Coneixements de fosa d'inversió del procés d'acer inoxidable 304 i 316 i sol de sílice
En l'àmbit de la fosa d'inversió, els acers inoxidables 304 i 316 es troben entre els acers inoxidables austenítics més utilitzats a causa de la seva excel·lent resistència a la corrosió, les seves bones propietats mecàniques i la seva rendibilitat global. Normalment s'utilitzen per produir peces de fosa de precisió de superfície llisa-de forma complexa-a través del procés de construcció Silica Sol Shell- dins de la fosa d'inversió, trobant aplicacions en vàlvules de bombes químiques, maquinària alimentària, dispositius mèdics i maquinari arquitectònic.
I. Característiques de la fosa de l'acer inoxidable 304 i 316
Tot i que tant el 304 com el 316 són coneguts per una excel·lent resistència a la corrosió, les seves diferències de composició afecten directament el seu rendiment de fosa i les aplicacions finals.
· Acer inoxidable 304: La seva composició típica és C Inferior o igual al 0,08%, Cr 18-20%, Ni 8-10,5%. És l'acer inoxidable "de nivell d'entrada" de referència, que ofereix una bona resistència a la corrosió (contra l'atmosfera, l'aigua dolça i la majoria dels àcids orgànics) i la colabilitat. Durant la fosa, el seu rang de temperatura de solidificació és relativament ampli, la qual cosa condueix a una tendència a la "solidificació blanda", cosa que la fa propensa a la porositat de contracció interdendrítica. En conseqüència, imposa més exigències al disseny del procés.
· Acer inoxidable 316: com a actualització a 304, la seva diferència més important és l'addició d'un 2-3% de molibdè (Mo). Aquest element millora significativament la seva resistència a la corrosió per picades i esquerdes en entorns de clorur (per exemple, aigua de mar, salmorra). La seva composició típica és C Inferior o igual al 0,08%, Cr 16-18%, Ni 10-14%, Mo 2-3%. L'addició de molibdè augmenta lleugerament la viscositat de la fosa i pot agreujar la microsegregació durant la fosa. Tanmateix, la seva resistència a la corrosió superior el converteix en l'opció preferida per a entorns durs.
Reptes i contramesures comuns de càsting:
1. Oxidació i inclusions d'escòries: el crom de la fosa d'acer s'oxida fàcilment per formar una pel·lícula de Cr₂O₃, que pot quedar atrapada dins de la fosa com a inclusions d'escòries. Les contramesures inclouen la fusió ràpida, la protecció de l'argó i la incorporació de trampes d'escòries efectives en el disseny del sistema de regates.
2. Tendència a l'esquinçament en calent: els acers inoxidables austenètics tenen una conductivitat tèrmica pobre i una alta contracció lineal, cosa que els fa susceptibles a l'esquinçament calent a les unions entre seccions gruixudes i primes o en punts calents. Això requereix un disseny racional d'aixecament i pujada i velocitats de refrigeració controlades per mitigar les tensions tèrmiques.
3. Porositat de contracció: a causa de l'ampli rang de temperatures de solidificació, l'alimentació és difícil. És fonamental respectar el principi de solidificació direccional, utilitzant calfreds o aïllants per guiar la solidificació del metall de manera seqüencial des dels punts més allunyats de la fosa cap a l'elevador, assegurant canals d'alimentació oberts.
II. El procés de construcció-Silica Sol Shell: clau per aconseguir superfícies de precisió
El procés de sol de sílice és actualment el mètode de fabricació de motlles-més corrent per produir peces de fosa d'acer inoxidable 304/316 d'alta-qualitat. El seu nucli rau a construir una carcassa de ceràmica amb alta resistència, estabilitat i precisió de replicació.
Flux detallat del procés:
1. Muntatge del patró:
· Els patrons de cera, idèntics a la forma final de la peça, s'injecten mitjançant motlles d'alumini.
· A continuació, aquests patrons s'ajunten en un sistema central de cera (tassa d'abocament, sprue, corredors) per formar un "cluster" o "arbre" per a la producció per lots.
2. Estucat de capa primària (cara) (pas més crític):
· Sol de sílice: s'utilitza com a aglutinant, és una suspensió col·loïdal de partícules de SiO₂ de mida nano-en aigua o dissolvent, coneguda per ser no-tòxica i respectuosa amb el medi ambient.
· Material refractari: la capa primària utilitza normalment farina de zircó molt fina (ZrSiO₄) o farina d'alúmina (Al₂O₃). Aquests ofereixen una alta refractarietat, una baixa expansió tèrmica i reprodueixen superfícies de fosa molt llises.
· Funcionament: el raïm s'immereix a la pasta preparada de sol{0}}de farina de zircó, assegurant una cobertura total. Després d'escórrer l'excés de purins, es realitza immediatament l'estucat. La capa principal sol estar estucada amb sorra de zircó de gra-fina o sorra de sílice fosa per reforçar el recobriment i aconseguir una textura superficial fina.
3. Assecat i curat:
· El curat del sol de sílice és un procés físic d'assecat. En un entorn controlat (per exemple, temperatura 23±2 graus, humitat 40-60%), l'aigua s'evapora lentament i uniformement del recobriment. A mesura que s'evapora l'aigua, les partícules nano-SiO₂ s'acosten i formen xarxes de siloxà (Si-O{-Si) a través de la condensació de grups silanol (-SiOH), unint així fortament els agregats refractaris. La capa primària requereix un temps d'assecat prou llarg (sovint diverses hores) per garantir un curat complet i sense esquerdes.
4. Estuc-de la capa de seguretat:
· Després que la capa primària estigui completament curada, es repeteix el procés d'immersió i estucat. Les capes de seguretat segueixen utilitzant sol de sílice com a aglutinant, però canvien a refractaris-més rendibles com ara farina i sorra de Mullita o Chamotte. La mida del gra de sorra inc
