În producția industrială modernă de înaltă precizie, precizia dimensională și finisarea suprafeței componentelor mecanice determină în mod direct stabilitatea operațională și durata de viață a produsului final. În fața provocărilor structurilor geometrice complexe și condițiilor dure de lucru, alegerea procesului de turnare de precizie potrivit este cheia pentru asigurarea calității lanțului de aprovizionare.
turnare de precizie a devenit alegerea preferată pentru piesele complexe de înaltă performanță datorită fluxului său unic de proces. Modelele de ceară de înaltă precizie sunt injectate prin matrițe metalice precise, iar o carcasă solidă a matriței se formează după mai multe acoperiri de șlam refractar și uscare. După prăjirea la temperatură înaltă, învelișul matriței posedă o stabilitate termică extrem de ridicată și o inerție chimică.
Acest proces permite Piese turnate de precizie pentru a obține clase de toleranță dimensională extrem de ridicată (de obicei niveluri CT4 până la CT6) fără procesare post-mecanică extinsă. Deoarece nu există nicio linie de despărțire găsită în turnarea tradițională cu nisip, aceasta elimină efectiv abaterile dimensionale cauzate de nepotrivirea matriței. Rugozitatea suprafeței poate fi de obicei stabilizată între Ra 1,6 micrometri și Ra 6,3 micrometri. Această capacitate de formare extrem de integrată este baza inginerească pentru realizarea turnare de înaltă precizie .
În timpul proceselor de topire și turnare a turnare de precizie a metalelor , porii, cavitățile de contracție și incluziunile de zgură sunt principalele cauze ale defecțiunii precoce la oboseală a pieselor. Procesele de fabricație la standarde înalte utilizează de obicei cuptoare de topire prin inducție în vid sau cuptoare de protecție a atmosferei de precizie pentru a controla strict adsorbția de gaz (cum ar fi conținutul de hidrogen, oxigen și azot) în timpul etapei de topire.
Pentru a obține structura internă densă necesară pentru turnare de investiții de înaltă calitate , proiectarea sistemului de porți trebuie să fie supusă unor simulări termodinamice și de solidificare stricte. Prin optimizarea poziției ascensoarelor și a raportului de suprafață a secțiunii transversale a canalului de alimentare, se realizează solidificarea direcțională de la distanță la aproape. Utilizarea greutății proprii a metalului lichid sau a presiunii externe permite o alimentare suficientă, eliminând astfel porozitatea de microcontracție și asigurând că testarea nedistructivă internă (cum ar fi testarea radiografică RT, testarea cu ultrasunete UT) îndeplinește standardele Clasa I sau Clasa II.
Pentru diferite caracteristici ale materialelor, cerințe de grosime a peretelui și nevoi de volum de producție, proiectanții de inginerie evaluează de obicei diferite procese pentru turnări precise . Următorul tabel oferă o comparație a parametrilor tehnici de bază între turnarea prin investiție și turnarea sub presiune la înaltă presiune atunci când se prelucrează oțel carbon, oțel aliat, oțel inoxidabil și metale neferoase:
| Parametri/Indicatori de proces | turnare de precizie | turnare sub presiune de înaltă precizie |
| Gama de materiale aplicabile | Oțel carbon, oțel aliat, oțel inoxidabil, superaliaje, aliaje cupru-aluminiu | Limitat în principal la metale neferoase, cum ar fi aliajele de aluminiu, aliajele de zinc, aliajele de magneziu |
| Grad de toleranță dimensională (ISO 8062) | CT4 - CT6 | CT3 - CT5 |
| Rugozitatea minimă a suprafeței (Ra) | 1,6 micrometri | 0,8 micrometri |
| Grosimea minimă a peretelui proiectat | 0,15 cm sau mai mare (piesele mici pot ajunge la 0,1 cm) | 0,05 cm sau mai mare |
| Limita maximă de greutate a pieselor turnate | Poate ajunge la sute de kilograme, gamă largă de aplicare | Limitat de obicei la zeci de kilograme |
| Densitatea structurii interne | Extrem de ridicat (poate fi îmbunătățit în continuare prin presare izostatică la cald pentru a elimina microporii) | Predispuse la micro-pori datorită umplerii de mare viteză, piesele groase obțin cu ușurință cavități de contracție |
| Capacitatea de formare a găurilor geometrice complexe | Extrem de puternic (miezurile ceramice pot fi folosite pentru a forma cavități interne complexe) | Limitat (restricționat de direcția de tragere a miezului a matriței metalice) |
După cum se poate observa din tabelul de comparație de mai sus, atunci când materialul piesei este metal feros, cum ar fi oțel inoxidabil sau oțel carbon, și există cerințe stricte pentru densitatea internă, rezistența la uzură și rezistența la tracțiune, procesul de investiție bazat pe gravitație sau turnare cu presiune diferențială este alegerea inevitabil pentru a oferi turnare de înaltă precizie solutii. Pentru componentele ușoare din aliaj de aluminiu-zinc produse în serie, cu pereți subțiri și geometric complexe, procesul de turnare sub presiune demonstrează avantajele de formare geometrică.
În pompe, supape, mașini pentru fluide și sisteme grele de transmisie, turnări precise se confruntă adesea cu testul presiunii ridicate și al tensiunilor alternative. Dacă se generează stres termic neuniform în timpul procesului de răcire al turnării, este foarte probabil să apară micro-fisuri la concentrațiile de tensiuni.
Pentru a oferi standarde înalte turnare de precizie a metalelor componente, este necesar să se controleze strict segregarea granițelor de impurități dăunătoare, cum ar fi sulful și fosforul, în formularea aliajului. În același timp, prin adăugarea de inoculanti de rafinare a cerealelor la formula învelișului mucegaiului sau prin implementarea unor procese stricte de tratament termic, cum ar fi normalizarea și revenirea după turnare, dimensiunea granulelor de austenită sau ferită poate fi controlată în limitele specificațiilor. Structura cu granulație fină nu numai că îmbunătățește considerabil puterea de curgere a Piese turnate de precizie , dar își îmbunătățește și rezistența la impact la temperaturi scăzute, evitând riscul ruperii bruște fragile.
O problemă deranjantă cu care se confruntă mulți personal de inginerie este că dimensiunile de turnare sunt calificate în starea semifabricată, dar după prelucrarea de precizie parțială (cum ar fi suprafețele de frezare sau găuri), eliberarea tensiunii reziduale duce la depășirea toleranței toleranțelor geometrice generale.
Fluxul de control de înaltă calitate turnare de investiții de înaltă calitate organizează un proces de recoacere dedicat de reducere a tensiunilor după curățarea nisipului și măcinarea. Prin controlul precis al vitezei de încălzire, al timpului de menținere și al curbei de răcire a cuptorului, stresul termic și stresul structural generat în timpul transformării fazei în stare solidă în interiorul turnării sunt complet eliberate. Acest lucru asigură că fiecare turnare de precizie componenta livrată la linia de producție poate menține o stabilitate dimensională geometrică extrem de ridicată în timpul prelucrării ulterioare și al service-ului pe termen lung.