Ko ljudje govorijo o ulitku z izgubljenim voskom, so pogosto obsedeni z voščenimi vzorci ali končnim ulitkom kovine. Keramična kaša? Obravnava se kot preprosta barva, korak v ozadju. To je prva napaka. V resnici je gnojevka dobesedno ustvarjalec plesni; njegovo obnašanje narekuje, ali boste dobili brezhiben ulitek ali drag kup odpadkov. To ni blago. Serija, ki je primerna za nerjaveče jeklo, bi lahko katastrofalno odpovedala za komponento zlitine na osnovi niklja s tanko steno. Preveč trgovin, tudi izkušenih, sem videl, da so jo obravnavali kot mešanico, ki ustreza vsem, samo da bi se soočili z razpokami lupine, vključki ali grozno končno obdelavo površine, nato pa krivijo razvoskanje ali peč. Resnica se običajno začne pri rezervoarju za gnojevko.
To je več kot le blato – sestava je pogajanje
Osnova je preprosta: ognjevarna moka (kot staljeni silicijev dioksid ali cirkon) in vezivo, običajno koloidni silicijev dioksid ali etil silikat. Toda preprosto se tu konča. Porazdelitev velikosti delcev moke je kritična. Potrebujete mešanico grobih in finih zrn, da dosežete ustrezno gostoto pakiranja. Preveč fin in med sušenjem in žganjem boste dobili prekomerno krčenje in razpoke. Pregrobo in vaša površina bo hrapava, pri čemer boste izgubili vse podrobnosti, ki ste jih tako težko ujeli v vosek. Za večino našega dela z keramična gošča za ulivanje po izgubljenem vosku pri QSY se nagibamo k sistemu na osnovi cirkona za visokotemperaturne zlitine. Ima višjo ognjevzdržnost, o kateri se ni mogoče pogajati, ko vlivate zlitine na osnovi kobalta, ki kar jočejo iz peči.
Izbira veziva je še ena sodba. Koloidni silicijev dioksid je uporabniku prijazen, na vodni osnovi, vendar počasi povečuje moč. Etil silikat hitro zgradi zelo močno lupino, vendar je na osnovi alkohola – nevarnost požara, zapleten nadzor viskoznosti in lahko naredi lupino preveč togo, kar vodi do vročih raztrganin v kovini. Uporabljamo oboje, vendar za kompleksne dele s tankimi preseki iz jekla ali nerjavečega jekla pogosto izberemo hibridni sistem. Gre za ravnotežje zelene moči, žgane moči in prepustnosti. Ni učbeniškega odgovora; to je recept, ki ga prilagodite glede na vlažnost v delavnici tisti dan.
Potem so tu še aditivi. Nekaj kapljic vlažilnega sredstva za zmanjšanje površinske napetosti, tako da kaša enakomerno prekrije vosek, zlasti na težavnih hidrofobnih površinah. Sredstvo proti penjenju je obvezno – ujeti zračni mehurčki so napake na lupini, ki čakajo, da se zgodijo. Včasih je za določene geometrije potreben majhen odstotek posebnega aditiva proti tvorjenju žil, da se preprečijo lasaste razpoke v keramiki. To zmešaš in ne samo pogledaš; čutiš. Viskoznost mora vaš prst prekriti na poseben način, tako da ostane enakomeren, neprozoren sloj. Preverjamo z Zahnovo skodelico, vendar izkušeni vedo po tem, kako kaplja.
Hudič je v procesu: reologija in nadzor
Mešanje ni samo metanje stvari v rezervoar. To je nadzorovan, pogosto počasen postopek, da se prepreči vdiranje zraka v mešanico. Uporabljamo propelerski mešalnik z določenim kotom lopatic. Po mešanju se mora gnojevka starati – včasih 24 ur – da se kemija stabilizira. Njena reologija se spremeni. Na novo zmešana gnojevka lahko prehitro odteče z voščenega drevesa in pusti tanek, šibak sloj. Staran bo imel boljšo tiksotropno lastnost: teče, ko je vznemirjen, vendar ohranja svojo obliko, ko miruje, in tvori enotno plast.
Nadzorni parametri so dnevni rituali. Gostota (ali specifična teža) se preverja versko. Ko voda izhlapeva, se gostota poveča, zato jo morate prilagoditi z destilirano vodo. Viskoznost se preveri pred vsako menjavo. pH je pomemben za sisteme koloidnega silicijevega dioksida; če se premika, lahko delci silicijevega dioksida začnejo prezgodaj želirati in uničijo celotno serijo. Enkrat sem izgubil 500-litrski rezervoar, ker je bilo uporabljeno kontaminirano vedro, ki je spremenilo pH. To je bila draga lekcija postopkovne discipline. Ne vzdržujete le tekočine; vzdržujete živ, koloidni sistem.
Pomakanje voščenih sklopov je umetnost. Prvi nanos ali temeljni nanos je najpomembnejši. Določa končno obdelavo površine. Tu pogosto uporabimo bolj fino moko, včasih dodamo tudi finejši cirkon. Čas praznjenja, rotacija drevesa, da se prepreči kopičenje, nadzor prahu v okolju – vse je pomembno. Po prvem nanosu takoj nanesemo stucco (grobi pesek), dokler je zmes še mokra. Potem je to cikel: sušenje, potapljanje, štukatura, sušenje. Okolje sušenja (temperatura, vlaga, pretok zraka) je tako ključno kot sama gnojevka. Hitenje vodi do zelenih lupin z ujeto vlago, ki se med razvoskanjem spremeni v paro in eksplodira.
Primer: Rezilo turbine iz zlitine na osnovi niklja
Tukaj se teorija sreča z ognjem. Imeli smo projekt za majhno serijo turbinskih lopatic iz zlitine na osnovi niklja. Voščeni vzorci so bili zapleteni, z notranjimi hladilnimi kanali. Prva serija je uporabila našo standardno formulo za gnojevko iz jeklenih zlitin. rezultat? Več rezil je po razvoskanju v avtoklavu pokazalo drobne razpoke na zadnjih robovih. Lupina je bila preveč toga in ni mogla prenesti hitrega širjenja voska. Napaka je bila v sistemu gnojevke in veziva; bilo je premočno, prekrhko za to geometrijo.
Popravek je bil večplastna prilagoditev keramična gošča za ulivanje po izgubljenem vosku. Najprej smo rahlo zmanjšali vezivno razmerje v prvih dveh nanosih, da bi omogočili malo večjo fleksibilnost. Drugič, štukaturo za prvi sloj smo zamenjali z nekoliko manj oglatim, okroglozrnatim peskom, da zmanjšamo točke koncentracije napetosti. Tretjič, podaljšali smo čas sušenja med prvimi nanosi za 50 %. To je upočasnilo proizvodnjo, vendar je delovalo. Lupine so imele dovolj trdnosti za obvladovanje kovine, vendar dovolj prepustnosti in mikro-dajnosti, da so preživele razvoskanje. Tovrstno odpravljanje težav je standardno v trgovini, kot je Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), kjer vas materialni portfelj od litega železa do posebnih zlitin prisili, da upoštevate gnojevko kot spremenljivko in ne kot konstanto.
Še ena subtilna točka: pri teh visokotemperaturnih zlitinah mora lupina prenesti ne le temperaturo vlivanja, ampak tudi dolgotrajno vročino, saj se masivno središče litja počasi strjuje. Gnojnica, ki se prezgodaj sintra ali zmehča, lahko vodi do vdiranja kovine in ustvarja hrapavo, zlito površino, ki jo je čiščenje prava nočna mora. Naša formula za cirkonsko brozgo, ki smo jo razvijali leta, je zasnovana tako, da ohranja svojo celovitost do meje, zaradi česar lahko zanesljivo obvladamo zahtevne specifikacije za dele na osnovi kobalta in niklja.
Pogoste pasti in občutek tega
Poleg tehničnih specifikacij je tu intuicija. Gnojnica, ki je bila uporabljena za preveč namakanj, nabira prah iz štukature in hidroliziranega veziva. Zgosti se, spremeni se velikost delcev. Ne morete kar naprej dodajati vode, da prilagodite viskoznost; ki razredči vsebino veziva. Rezervoar morate občasno osvežiti z novo gnojevko. V življenjskem ciklu rezervoarja je prijetna točka, kjer je popolnoma uravnotežen – običajno po nekaj ciklih osveževanja.
Ena od stalnih težav je drenaža gnojevke, ki ustvarja rob ali debelo kopičenje na dnu voščenega vzorca. To ustvari temperaturno masno razliko med vlivanjem, kar povzroči krčenje poroznosti v kovini na tem mestu. Rešitev ni vedno v sami gnojevki, ampak v tehniki namakanja – včasih morate namakati, obrniti za 180 stopinj in ponovno namakati, da dobite enakomeren premaz. To je praktičen popravek.
Končno razmerje med gnojevko in kasnejšim žganjem. Lupino je treba žgati, da izgorejo morebitni ostanki voska in hlapnih snovi ter razvije svojo končno trdnost. Če je formula za gnojevko izklopljena, se lahko lupina med žganjem razpoči ali razpoči. Pred začetkom proizvodnje vedno opravimo poskusno streljanje na naboj iz nove serije ali formule. To je poceni zavarovalna polica. Izstreljena granata mora imeti enakomerno barvo in ob rahlem udarcu imeti jasen, resonančen zvok. Dolg udarec pomeni težave - verjetno nizka trdnost ali mikrorazpoke.
Zaključek: Fundacija je vse
Torej, po tridesetih letih v tej igri pri QSY, od kalupov za lupine do zapletenega vlitja, če obstaja ena stvar, ki jo je treba doseči, je to: nikoli ne podcenjujte prostora za gnojevko. The keramična gošča za ulivanje po izgubljenem vosku je temeljna pogodba med vzorcem voska in staljeno kovino. Je dinamičen, živ materialni sistem, ki zahteva spoštovanje in nenehno opazovanje. Lahko imate najboljši vosek, popolno zasnovo vrat in kalibrirano peč, vendar bo slabo vodena gnojevka vse to spodkopala. To ni glamurozno delo – pogosto je neurejeno in ponavljajoče se – vendar je kakovost vsega, kar sledi, zgrajena plast za plastjo v tem rezervoarju. Pravo strokovno znanje ni le v mešanju s tehničnim listom; to je v tem, da veš, kako ga prilagoditi za del na drevesu danes, za zlitino, ki jo bodo vlivali naslednji teden, in za težavo, ki si jo rešil, a jo boš morda spet videl v drugačni obliki. To je obrt.
