निवेश कास्टिंग की आयामी स्थिरता और सटीकता

निवेश कास्टिंग श्रमिकों का मुख्य लक्ष्य हमेशा निवेश कास्टिंग की आयामी सटीकता में निरंतर सुधार करना और आयामी विपथन के कारण होने वाले अपशिष्ट को कम करना होता है।

1.मोम मोल्ड की आयामी स्थिरता और इसके प्रभावकारी कारक

चित्र 1 में पेनसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर रॉबर्ट सी. वोइगट द्वारा 29 प्रकार की निवेश कास्टिंग को ट्रैक करने और मापने के बाद प्राप्त परिणाम दिखाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि ज्यादातर मामलों में, जब मोम मोल्ड के आकार में बहुत उतार-चढ़ाव होता है, तो कास्टिंग के आकार में उतार-चढ़ाव भी बड़ा होता है, और अपवाद बहुत कम हैं। समग्र दृष्टिकोण से, मोम मोल्ड के आकार में उतार-चढ़ाव कास्टिंग के आकार में उतार-चढ़ाव का 10% से 70% हिस्सा होता है।

चित्र 1 सटीक कास्टिंग और मोम मोल्ड के बीच आकार में उतार-चढ़ाव की तुलना

ध्यान दें: σ- मानक विचलन

प्रक्रिया मापदंडों का मोम मोल्ड की आयामी स्थिरता पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है। मुख्य कारक इस प्रकार हैं:

1）मोम दबाने का तापमान

मोम दबाने के तापमान का प्रभाव अलग-अलग सांचों के लिए अलग-अलग होता है (चित्र 2 देखें)। जैसा कि चित्र 2 से देखा जा सकता है, जब मोम आधार साँचे का उपयोग किया जाता है, तो मोम साँचे की आयामी स्थिरता पर मोम दबाने के तापमान का प्रभाव बहुत संवेदनशील होता है, जबकि राल आधार साँचे का प्रभाव छोटा होता है।

2）इंजेक्शन दबाव

जैसा कि चित्र 3 से देखा जा सकता है, दबाव कम होने पर मोम के सांचे की सिकुड़न दर काफी कम हो जाती है और दबाव बढ़ जाता है। हालाँकि, जब दबाव एक निश्चित सीमा (> 1.6MPa) तक बढ़ जाता है, तो दबाव का मोम के सांचे के आकार पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

मोम दबाने का तापमान /℃

चित्र 2 मोम दबाने के तापमान और मोम मोल्ड सिकुड़न के बीच संबंध

इंजेक्शन दबाव /एमपीए

चित्र 3 इंजेक्शन दबाव और मोम मोल्ड के सिकुड़न के बीच संबंध

3）प्रवाह गति

मोल्ड की प्रवाह गति को निम्नलिखित दो तरीकों से बदला जा सकता है, लेकिन मोम मोल्ड के आकार पर प्रभाव समान नहीं है: मोम प्रेस सेटिंग की प्रवाह गति को बदलने से इस विधि का मोम मोल्ड की सिकुड़न दर पर कम प्रभाव पड़ता है। हालांकि, यह जटिल पतली दीवार वाले हिस्सों या कोर के साथ मोम मोल्ड की भरने और सतह की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। मोम इंजेक्शन मुंह के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बदलने से, इस विधि का अधिक प्रभाव पड़ता है, क्योंकि मोम इंजेक्शन मुंह के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बढ़ाने से न केवल मोम दबाने का तापमान कम हो सकता है, बल्कि मोम इंजेक्शन मुंह पर मोल्ड सामग्री के जमने का समय भी बढ़ सकता है, जिससे मोम मोल्ड संघनन की डिग्री बढ़ जाती है, सिकुड़न दर और सतह सिकुड़न कम हो जाती है।

4）इंजेक्शन समय

यहाँ तथाकथित दबाव इंजेक्शन समय में भरने, संघनन और प्रतिधारण की तीन अवधियाँ शामिल हैं। भरने का समय उस समय को संदर्भित करता है जब मोल्ड निचोड़ से भर जाता है।

संघनन का तात्पर्य पूर्ण दबाव से लेकर मोम नोजल के बंद होने तक के समय से है; धारण का तात्पर्य नोजल के बंद होने से लेकर मोल्ड के खींचने तक के समय से है।

इंजेक्शन समय का मोम मोल्ड (चित्रा 4) की सिकुड़न दर पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, क्योंकि इंजेक्शन समय बढ़ाने से गुहा में अधिक मोल्ड सामग्री निचोड़ी जा सकती है, और मोम मोल्ड अधिक हद तक संकुचित हो जाएगा, जिससे सिकुड़न दर कम हो जाएगी। यह संघनन समय के विस्तार के साथ मोम मोल्ड के वजन में वृद्धि से प्रदर्शित किया जा सकता है (चित्रा 5 देखें)। संघनन समय उचित होना चाहिए, यदि संघनन समय बहुत लंबा है, तो मोम इंजेक्शन मुंह पर मोल्ड सामग्री पूरी तरह से जम गई है, और संघनन काम नहीं करेगा। यह चित्रा 4 से भी देखा जा सकता है कि जब इंजेक्शन समय अपेक्षाकृत कम (15-25s) होता है, तो मोम दबाने का तापमान बढ़ जाता है और सिकुड़न दर बढ़ जाती है, लेकिन जब इंजेक्शन समय 25-35s तक बढ़ा दिया जाता है (वास्तव में, संघनन समय इस आधार पर बढ़ाया जाता है कि भरने का समय स्थिर रहता है), मोम दबाने के तापमान का प्रभाव छोटा हो जाता है। जब इंजेक्शन का समय 35 सेकंड से अधिक हो जाता है, तो विपरीत स्थिति उत्पन्न होगी, अर्थात, जैसे-जैसे मोम दबाने का तापमान बढ़ता है, मोम मोल्ड की सिकुड़न दर कम होती जाएगी (चित्र 5 देखें)। इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि मोल्ड तापमान बढ़ाने और संघनन समय को बढ़ाने से मोम मोल्ड की संघनन डिग्री बढ़ाने के समान प्रभाव पड़ता है।

5）मोल्डिंग तापमान और मोम दबाने के उपकरण

मोम का साँचा धीरे-धीरे ठंडा होता है और उच्च मोल्डिंग तापमान के साथ सिकुड़न दर बढ़ जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि मोल्ड तैयार होने से पहले मोम का साँचा अभी भी प्रेस में है, और सिकुड़न सीमित है, और मोल्ड के मुक्त सिकुड़न में बदल जाने के बाद। इसलिए, यदि मोल्ड का तापमान अधिक है, तो अंतिम सिकुड़न दर बड़ी है, और इसके विपरीत, सिकुड़न दर छोटी है।

इसी प्रकार, मोम प्रेस की शीतलन प्रणाली का मोम मोल्ड के आकार पर लगभग 0.3% प्रभाव पड़ सकता है।

अंत में, इस बात पर जोर देना उचित है कि जब मोम आधार मोल्डिंग सामग्री का उपयोग किया जाता है, तो मोम पेस्ट एक ठोस, तरल और गैस तीन-चरण सह-अस्तित्व प्रणाली है। तीन चरणों के बीच मात्रा अनुपात का मोम मोल्ड के आकार पर बहुत प्रभाव पड़ता है। वास्तविक उत्पादन में तीनों के बीच आनुपातिक संबंध को नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, जो मोम आधार मोल्ड के साथ दबाए गए मोम मोल्ड की खराब आयामी स्थिरता का एक महत्वपूर्ण कारण भी है।

चित्र 4 मोम मोल्ड के सिकुड़न पर इंजेक्शन समय और मोम तापमान का व्यापक प्रभाव

इंजेक्शन समय /s

चित्र 5 मोम के सांचे की संघनन डिग्री पर दबाव समय का प्रभाव

2. कास्टिंग की आयामी स्थिरता पर शैल सामग्री और शैल बनाने की प्रक्रिया का प्रभाव

कास्टिंग के आकार पर शेल का प्रभाव मुख्य रूप से थर्मल विस्तार, थर्मल विरूपण (उच्च तापमान पर रेंगना) और कास्टिंग के शीतलन संकोचन पर शेल के प्रतिबंध (बाधा) के कारण होता है।

1）शैल थर्मल विस्तार

मुख्य रूप से शेल सामग्री पर निर्भर करता है। विभिन्न दुर्दम्य सामग्रियों की विस्तार दर अलग-अलग होती है। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली दुर्दम्य सामग्रियों में, फ्यूज्ड क्वार्ट्ज की विस्तार दर सबसे छोटी होती है, उसके बाद एल्यूमीनियम सिलिकेट और सिलिका सबसे बड़ी और असमान होती है। कमरे के तापमान से 1000 ℃ तक गर्म करने से एल्यूमीनियम सिलिकेट शेल का निर्धारण करने के लिए परीक्षण के बाद, शेल लगभग 0.25% विस्तार का उत्पादन कर सकता है, कास्टिंग के आकार के समग्र संकोचन का अनुपात बड़ा नहीं है, इसलिए यदि ऐसे अपवर्तक का उपयोग किया जाता है, तो शेल में अच्छी आयामी स्थिरता होती है, जैसे कि फ्यूज्ड क्वार्ट्ज का उपयोग निस्संदेह बेहतर होगा। हालांकि, अगर सिलिका का उपयोग किया जाता है, तो शेल का आकार बहुत उतार-चढ़ाव करता है।

2）थर्मल विरूपण

उदाहरण के लिए, 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक उच्च तापमान पर बाइंडर के रूप में वाटर ग्लास वाले शैल की रेंगने की डिग्री, सिलिका सोल और एथिल सिलिकेट शैल की तुलना में काफी अधिक होती है।

यद्यपि फ्यूज्ड कोरन्डम में स्वयं उच्च अपवर्तकता होती है, लेकिन सोडियम ऑक्साइड जैसी अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण, 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के शेल रोस्टिंग तापमान के कारण रेंगन भी उत्पन्न हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप खराब आयामी स्थिरता होती है।

3) कास्टिंग के संकोचन पर शेल की बाधाएं-शेल की सुलह और ढहने योग्यता मुख्य रूप से शेल सामग्री पर निर्भर करती है।
संक्षेप में, कास्टिंग के आकार में उतार-चढ़ाव पर शेल के प्रभाव में, आग रोक सामग्री एक मुख्य भूमिका निभाती है, लेकिन बांधने की मशीन की भूमिका को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। इसके विपरीत, शेल बनाने की प्रक्रिया का प्रभाव कम है।

3. कास्टिंग के असमान शीतलन के कारण आयामी स्थिरता पर तनाव का प्रभाव
कास्टिंग के प्रत्येक भाग (डालने की प्रणाली सहित) की शीतलन गति अलग-अलग होती है और थर्मल तनाव कास्टिंग के विरूपण का कारण बनता है, जो आयामी स्थिरता को प्रभावित करता है। यह अक्सर वास्तविक उत्पादन में पाया जाता है। कास्टिंग की शीतलन दर को कम करना और स्प्रू संयोजन में सुधार करना प्रभावी निवारक उपाय हैं।