Investeringsgjutning Kunskap om 304 & 316 rostfritt stål och Silica Sol Process
Inom investeringsgjutning är rostfritt stål 304 och 316 bland de mest använda austenitiska rostfria stålen på grund av deras utmärkta korrosionsbeständighet, goda mekaniska egenskaper och totala kostnadseffektivitet-. De används vanligtvis för att producera komplexa-formade, släta-ytor precisionsgjutgods via Silica Sol Shell-byggnadsprocessen inom investeringsgjutning, för att hitta tillämpningar i kemiska pumpventiler, livsmedelsmaskiner, medicinsk utrustning och arkitektonisk hårdvara.
I. Gjutegenskaper hos 304 och 316 rostfritt stål
Även om både 304 och 316 är kända för utmärkt korrosionsbeständighet, påverkar deras sammansättningsskillnader direkt deras gjutprestanda och slutliga applikationer.
· 304 rostfritt stål: Dess typiska sammansättning är C mindre än eller lika med 0,08 %, Cr 18-20 %, Ni 8-10,5 %. Det är riktmärket i rostfritt stål på "ingångsnivå", som erbjuder god korrosionsbeständighet (mot atmosfär, färskvatten och de flesta organiska syror) och gjutbarhet. Under gjutning är dess stelningstemperaturområde relativt brett, vilket leder till en tendens till "grötig stelning", vilket gör det benäget att få interdendritisk krympningsporositet. Följaktligen ställer det högre krav på processdesign.
· 316 rostfritt stål: Som en uppgradering till 304 är den mest avgörande skillnaden tillsatsen av 2-3 % molybden (Mo). Detta element förbättrar avsevärt dess motståndskraft mot gropfrätning och spaltkorrosion i kloridmiljöer (t.ex. havsvatten, saltlösning). Dess typiska sammansättning är C mindre än eller lika med 0,08%, Cr 16-18%, Ni 10-14%, Mo 2-3%. Tillsatsen av molybden ökar smältviskositeten något och kan förvärra mikrosegregeringen under gjutning. Men dess överlägsna korrosionsbeständighet gör den till det föredragna valet för tuffa miljöer.
Vanliga casting-utmaningar och motåtgärder:
1. Oxidation och slagginneslutningar: Krom i stålsmältan oxiderar lätt för att bilda en Cr2O3-film, som kan fångas in i gjutgodset som slagginneslutningar. Motåtgärder inkluderar snabb smältning, argonskydd och inkorporering av effektiva slaggfällor i grindsystemets design.
2. Tendens till heta rivning: Austenitiska rostfria stål har dålig värmeledningsförmåga och hög linjär krympning, vilket gör dem mottagliga för heta revor vid korsningar mellan tjocka och tunna sektioner eller vid hot spots. Detta kräver rationell grind- och riseringsdesign och kontrollerade kylningshastigheter för att mildra termiska påfrestningar.
3. Krympningsporositet: På grund av det breda stelningstemperaturintervallet är utfodringen svår. Det är viktigt att följa principen för riktad stelning, genom att använda kylningar eller isolerande stigare för att styra metallens stelning sekventiellt från de längsta punkterna av gjutstycket mot stigaren, vilket säkerställer öppna matningskanaler.
II. Silica Sol Shell-Byggprocessen: nyckeln till att uppnå precisionsytor
Kiselsolprocessen är för närvarande den vanligaste formtillverkningsmetoden- för att producera högkvalitativa gjutgods i 304/316 rostfritt stål. Dess kärna ligger i att bygga ett keramiskt skal med hög styrka, stabilitet och replikeringsnoggrannhet.
Detaljerat processflöde:
1. Mönstermontering:
· Vaxmönster, identiska med den slutliga delens form, injiceras med aluminiumformar.
· Dessa mönster sätts sedan ihop på ett centralt vaxportsystem (hällkopp, sprue, löpare) för att bilda ett "kluster" eller "träd" för batchproduktion.
2. Primär (ansikts-) pälsstuckatur (det mest kritiska steget):
· Silica Sol: Används som bindemedel, det är en kolloidal suspension av SiO₂-partiklar i nano-storlek i vatten eller lösningsmedel, känd för att vara icke-giftig och miljövänlig.
· Eldfast material: Den primära beläggningen använder vanligtvis mycket fint zirkonmjöl (ZrSiO₄) eller aluminiumoxidmjöl (Al₂O₃). Dessa erbjuder hög eldfasthet, låg termisk expansion och replikerar mycket släta gjutytor.
· Drift: Klustret sänks ned i den beredda silikasol-zirkonmjölsslammet, vilket säkerställer full täckning. Efter dränering av överflödigt slam utförs stuckatur omedelbart. Den primära beläggningen är vanligtvis stuckatur med fin-kornig zirkonsand eller Fused Silica sand för att förstärka beläggningen och uppnå en fin ytstruktur.
3. Torkning och härdning:
· Härdningen av silikasol är en fysisk torkningsprocess. I en kontrollerad miljö (t.ex. temperatur 23±2 grader, luftfuktighet 40-60%), avdunstar vattnet långsamt och jämnt från beläggningen. När vatten avdunstar kommer nano-SiO₂-partiklarna närmare och bildar starka siloxannätverk (Si-O-Si) via kondensation av silanolgrupper (-SiOH), och binder därigenom de eldfasta aggregaten tätt. Primärskiktet kräver en tillräckligt lång torktid (ofta flera timmar) för att säkerställa en noggrann och sprickfri härdning.
4. Backup-pälsstuckatur:
· Efter att primärskiktet är helt härdat, upprepas doppning och stuckaturprocessen. Backbeläggningarna använder fortfarande silica sol som bindemedel men byter till mer kostnadseffektiva- eldfasta material som Mullite eller Chamotte mjöl och sand. Sandkornstorleken inkl
