Keď ľudia hovoria o odlievaní strateného vosku, často sú posadnutí voskovými vzormi alebo konečným odlievaním kovu. Keramická kaša? Je spracovaný ako jednoduchý náter, krok pozadia. To je prvá chyba. V skutočnosti je kaša doslovným výrobcom formy; jeho správanie určuje, či získate bezchybný odliatok alebo nákladnú kopu šrotu. Nie je to tovar. Dávka, ktorá funguje pre nehrdzavejúcu oceľ, môže katastrofálne zlyhať pre tenkostennú zliatinu na báze niklu. Videl som príliš veľa obchodov, dokonca aj tých skúsených, že s tým zaobchádzali ako s univerzálnou zmesou, len aby čelili prasklinám škrupiny, inklúziám alebo hroznej povrchovej úprave a potom obviňovali odparafínovanie alebo pec. Pravda zvyčajne začína pri nádrži na hnoj.
Je to viac než len blato – zloženie je vyjednávanie
Základ je jednoduchý: žiaruvzdorná múka (ako tavený oxid kremičitý alebo zirkón) a spojivo, zvyčajne koloidný oxid kremičitý alebo etylsilikát. Ale jednoduchosť tam končí. Distribúcia veľkosti častíc múky je kritická. Na dosiahnutie správnej hustoty balenia potrebujete zmes hrubých a jemných zŕn. Príliš jemné a počas sušenia a vypaľovania dôjde k nadmernému zmršťovaniu a praskaniu. Príliš hrubé a vaša povrchová úprava bude drsná a stratí všetky detaily, ktoré ste tak tvrdo zachytili vo vosku. Pre väčšinu našej práce s keramická kaša na odlievanie strateného vosku v QSY sa prikláňame k systému na báze zirkónu pre vysokoteplotné zliatiny. Má vyššiu žiaruvzdornosť, o ktorej sa nedá vyjednávať, keď nalievate zliatiny na báze kobaltu, ktoré kričia z pece.
Voľba spojiva je ďalším súdnym rozhodnutím. Koloidný oxid kremičitý je užívateľsky príjemný, na vodnej báze, ale silu si buduje pomaly. Etylsilikát vytvára veľmi pevnú škrupinu rýchlo, ale je na báze alkoholu – nebezpečenstvo požiaru, zložitá kontrola viskozity a môže spôsobiť, že škrupina bude príliš pevná, čo vedie k horúcim trhlinám v kove. Používame oboje, ale pre zložité diely s tenkým prierezom z ocele alebo nehrdzavejúcej ocele často používame hybridný systém. Ide o vyváženie zelenej sily, vypálenej sily a priepustnosti. Neexistuje žiadna učebnicová odpoveď; je to recept, ktorý upravujete na základe vlhkosti v dielni v ten deň.
Potom sú tu prísady. Niekoľko kvapiek zmáčadla na zníženie povrchového napätia, aby kaša rovnomerne pokrývala vosk, najmä na zložitých hydrofóbnych povrchoch. Odpeňovač je povinný – zachytené vzduchové bubliny sú defekty škrupiny, ktoré čakajú na to, čo sa stane. Niekedy je pre určité geometrie potrebné malé percento špeciálneho aditíva proti žilnateniu, aby sa predišlo vlasovým trhlinám v keramike. Zmiešate to a nebudete sa na to len pozerať; cítiš to. Viskozita musí pokryť prst špecifickým spôsobom a zanechať rovnomernú, nepriehľadnú vrstvu. Kontrolujeme to pohárom Zahn, ale skúsení chalani poznajú podľa toho, ako to kvapká.
Diabol je v procese: Reológia a kontrola
Miešanie nie je len hádzanie vecí do nádrže. Je to kontrolovaný, často pomalý proces, aby sa zabránilo šľahaniu vzduchu do zmesi. Používame vrtuľový mixér so špecifickým uhlom lopatky. Po zmiešaní musí kaša starnúť - niekedy 24 hodín - aby sa chémia stabilizovala. Jeho reológia sa mení. Novo namiešaná kaša môže z voskového stromu príliš rýchlo vytiecť a zanechať tenkú, slabú vrstvu. Starší bude mať lepšiu tixotropnú vlastnosť: tečie, keď je miešaný, ale drží svoj tvar, keď je nehybný, vytvára jednotnú vrstvu.
Kontrolné parametre sú denné rituály. Hustota (alebo špecifická hmotnosť) sa kontroluje nábožensky. Ako sa voda vyparuje, hustota stúpa a musíte ju upraviť späť destilovanou vodou. Viskozita sa kontroluje pred každou zmenou. pH je dôležité pre systémy koloidného oxidu kremičitého; ak dôjde k posunu, častice oxidu kremičitého môžu začať predčasne gélovať, čo zničí celú dávku. Raz som stratil 500-litrovú nádrž, pretože bolo použité kontaminované vedro, ktoré posunulo pH. Bola to drahá lekcia procedurálnej disciplíny. Neudržiavate len tekutinu; udržiavate živý koloidný systém.
Namáčanie voskových zostáv je umenie. Prvý náter alebo základný náter je najdôležitejší. Definuje povrchovú úpravu. Často tu používame jemnejšiu múku, niekedy pridávame aj jemnejší zirkón. Čas vypúšťania, rotácia stromu, aby sa zabránilo zhlukovaniu, kontrola prašnosti prostredia – na všetkom záleží. Po prvom nátere ihneď nanášame štuk (hrubý piesok), kým je kaša ešte mokrá. Potom je to kolobeh: sušenie, namáčanie, štukovanie, sušenie. Prostredie sušenia (teplota, vlhkosť, prúdenie vzduchu) je rovnako dôležité ako samotná kaša. Náhle to vedie k zeleným škrupinám so zachytenou vlhkosťou, ktorá sa mení na paru a exploduje počas odparafínovania.
Príklad: Turbínový list zo zliatiny niklu
Tu sa stretáva teória s ohňom. Mali sme projekt na malú dávku turbínových lopatiek zo zliatiny niklu. Voskové vzory boli zložité, s vnútornými chladiacimi kanálmi. Pri prvom teste sa použila naša štandardná formulácia suspenzie zo zliatiny ocele. Výsledok? Niekoľko čepelí vykazovalo jemné praskliny na zadných hranách po odparafínovaní v autokláve. Škrupina bola príliš pevná a nevydržala rýchle rozpínanie vosku. Porucha bola v systéme suspenzia-spojivo; bol príliš silný, príliš krehký pre túto geometriu.
Opravou bola mnohostranná úprava keramická kaša na odlievanie strateného vosku. Najprv sme mierne znížili pomer spojiva v prvých dvoch vrstvách, aby sme umožnili trochu väčšiu flexibilitu. Po druhé, zmenili sme štuku na prvý náter na trochu menej hranatý piesok s okrúhlym zrnom, aby sme znížili body koncentrácie napätia. Po tretie, predĺžili sme čas schnutia medzi prvými vrstvami o 50 %. Spomalilo to výrobu, ale fungovalo to. Škrupiny mali dostatočnú silu na to, aby zvládli kov, ale dostatočnú priepustnosť a mikrodát, aby prežili odparafínovanie. Tento druh odstraňovania problémov je štandardom v obchode Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), kde materiálové portfólio od liatiny až po špeciálne zliatiny núti rešpektovať kal ako premennú, nie konštantu.
Ďalší jemný bod: pre tieto vysokoteplotné zliatiny musí škrupina odolávať nielen teplote odlievania, ale aj dlhodobému teplu, keď masívne odlievacie centrum pomaly tuhne. Kaša, ktorá sa spekne alebo zmäkne príliš skoro, môže viesť k prenikaniu kovu, čím sa vytvorí drsný, roztavený povrch, ktorý je nočnou morou čistiť. Naša zirkónová kaša, vyvinutá v priebehu rokov, je navrhnutá tak, aby si zachovala svoju integritu až do limitu, a preto dokážeme spoľahlivo zvládnuť náročné špecifikácie častí na báze kobaltu a niklu.
Bežné úskalia a pocit z toho
Okrem technických špecifikácií je tu intuícia. Kaša, ktorá bola použitá na príliš veľa ponorov, hromadí prach zo štuku a hydrolyzovaného spojiva. Zhrubne, zmení sa veľkosť jeho častíc. Na úpravu viskozity nemôžete len pridávať vodu; ktorý riedi obsah spojiva. Nádrž musíte pravidelne obnovovať novou kašou. V životnom cykle nádrže je sladké miesto, kde je dokonale vyvážená – zvyčajne po niekoľkých obnovovacích cykloch.
Jedným pretrvávajúcim problémom je odvodňovanie kalu, ktoré vytvára výstupok alebo hrubú vrstvu na dne voskového vzoru. To vytvára tepelný hmotnostný rozdiel počas odlievania, čo vedie k pórovitosti zmršťovania kovu v tomto mieste. Riešenie nie je vždy v samotnej kaši, ale v technike namáčania – niekedy je potrebné namáčať, otočiť o 180 stupňov a znova namáčať, aby ste získali rovnomernú vrstvu. Ide o praktickú korekciu.
Nakoniec vzťah medzi kašou a následným výpalom. Škrupina musí byť vypálená, aby sa spálil všetok zvyškový vosk a prchavé látky a aby sa vyvinula jej konečná pevnosť. Ak je zloženie kaše vypnuté, škrupina sa môže počas vypaľovania roztrhnúť alebo prasknúť. Pred uvedením do výroby vždy vykonáme skúšobné vypálenie nábojnice z novej šarže alebo receptúry. Je to lacná poistka. Vystrelená škrupina by mala mať pri jemnom poklepaní konzistentnú farbu a jasný, rezonančný ping. Tupé buchnutie znamená problémy – pravdepodobne nízka pevnosť alebo mikrotrhliny.
Záver: Nadácia je všetko
Takže po tridsiatich rokoch v tejto hre v QSY, od škrupinovej formy až po zložité investičné odlievanie, ak existuje jedna vec, ktorú treba zatĺcť, je to toto: nikdy nepodceňujte kalovú miestnosť. The keramická kaša na odlievanie strateného vosku je základná zmluva medzi voskovým vzorom a roztaveným kovom. Je to dynamický, živý materiálny systém, ktorý si vyžaduje rešpekt a neustále pozorovanie. Môžete mať najlepší vosk, dokonalý dizajn vtoku a kalibrovanú pec, ale zle spravovaná kaša to všetko podkope. Nie je to očarujúca práca – je často chaotická a opakuje sa – ale kvalita všetkého, čo nasleduje, je postavená, vrstva po vrstve, v tejto nádrži. Skutočná odbornosť nespočíva len v tom, že to zmiešate so špecifikáciami; je to v tom, že viete, ako to vyladiť pre časť na strome dnes, pre zliatinu, ktorá sa naleje budúci týždeň, a pre problém, ktorý ste vyriešili, ale možno ho znova uvidíte v inej podobe. To je to remeslo.
