka proizvedenih korištenjem silicijum-sola kao veziva je veći od kvaliteta vodenog stakla. Vezivno sredstvo je znatno poboljšano. Silicijum sol ima dobru stabilnost i može se čuvati dugo vremena. Ne zahtijeva posebne učvršćivače pri izradi školjki. Čvrstoća ljuske na visokoj temperaturi je bolja od one etil silikatnih ljuski, ali sol silicijevog dioksida ima lošu sposobnost vlaženja za ulaganje i potrebno je duže da se stvrdne. Glavni procesi izrade ljuski uključuju odmašćivanje modula, premazivanje i brušenje, sušenje i stvrdnjavanje, vađenje kalupa i pečenje.