대부분의 사람들은 '분실된 왁스 주조'라는 말을 들으면 터빈 블레이드, 의료용 임플란트, 복잡한 보석 등 마지막으로 빛나는 금속 부품을 떠올립니다. 거의 항상 눈에 띄게 변하는 것은 곰팡이입니다. 제품은 아니지만 제품이 없으면 존재하지 않는 세라믹 껍질입니다. 모든 것을 정의하는 것은 부정적인 공간입니다. 그리고 왁스 패턴이 어려운 부분이라는 일반적이고 비용이 많이 드는 오해가 있습니다. 내 경험에 따르면 실제 작업은 아직 시작되지도 않은 곳입니다. 금형은 프로세스의 승패가 결정되는 곳입니다.
쉘 게임: 레이어에 관한 모든 것
쉘 자체에 대해 이야기합시다. 단 한 번의 딥 앤 덩크도 아닙니다. 그것은 의식입니다. 나무, 클러스터 등 실행 중인 모든 것의 왁스 조립부터 시작합니다. 첫 번째 코팅인 프라임 슬러리가 가장 중요합니다. 이것은 왁스 패턴의 모든 세부 사항을 캡처하는 인터페이스입니다. 표면 마감 사양이 Ra 3.2 이상인 경우 이 코팅이 타격 여부를 결정합니다. 나는 상점에서 이 첫 번째 층에 지르콘 기반 슬러리를 사용하는 것을 본 적이 있는데, 특히 항공우주나 의료 분야와 같은 무결성이 높은 부품에 사용됩니다. 여기의 내화성 밀가루는 매우 고운데, 마치 베이킹에 사용하는 밀가루와 같습니다. 덩어리가 있나요? 나중에 캐스팅의 결절로 볼 수 있습니다. 보장됩니다.
각 딥에 뒤따르는 치장벽토 과정은 또 다른 판단을 요구합니다. 용융 실리카, 알루미나, 지르콘 모래 등 치장벽토의 입자 크기는 각 층마다 증가합니다. 첫 번째 치장벽토는 세부 사항을 보존하기 위해 거의 먼지에 가까운 200메시일 수 있습니다. 네 번째 또는 다섯 번째 코팅에서는 더 거친 30-50 메시 재료를 사용하여 왁스 제거 및 붓기의 두께와 강도를 구축하게 됩니다. 리듬은 딥, 배수, 치장벽토, 건조 등 모든 것입니다. 반복하다. 건조 환경은 조용한 파트너입니다. 너무 습하면 층이 제대로 경화되지 않습니다. 껍질은 '녹색' 상태를 유지하고 약합니다. 너무 뜨겁고 건조하며 너무 빠른 용매 증발로 인해 균열이 발생할 위험이 있습니다. 제대로 관리되지 않은 건조실에서 일괄적으로 나중에 문제를 일으키는 일종의 가죽 같은 피부가 나온 적이 있습니다.
그리고 레이어 수는? 교과서에 나온 내용이 아닙니다. 작은 청동 조각품은 5~6겹으로 구성될 수 있습니다. 1500°C+에서 쏟아지는 니켈 기반 초합금 터빈 블레이드? 여러분은 9개, 어쩌면 12개의 레이어를 보고 계십니다. 껍질이 어느 정도 무거워지고 두드릴 때 둔탁한 소리가 날 때까지 쌓습니다. 그것은 촉각적인 것입니다. 목표는 탈왁스(요즘에는 일반적으로 스팀 오토클레이브)의 열충격을 견디고, 녹은 금속의 강물을 휘어지거나 갈라지지 않고 막을 수 있는 껍질을 만드는 것입니다. 그게 이 작품의 전체 목적이에요 잃어버린 왁스 주조 금형.
디왁싱: 진실의 순간
이것은 쉘의 첫 번째 실제 테스트입니다. 그 모든 세심한 레이어가 곧 순간 가열될 예정입니다. 기존의 플래시 파이어 방식은 대부분 사라졌습니다. 너무 지저분하고 쉘에 너무 스트레스가 많습니다. 이제는 고압 증기 오토클레이브입니다. 원리는 간단합니다. 껍질을 빠르게 가열하여 내부의 왁스를 녹이는 것입니다. 실행은 그렇지 않습니다. 온도와 압력 상승 속도는 하나의 방법입니다. 너무 빠르면 팽창하는 왁스가 수류탄처럼 내부에서 껍질을 날려버릴 수 있습니다. 너무 느리면 왁스가 녹고 고르지 않게 배수되어 잔여물이 남고 나중에 타서 결함이 발생할 수 있습니다.
스테인레스 스틸 밸브 본체 작업을 기억합니다. 왁스 패턴은 두껍습니다. 우리는 표준 오토클레이브 사이클을 실행했습니다. 그 결과 껍질 골절률은 30%였습니다. 두꺼운 부분의 중앙에 갇힌 왁스는 게이트 시스템을 통해 빠져나가는 것보다 더 빨리 팽창했습니다. 우리는 왁스 제거를 용이하게 하기 위해 다시 돌아가서 왁스 패턴을 수정해야 했습니다. 내부 통풍구를 추가하고 게이트 디자인을 변경해야 했습니다. 이는 잔인한 교훈이었습니다. 금형 설계는 왁스로 시작하지만 왁스 제거 단계에서 검증해야 합니다. 쉘은 수동적이지 않습니다. 그것은 대체하기 위해 고안된 왁스와 폭력적인 대화를 나누고 있습니다.
왁스 회수는 그 자체의 세계입니다. 왁스를 꺼내서 걸러내고 새 왁스와 혼합하여 특성을 유지합니다. 그러나 그것은 또 다른 이야기입니다. 이제 껍질은 비어 있고 깨지기 쉬우며 부품의 완벽한 구멍을 보유하고 있습니다. 그린 상태라고 합니다. 다음 정거장: 용광로.
번아웃과 타설: 화학이 일어나는 곳
소진로는 두 가지 작업을 수행합니다. 왁스나 습기의 마지막 흔적을 제거하고 세라믹 입자를 함께 소결하여 녹색 껍질을 강력한 단일체 주형으로 만듭니다. 램프업 속도가 다시 중요해졌습니다. 껍질을 깨뜨리는 가스를 생성하지 않고 천천히 유기물을 태워야 합니다. 일반적인 주기는 200°C에서 한 시간 동안 유지된 다음 천천히 900-1000°C로 올라갈 수 있습니다. 단지 가열하는 것이 아닙니다. 당신은 슬러리에 있는 바인더의 화학적 성질을 변화시키고 있습니다.
물질적 지식이 중요한 곳입니다. 코발트-크롬 의료용 합금을 붓는 경우 쉘 구성은 특정 온도에서 금속 침투에 저항해야 합니다. 탄소강용으로 설계된 쉘은 코발트와 반응하여 표면 오염을 일으킬 수 있습니다. 물질적 경험이 풍부한 기업 청도강선원과학기술유한회사(QSY), 수십 년에 걸쳐 이러한 지식을 프로세스에 구축합니다. 그들의 사이트에서는 tsingtaocnc.com, 그들은 코발트 및 니켈 기반 합금으로 작업한다고 언급합니다. 이는 합금의 높은 반응성과 주입 온도를 처리하기 위해 추가 지르콘이나 특수 바인더를 사용하여 특정 쉘 공식을 개발했을 가능성이 있음을 의미합니다. 일반적인 프로세스는 아닙니다.
주형이 뜨거울 때(종종 열충격을 방지하고 금속 유동성을 향상시키기 위해 섭씨 수백도에 있을 때 붓는 경우가 많습니다) 붓습니다. 금속이 세라믹에 닿습니다. 바로 이 순간이다 잃어버린 왁스 주조 금형 그들의 가치를 증명하십시오. 열 응력과 정금속 압력을 견뎌야 하며 불순물이 유입되지 않아야 합니다. 제대로 발사되지 않은 껍질은 부서질 수 있습니다. 과도하게 발사된 것은 부서지기 쉬울 수 있습니다. 좁은 창문이군요.
녹아웃과 여파
주물이 굳고 냉각되면 주형이 깨집니다. 이는 만족스럽고 폭력적인 과정입니다. 워터 제트, 진동, 때로는 무차별적인 힘이 사용됩니다. 잘 만들어진 껍질은 먼지가 아닌 덩어리로 떨어져야 합니다. 가루로 변했다면 불이 덜 붙었을 수도 있습니다. 금속에 반점으로 융합되면 이는 합금의 쉘 재료가 잘못된 반응입니다.
금속과 접촉한 껍질 구멍의 내부 표면은 이야기를 말해줍니다. 비교적 부드러워야 합니다. 캐비티 표면에 거친 오렌지 껍질 질감이 보이면 이는 주조 표면으로 직접 변환됩니다. 이러한 거칠기는 종종 첫 번째 슬러리 코팅이 너무 두껍거나 첫 번째 치장벽토가 제대로 매립되지 않은 데서 발생합니다. 첫 번째 딥에 대한 법의학 기록입니다. 주형 내부의 모든 결함은 주물에 긍정적인 특징이 됩니다. 숨김이 없습니다.
이는 금형 결함으로 인한 실제 비용이 명백해지는 부분입니다. 주물의 표면 구덩이는 연삭될 수 있습니다. 깨진 껍질에서 나온 실수? 그것은 완전한 손실이며 왁스 패턴에서 추가된 모든 가치를 잃은 것입니다. 금형은 소모품이지만 체인에서 가장 큰 비용을 차지하는 소모품입니다.
표준을 넘어서: 복잡성과 판단 요구
모든 금형이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 전자제품의 액체 냉각판처럼 깊고 좁은 채널이 있는 부품을 생각해 보세요. 공기를 가두지 않고 슬러리를 채널 내부 깊숙이 균일하게 코팅하는 것은 악몽입니다. 진공 보조 코팅을 사용하거나 담그는 동안 나무를 회전해야 할 수도 있습니다. 배수가 까다롭습니다. 슬러리는 나중에 껍질이 갈라지는 원인이 되는 두꺼운 반점을 만들어서 고일 수 있습니다.
아니면 코어. 때로는 왁스만으로는 형성할 수 없는 내부 공동이 필요한 경우도 있습니다. 껍질을 벗기기 전에 세라믹 코어를 왁스 패턴에 삽입합니다. 이제 쉘은 발사 및 주입 중에 이 코어와 결합되거나 적어도 이 코어를 수용해야 합니다. 쉘과 코어 재료 사이의 차등 열팽창은 완전히 새로운 변수입니다. 함께 움직이지 않으면 코어가 이동하거나 균열되어 내부 형상이 손상될 수 있습니다. 이는 금형이 복합 구조가 되는 고급 영역입니다.
그리고 엄청난 규모가 있습니다. 저는 높이가 1미터가 넘는 부품의 금형 작업을 해왔습니다. 큰 물체의 껍질은 취급하는 동안 자체 무게를 지탱해야 합니다. 이 거대하고 깨지기 쉬운 구조물을 담그고, 건조하고, 옮기는 물류 작업은 그 자체로 엔지니어링 프로젝트입니다. 매뉴얼만 따를 수는 없습니다. 맞춤형 랙, 특수 건조 순서 등의 트릭을 개발합니다. QSY가 인용한 것처럼 30년의 운영이 일종의 뿌리 깊은 문제 해결 직관으로 해석되는 곳입니다. 다양한 유형의 패턴에서 좋은 껍질이 어떤 느낌인지 배웁니다. 그것은 과학 위에 기술을 겹겹이 쌓은 기술입니다.
따라서 정밀 매몰 주조를 볼 때 금속만 보지 마십시오. 그것을 만든 세라믹 껍질의 유령을보십시오. 모든 윤곽, 모든 표면 마감, 모든 얇은 벽은 층을 이루고 소성된 세라믹의 품질과 관리에 대한 증거입니다. 잃어버린 왁스 주조 금형. 그들은 전체 과정에 대한 노래되지 않고 파괴된 증인입니다. 올바른 결과를 얻는 것은 과정의 한 단계가 아닙니다. 그것은 과정입니다. 그 밖의 모든 것은 준비 또는 정리입니다.
