Befektetési öntési ismeretek a 304 és 316 rozsdamentes acél és szilícium-dioxid szol eljárásról
A befektetési öntés területén a 304 és 316 rozsdamentes acélok a legszélesebb körben használt ausztenites rozsdamentes acélok közé tartoznak kiváló korrózióállóságuk, jó mechanikai tulajdonságaik és általános költséghatékonyságuk miatt. Jellemzően összetett -formájú, sima-felületű precíziós öntvények előállítására használják a Silica Sol Shell-Building Process révén a beruházási öntvényeken belül, alkalmazásokat találva vegyszerszivattyú-szelepekben, élelmiszeripari gépekben, orvosi eszközökben és építészeti hardverekben.
I. 304 és 316 rozsdamentes acél öntési jellemzői
Bár mind a 304, mind a 316 kiváló korrózióállóságáról híres, összetételbeli különbségeik közvetlenül befolyásolják öntési teljesítményüket és végső felhasználásukat.
· 304 rozsdamentes acél: Tipikus összetétele C 0,08% vagy annál kisebb, Cr 18-20%, Ni 8-10,5%. Ez a „belépő szintű” rozsdamentes acél mércéje, amely jó korrózióállóságot (atmoszférával, édesvízzel és a legtöbb szerves savval szemben) és önthetőséget kínál. Öntés közben a megszilárdulási hőmérsékleti tartománya viszonylag széles, ami a "pépszerű megszilárdulás" hajlamához vezet, ami hajlamossá teszi az interdendrites zsugorodási porozitásra. Következésképpen magasabb követelményeket támaszt a folyamattervezéssel szemben.
· 316 rozsdamentes acél: A 304-es verzióra való frissítésként a legfontosabb különbség a 2-3% molibdén (Mo) hozzáadása. Ez az elem jelentősen megnöveli annak ellenállását a lyuk- és réskorrózióval szemben kloridos környezetben (pl. tengervíz, sóoldat). Jellemző összetétele: C kisebb vagy egyenlő, mint 0,08%, Cr 16-18%, Ni 10-14%, Mo 2-3%. A molibdén hozzáadása kismértékben növeli az olvadék viszkozitását, és súlyosbíthatja a mikroszegregációt az öntés során. Azonban kiváló korrózióállósága miatt a legkedveltebb választás a zord környezetben.
Gyakori casting kihívások és ellenintézkedések:
1. Oxidáció és salakzárványok: Az acélolvadékban lévő króm könnyen oxidálódik, és Cr2O3-filmet képez, amely salakzárványként beszorulhat az öntvénybe. Az ellenintézkedések közé tartozik a gyors olvadás, az argon elleni védelem és a hatékony salakcsapdák beépítése a kapurendszer kialakításába.
2. Forró szakadási hajlam: Az ausztenites rozsdamentes acélok gyenge hővezető képességgel és nagy lineáris zsugorodással rendelkeznek, ezért érzékenyek a forró szakadásokra a vastag és vékony szakaszok találkozásánál vagy forró pontokon. Ehhez racionális kapuzási és felfutási tervezésre, valamint szabályozott hűtési sebességre van szükség a termikus igénybevételek mérséklése érdekében.
3. Zsugorodási porozitás: A széles megszilárdulási hőmérséklet-tartomány miatt az etetés nehézkes. Elengedhetetlen az irányított megszilárdulás elvének betartása, a fémszilárdulást hűtéssel vagy szigetelő felszállókkal az öntvény legtávolabbi pontjaitól a felszálló felé sorban vezetve, biztosítva a nyitott betápláló csatornákat.
II. A Silica Sol Shell-építési folyamat: kulcs a precíziós felületek eléréséhez
A szilícium-dioxid-szol-eljárás jelenleg a leggyakrabban használt öntő-előállítási módszer jó-minőségű 304/316-os rozsdamentes acélöntvények előállítására. A lényege a nagy szilárdságú, stabilitású és replikációs pontosságú kerámia héj felépítésében rejlik.
Részletes folyamatfolyamat:
1. Minta összeállítás:
· A viaszmintákat, amelyek megegyeznek a végső alkatrész formájával, alumínium öntőformák segítségével fecskendezik be.
· Ezeket a mintákat azután egy központi viaszkapurendszerre szerelik (öntőcsésze, kifolyócső, csúszdák), hogy "fürtöt" vagy "fát" képezzenek a kötegelt gyártáshoz.
2. Elsődleges (arc) bevonat stukkózás (legkritikusabb lépés):
· Szilícium-dioxid Sol: Kötőanyagként használva nano-méretű SiO₂-részecskék kolloid szuszpenziója vízben vagy oldószerben, amelyről ismert, hogy nem-toxikus és környezetbarát.
· Tűzálló anyag: Az elsődleges bevonat általában nagyon finom cirkonlisztet (ZrSiO4) vagy alumínium-oxidlisztet (Al2O3) használ. Ezek nagy tűzállóságot, alacsony hőtágulást biztosítanak, és nagyon sima öntési felületeket reprodukálnak.
· Működés: A fürtöt az előkészített szilícium-dioxid szol{0}}cirkon lisztszuszpenzióba merítjük, így biztosítva a teljes fedést. A felesleges hígtrágya leeresztése után azonnal stukkózás történik. Az elsődleges bevonatot általában finom-szemcsés cirkonhomokkal vagy olvasztott szilícium-dioxid-homokkal stukkózzák, hogy megerősítsék a bevonatot és finom felületi textúrát érjenek el.
3. Szárítás és szárítás:
· A szilícium-dioxid szol keményítése fizikai szárítási folyamat. Ellenőrzött környezetben (pl. hőmérséklet 23±2 fok, páratartalom 40-60%) a víz lassan és egyenletesen elpárolog a bevonatról. A víz elpárolgása során a nano-SiO₂ részecskék közelebb kerülnek, és szilanolcsoportok (-SiOH) kondenzációja révén erős sziloxán (Si-O-Si) hálózatokat képeznek, ezáltal szorosan megkötik a tűzálló aggregátumokat. Az alapbevonat kellően hosszú száradási időt (gyakran több órát) igényel az alapos és repedésmentes kikeményedés érdekében.
4. Tartalék-stukkó:
· Miután az elsődleges bevonat teljesen megkötött, a mártási és stukkózási folyamat megismétlődik. A kiegészítő bevonatok továbbra is szilikaszolt használnak kötőanyagként, de átváltanak költséghatékonyabb tűzálló anyagokra,{1}}mint például a mullit- vagy samottlisztre és homokra. A homokszemcseméret inc
