Quel est le processus de casting d'investissement pour les pièces métalliques de superalliage?

Le processus de coulée d'investissement pour les pièces métalliques de superalliage est une méthode de fabrication hautement spécialisée et complexe qui a révolutionné la production de composants à haute performance dans diverses industries. En tant que fournisseur de pièces de pièces en métal de casting de premier plan, je suis ravi de partager un regard en profondeur sur ce processus remarquable.

Comprendre les superalliages

Les superalliages sont une classe d'alliages de performance élevés qui présentent une excellente résistance mécanique, une résistance à la déformation thermique du fluage, une bonne stabilité de surface et une résistance à la corrosion ou à l'oxydation à des températures élevées. Ces propriétés uniques les rendent idéales pour les applications dans les industries de l'aérospatiale, de la production d'électricité et de l'automobile, où les composants sont souvent soumis à des conditions extrêmes. Les superalliages communs incluent des alliages basés sur le nickel, basés sur le cobalt et le fer.

Le processus de casting d'investissement

Création de motifs

La première étape du processus de coulée d'investissement pour les pièces métalliques de superalliage consiste à créer un modèle. Ce modèle est une réplique exacte de la partie finale. En règle générale, les motifs sont fabriqués à partir de cire, qui est injectée dans une dédettement en précision. La matrice est conçue pour avoir la forme exacte et les dimensions de la partie du superalliage souhaitée. Les motifs de cire sont préférés car ils peuvent être facilement retirés pendant les étapes suivantes du processus.

Une fois le motif de cire créé, il peut subir des opérations de finition. Cela comprend la réduction de tout excès de cire et la fixation d'un système de déclenchement. Le système de déclenchement se compose de canaux et de coureurs qui permettront plus tard au superalliage fondu de fusion dans la cavité du moule. Plusieurs motifs de cire peuvent être attachés à une piste de cire centrale pour former un cluster, ce qui augmente l'efficacité du processus de coulée.

Bâtiment de coquille

Une fois que les motifs de cire sont prêts, l'étape suivante est la construction de coquilles. Cela implique de tremper l'amas de motifs de cire dans une suspension en céramique. La suspension en céramique est un mélange de fines particules de céramique et d'un liant. Après trempage, le motif est recouvert d'une couche de sable fin, ce qui aide à développer l'épaisseur de la coquille. Ce processus de trempage et de sable - le processus de revêtement est répété plusieurs fois, généralement 5 à 10 fois, pour construire une coquille de céramique épaisse et forte autour du motif de cire.

Chaque couche de la coquille en céramique sert un objectif spécifique. Les couches intérieures sont fabriquées à partir de particules de céramique plus fines pour assurer une finition de surface lisse sur la dernière pièce. Les couches extérieures, en revanche, sont fabriquées à partir de sable plus grossier pour fournir une force et une rigidité à la coquille. Au fur et à mesure que les couches s'accumulent, la coquille devient de plus en plus robuste, capable de résister aux températures et aux pressions élevées impliquées dans la coulée de superalliages.

Déwax

Une fois la coque en céramique complètement formée, la cire doit être retirée. Cela se fait via un processus appelé Dewaxing. La méthode la plus courante est l'autoclavage à vapeur. Dans ce processus, la coque en céramique est placée dans une autoclave et une vapeur à haute pression est introduite. La chaleur de la vapeur fait fondre la cire et la cire fondue s'échappe de la coquille à travers le système de déclenchement.

Une autre méthode de déwaxing consiste à utiliser un processus de feu flash. Dans ce processus, la coque en céramique est rapidement chauffée à une température élevée, provoquant la vaporisation de la cire et la brûlure. Après la déwax, la coque en céramique se retrouve avec une cavité en forme exacte de la partie du superalliage, ainsi que le système de déclenchement.

Pré-chauffage

Avant de verser le superalliage fondu, la coquille en céramique doit être pré-chauffée. Le pré-chauffage est crucial pour plusieurs raisons. Tout d'abord, il aide à éliminer toute humidité restante dans la coque en céramique, ce qui pourrait provoquer des défauts dans la coulée finale si elle n'est pas retirée. Deuxièmement, le chauffage préalable réduit le choc thermique que la coquille ressentirait lorsque le superalliage fondu est versé. Si la coquille n'est pas pré-chauffée, l'introduction soudaine de métal fondu à chaud pourrait provoquer la fissuration de la coquille, conduisant à une coulée défectueuse.

La température pré-chauffante dépend du type de superalliage coulé. Pour la plupart des superalliages, la coque en céramique est pré-chauffée à des températures comprises entre 800 et 1200 ° C. Cette plage de température garantit que la coque est à une température appropriée pour recevoir le superalliage fondu sans aucun problème.

Fermer et verser

Le superalliage est fondu dans une fournaise spécialisée. Le processus de fusion nécessite un contrôle précis de la température et de l'atmosphère. Pour les superalliages, les atmosphères de gaz sous vide ou inertes sont souvent utilisées pour prévenir l'oxydation et la contamination du métal fondu. La fournaise est chauffée à une température suffisamment élevée pour faire fondre le superalliage, généralement dans la plage de 1300 à 1600 ° C, selon la composition en alliage spécifique.

Une fois que le superalliage est complètement fondu, il est soigneusement versé dans la coquille de céramique chauffée pré-chauffée. La déversement de gravité est une méthode courante, où le métal fondu s'écoule dans la coquille sous la force de gravité. Cependant, pour des pièces plus complexes ou plus élevées - de précision, le versement de pression ou le versement centrifuge peut être utilisé pour garantir que le métal fondu remplit la cavité de la moisissure uniformément.

Refroidissement et solidification

Après que le superalliage fondu a été versé dans la coquille en céramique, il commence à refroidir et à se solidifier. Le taux de refroidissement est soigneusement contrôlé pour assurer la formation appropriée de la microstructure souhaitée dans le superalliage. Un taux de refroidissement lent peut entraîner une microstructure grainée grossière, ce qui peut réduire les propriétés mécaniques de la pièce. D'un autre côté, un taux de refroidissement très rapide peut provoquer des contraintes internes et des fissures dans la coulée.

Le processus de refroidissement peut prendre plusieurs heures, selon la taille et la complexité de la pièce. Une fois que le superalliage s'est complètement solidifié, la coquille de céramique est retirée. Cela se fait généralement par des moyens mécaniques, tels que les vibrations ou les sabots.

Opérations de finition

Une fois la coulée retirée de la coquille en céramique, il subit une série d'opérations de finition. Cela comprend la coupe du système de déclenchement, ce qui n'est plus nécessaire. La pièce est ensuite soumise à diverses opérations d'usinage, telles que le broyage, le broyage et le forage, pour atteindre les dimensions finales et la finition de surface. Un traitement thermique peut également être effectué pour améliorer les propriétés mécaniques de la partie du superalliage.

Avantages de la coulée d'investissement pour les pièces métalliques de superalliage

Le casting d'investissement offre plusieurs avantages lorsqu'il s'agit de produire des pièces métalliques de superalliage. Tout d'abord, il permet la production de formes complexes avec une haute précision. Les pièces de suralliage utilisées dans l'aérospatiale et d'autres industries à haute technologie ont souvent des géométries complexes difficiles ou impossibles à réaliser avec d'autres méthodes de fabrication. La coulée d'investissement peut reproduire avec précision ces formes complexes, garantissant que les pièces répondent aux exigences de conception strictes.

Deuxièmement, la coulée d'investissement offre une bonne finition de surface. Les couches intérieures en céramique fine de la coquille entraînent une surface lisse sur la partie finale, réduisant le besoin de post - traitement étendu. Cela permet non seulement de gagner du temps et du coût, mais aide également à maintenir l'intégrité de la surface du superalliage.

Troisièmement, le casting d'investissement convient aux petites et moyennes fonctions de production. Il s'agit d'une méthode efficace pour produire un nombre limité de pièces de suralliage de haute qualité. Cela le rend idéal pour la production de prototypes et de composants spécialisés.

Applications de l'investissement - pièces de suralliage coulées

Investissement - Les pièces de suralloage coulé trouvent des applications dans un large éventail d'industries. Dans l'industrie aérospatiale, ils sont utilisés dans les lames de turbine, les aubes de turbine et autres composants du moteur. Ces pièces doivent résister à des températures élevées, des pressions élevées et des contraintes mécaniques extrêmes pendant le vol. Les excellentes propriétés de température des superalliages en font le matériau de choix pour ces applications critiques.

Dans l'industrie de la production d'électricité, des pièces de suralloage d'investissement - sont utilisées dans les turbines à gaz et les turbines à vapeur. Ils aident à améliorer l'efficacité et la fiabilité des centrales électriques en résumant les conditions de fonctionnement sévères.

Dans l'industrie automobile, les pièces de superalliage sont utilisées dans les moteurs à haute performance, en particulier dans les voitures de course. Ces pièces peuvent améliorer les performances et la durabilité du moteur.

Conclusion

En tant que fournisseur d'investissement de coulée de pièces métalliques, je suis bien conscient de l'importance du processus de coulée d'investissement pour les pièces métalliques de superalliage. Il s'agit d'une méthode complexe mais très efficace pour produire des composants de haute qualité et haute performance. Que vous soyez dans l'aérospatiale, la production d'électricité ou l'industrie automobile, si vous recherchez des pièces de superalliage de précision - nous avons l'expertise et les capacités pour répondre à vos besoins.

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Références

• Campbell, J. (2003). Fonderie. Butterworth - Heinemann.
• Davis, Jr (éd.). (1994). Superalliages: un guide technique. ASM International.
• Pehlke, Rd (1993). Principes de solidification. The Minerals, Metals & Materials Society.