Investiciono livenje Poznavanje procesa nerđajućeg čelika 304 i 316 i silicijum sol
U području investicionog livenja, nehrđajući čelik 304 i 316 su među najčešće korištenim austenitnim nehrđajućim čelicima zbog odlične otpornosti na koroziju, dobrih mehaničkih svojstava i ukupne isplativosti. Obično se koriste za proizvodnju složenih-oblikovanih, glatkih-površinskih preciznih odlivaka putem procesa izgradnje Silica Sol Shell-u okviru investicionog livenja, pronalaženje primene u hemijskim ventilima pumpi, mašinama za hranu, medicinskim uređajima i arhitektonskom hardveru.
I. Karakteristike livenja od nerđajućeg čelika 304 i 316
Iako su i 304 i 316 poznati po odličnoj otpornosti na koroziju, njihove kompozicione razlike direktno utiču na performanse livenja i konačne primene.
· 304 nerđajući čelik: njegov tipičan sastav je C manji ili jednak 0,08%, Cr 18-20%, Ni 8-10,5%. To je referentni nehrđajući čelik "početnog" čelika, koji nudi dobru otpornost na koroziju (na atmosferu, slatku vodu i većinu organskih kiselina) i sposobnost livenja. Tokom livenja, njegov temperaturni opseg očvršćavanja je relativno širok, što dovodi do sklonosti ka "kašastom skrućivanju", što ga čini sklonim poroznosti interdendritskog skupljanja. Posljedično, postavlja veće zahtjeve za dizajn procesa.
· 316 nerđajući čelik: Kao nadogradnja na 304, njegova najvažnija razlika je dodatak 2-3% molibdena (Mo). Ovaj element značajno povećava njegovu otpornost na koroziju u obliku rupica i pukotina u hloridnim sredinama (npr. morska voda, slana voda). Njegov tipičan sastav je C manji ili jednak 0,08%, Cr 16-18%, Ni 10-14%, Mo 2-3%. Dodatak molibdena blago povećava viskozitet taline i može pogoršati mikrosegregaciju tokom livenja. Međutim, njegova superiorna otpornost na koroziju čini ga poželjnim izborom za oštra okruženja.
Uobičajeni izazovi i protumjere pri kastingu:
1. Oksidacija i inkluzije šljake: Krom u talini čelika lako oksidira i formira Cr2O₃ film, koji može postati zarobljen unutar odljevka kao inkluzije šljake. Protivmjere uključuju brzo topljenje, zaštitu od argona i ugrađivanje efikasnih hvatača šljake u dizajn sistema zalijevanja.
2. Sklonost vrućem kidanju: Austenitni nerđajući čelici imaju slabu toplotnu provodljivost i visoko linearno skupljanje, što ih čini podložnim vrućim kidanjima na spojevima između debelih i tankih preseka ili na vrućim tačkama. Ovo zahtijeva racionalan dizajn ulaza i uspona i kontrolirane brzine hlađenja kako bi se ublažila toplinska naprezanja.
3. Poroznost skupljanja: Zbog širokog raspona temperatura očvršćavanja, hranjenje je teško. Neophodno je pridržavati se principa usmjerenog očvršćavanja, korištenjem hlađenja ili izolacijskih uspona za usmjeravanje stvrdnjavanja metala uzastopno od najudaljenijih tačaka odljevka prema usponu, osiguravajući otvorene kanale za napajanje.
II. Silica Sol Shell-Proces izgradnje: ključ za postizanje preciznih površina
Proces silic sol je trenutno najpoznatija metoda{0}}proizvodnje kalupa za proizvodnju visoko-kvalitetnih odljevaka od nehrđajućeg čelika 304/316. Njegova srž leži u izgradnji keramičke školjke visoke čvrstoće, stabilnosti i preciznosti replikacije.
Detaljan tok procesa:
1. Sastavljanje uzorka:
· Voštane šare, identične obliku finalnog dela, injektiraju se pomoću aluminijumskih kalupa.
· Ovi uzorci se zatim sastavljaju na centralni sistem za zatvaranje voska (kapa za izlivanje, sprue, vodilice) kako bi se formirao "klaster" ili "drvo" za serijsku proizvodnju.
2. Primarno (face) premazivanje premaza (najkritičniji korak):
· Silica Sol: Koristi se kao vezivo, to je koloidna suspenzija nano-čestica SiO₂ veličine u vodi ili rastvaraču, poznata po tome što je ne-toksična i ekološki prihvatljiva.
· Vatrostalni materijal: Primarni premaz obično koristi vrlo fino cirkonsko brašno (ZrSiO₄) ili brašno od glinice (Al₂O₃). Oni nude visoku vatrostalnost, nisko termičko širenje i repliciraju vrlo glatke površine za livenje.
· Rad: Klaster je uronjen u pripremljenu kašu od silicijum sol-cirkonovog brašna, osiguravajući punu pokrivenost. Nakon odvodnje viška kaše, odmah se izvodi štukatura. Primarni premaz se obično štukatira finim-zrnatim cirkonskim pijeskom ili pijeskom topljenog silicijum dioksida kako bi se ojačao premaz i postigla fina površinska tekstura.
3. Sušenje i očvršćavanje:
· Očvršćavanje silicijum sola je fizički proces sušenja. U kontrolisanom okruženju (npr. temperatura 23±2 stepena, vlažnost 40-60%), voda polako i ravnomerno isparava iz premaza. Kako voda isparava, čestice nano-SiO₂ se približavaju i formiraju jake siloksanske (Si-O-Si) mreže putem kondenzacije silanolnih grupa (-SiOH), čime se čvrsto vezuju vatrostalni agregati. Primarni premaz zahtijeva dovoljno dugo vrijeme sušenja (često nekoliko sati) kako bi se osiguralo temeljito očvršćavanje bez pukotina.
4. Povratna kopija premaza:
· Nakon potpunog sušenja primarnog sloja, postupak umakanja i štukature se ponavlja. Pomoćni premazi i dalje koriste silicijum-sol kao vezivo, ali prelaze na isplativije{1}}vatrostalne materijale poput mulitnog ili šamotnog brašna i pijeska. Veličina zrna pijeska uk
