금속 주조에 어떤 석고가 사용됩니까?

금속 캐스팅은 현대 산업에서 여전히 중요한 위치를 차지하는 고대 공예품입니다. 석고 캐스팅은 독특한 장점으로 인해 선호됩니다. 석고 재료는 금속 주조에 없어서는 안될 제조 성형의 품질, 생산 효율 및 비용 관리에 영향을 미칩니다. 석고 캐스팅 기술은 기원전 4000 년 메소포타미아 문명에서 시작되었습니다. 그것은 산업 혁명 이후에 크게 발전했습니다. 현재 예술 재생산, 보석 제조 및 항공 우주와 같은 고정밀 캐스팅 분야에 사용됩니다. 완전한 프로세스 시스템이 형성되었으며 석고 재료의 선택은 핵심 링크입니다.
이 기사는 고온 캐스팅 석고 (고온 소성 석고 또는 세라믹 석고라고도 함)는 특별히 처리 된 석고 재료입니다. 고유 한 기능은 주로 다음 측면에 반영됩니다.

1. 높은 온도 소환 공정
약 800 ° C ~ 1000 ° C의 고온에서의 소환은 디 하이드 레이트 석고 (Caso₄ · 2h₂o)를 완전히 탈수하여 무수 석고 (Caso₄)로 변환합니다. 동시에 결정 구조가 더 안정적이고 내열성이 크게 향상됩니다.

2. excellent 고온 저항
500 ° C 이상의 고온을 견딜 수 있으며 (일반 석고는 약 100 ° C에 불과합니다) .

4. 높은 강도와 마모 저항성
결정 구조의 치밀화는 정규적 인 석고 의 압축 및 굴곡 강도보다 크게 높아지며, Molten Metal 및 Stic의 영향력을 가질 수 있습니다.

5. 다공성 및 낮은 수분 흡수
고온 소성은 내부 다공성을 줄이고, 수분 흡수를 줄이며, 금속 캐스팅 동안 수분 흡수 또는 다공성 결함으로 인한 강도 손실을 피합니다.

6. 응용 분야의 필드
주로 투자 캐스팅 항공 우주, 보석류, 예술 및 기타 필드 및 고온 세라믹 곰팡이 제작에 사용됩니다.

일반 석고와 비교 : 일반적인 캐스트 석고 (α/β 반복 석고)는 내열성이 좋지 않고 강도가 낮고 고온 석고는 철저한 탈수 및 결정 재구성을 통해 성능의 질적 도약을 달성합니다.

고온 캐스팅 고유 한 이유는 무엇입니까?

투자 캐스팅 석고는 모래 주조 공식과 어떻게 다릅니 까?

공식 투자 캐스팅 석고와 모래 주조 석고의 차이 는 주로 내화 필러, 석고 유형, 첨가제 및 성능 지표에 반영됩니다. 구체적인 비교는 다음과 같습니다.

1. 성분 조성 및 재료 차이

<테이블 스타일 = "Border-Collapse : 붕괴; 너비 : 100%; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 성분/특성 투자 캐스팅 석고 모래 주조 석고 주요 내화 필러 지르콘 파우더 (45%이상, 고순도 zrsio₄) Quartz Sand (60-70%, sio₂ 함량 ≥95%) 석고 행렬 포스페이트로 변형 된 석고 (고온 안정성이 양호) α-hemihydrate 석고 (기존 또는 고강도 유형) additives 붕산 (소결 온도), 실리카 분말 (밀도 향상) Bentonite (공기 투과성 향상), 목재 설포 네이트 (Bonding) binder 고온 세라믹 바인더 (예 : 실리카 졸) 석고 셀프 본딩, 소량의 유기농 바인더 보조

2. 주요 성능 사양의 비교

<테이블 스타일 = "Border-Collapse : 붕괴; 너비 : 100%; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 성능 표시기 투자 캐스팅 석고 모래 주조 석고 내화 온도 ≥1600 ° C (지르콘 파우더는 고온에 내성이 있습니다) ≤1200 ° C (석영 모래의 위상 변화 온도에 의해 영향을 받음) 선형 확장 계수 ＜ 0.15% (800 ° C 테스트, 낮은 확장) 0.3-0.5% (석영은 고온에서 크게 확장 됨) 압축 강도 ≥25MPA (JIS R5201 FireProof Grade A) ≥15mpa (EN 13245 표준) 공기 투과성 낮음 (조밀 한 구조, 첨가제에 의해 규제되어야 함) High (석영 모래는 자연적으로 높은 다공성을 가지고 있습니다) 표면 마감 Ra≤1.6μm (정밀 주조에 적합) Ra≥3.2μm (높은 거칠기)

3. 코어 차이의 분석

내화 필러 :

지르콘 파우더 (고온 저항, 낮은 확장)는 투자 캐스팅에 사용됩니다 , 석영 모래 (저비용이지만 고온에서 쉽게 변화하기 쉬운)는 모래 주조에 사용됩니다.
석영 모래는 573 ° C에서 β → α 쿼츠 위상 전이를 겪고, 1.4%의 부피가 증가하여 모래 곰팡이 균열의 위험이 있습니다.

석고 유형 :

투자 석고는 인산염으로 수정되어 내열성 개선 (고온에서 석고 분해 방지); 모래 석고는 α- 하이히드레이트 석고의 초기 강도에 의존합니다.

응용 프로그램 시나리오 :

투자 석고는 얇은 벽 정밀 부품 (항공 블레이드 및 보석)에 사용되며 모래 석고

4. 전형적인 레시피의 예입니다

투자 캐스팅 석고 :

지르콘 분말 45% 포스페이트 플라스터 35% 실리카 분말 15% 붕산 5%
(참고 : 기포를 감소시키기 위해서는 진공 교반이 필요합니다)

모래 주조 석고 :

석영 모래 65% α-semi-hydrateplaster30% 벤토나이트 5%
(참고 : 첨가 된 물의 비율은 일반적으로 30-35%)

투자 캐스팅 플라스터가 모래 주조 대형과 다른 방법?

왜 알루미늄 주조 석고에 실리콘 카바이드를 추가 하는가?

알루미늄 주조 석고에 실리콘 카바이드 (SIC)를 추가하는 것은 주로 알루미늄 합금 캐스팅 s의 고화 시간은 22%만큼 단축되고, 곡물 거절의 위험은 감소하고 기계적 특성이 개선된다 (예 : 10-15% 증가).

2. 동작 메커니즘

<테이블 스타일 = "Border-Collapse : 붕괴; 너비 : 100%; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 기능 치수 원리 설명 열 전도 강화 Sic은 밀도가 높은 결정 구조와 높은 포논 열전달 효율을 가지고 있으며, 이는 알루미늄 액체에서 열을 빠르게 제거하고 국소 과열을 피할 수 있습니다. 열 확장 일치 SIC 선형 확장 계수 (4.0 × 10 °/° C)는 알루미늄 합금 (23 × 10 °/° C)에 가깝고 곰팡이 캐스팅 응력 균열을 줄입니다. 내마모성 개선 sic 경도 (Mohs 9.5)는 곰팡이 표면의 알루미늄 액체 침식에 저항하는 능력을 향상시키고 곰팡이 수명을 연장합니다 (약 30%).

3. 부작용 제어 기술

항산화 치료 :

0.5% 붕산 (HATBOA)을 첨가하여 고온에서 보로 실리케이트 유리 필름을 형성하고, SIC 산화를 억제하고 (4SIC + 3O → 2SIO₂ + 4C) CO 버블 결함을 피하십시오.

pH 제어 :

SIC와 석고 사이의 산 부식 반응을 방지하기 위해 9.5-10.2 (알칼리 환경)에서 슬러리 pH 값을 유지합니다.

4. 실제 응용 데이터

주조 결함 속도 :

SIC가 추가되지 않을 때 표면 다공성은 약 5%이며 추가 후 1.2%로 떨어집니다 (고정 속도가 가스 보유를 억제하기 위해 가속되기 때문에)

표면 마감 :

sic은 석고 미세 구조를 개선하고 캐스팅의 표면 거칠기는 RA 6.3μm에서 RA 3.2μm으로 향상됩니다.

5. 다른 필러와 비교

<테이블 스타일 = "Border-Collapse : 붕괴; 너비 : 100%; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 첨가제 열전도율 (w/m · k) 알루미늄 침식 저항 비용 (Yuan/kg) 실리콘 카바이드 (sic) 2.8 ★★★★★ 25-30 알루미늄 산화 알루미늄 (Allate) 1.2 ★★★ 15-20 흑연 (c) 5.0 ★★ 10-15

SIC는 열전도율, 화학적 안정성 및 비용 사이의 최상의 균형을 가지며 이상적인 알루미늄 캐스팅에 대한 첨가제

입니다.

왜 실리콘 카보드를 알루미늄 캐스트에 추가 하는가?

강도를 희생하지 않고 석고 금형 투과성을 최적화하는 방법?

석고 금형의 강도를 희생하지 않고 공기 투과성 최적화하려면 재료 수정, 공정 제어 및 구조 설계의 시너지가 필요합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.

재료 최적화 : 다공성 생성을 제어합니다

(1) 발포제의 정확한 추가

블로킹 제 선택 : 나트륨 도데 실 설페이트 (SDS) (0.3-0.5%)가 사용되며, 그 분자 구조 (c₁₂h₂₅sso₄na)는 슬러리에서 균일 한 미세 소포 (50-200 μm 직경)를 형성합니다.
작용 메커니즘 : SDS는 액체의 표면 장력을 감소시키고, 기포는 석고 매트릭스에 안정적으로 분포되어 과도한 국소 다공성으로 인한 강도 손실을 피합니다 (측정 된 기포 속도가 <3%인 경우 강도는 크게 감소하지 않습니다).

(2) 강화 섬유 컴파운드

섬유 유형 : 섬유 브리징에 의한 폼으로 인한 강도 손실을 보상하기 위해 0.1-0.2% 유리 섬유 (길이 3mm) 또는 셀룰로스 나노 섬유를 추가합니다.
데이터 비교 : 섬유가 첨가되지 않으면 폼 후 강도가 약 15% 감소하고 첨가 후 강도 유지율> 95%.

2. 공정 제어 : 진공 교반 및 경화

(1) 진공 교반 매개 변수

진공 : -0.08 MPa (약 0.02 MPa),이 조건에서는 기포 팽창이 제어 가능하며 과도한 병합이 피할 수 있습니다.
교반 속도 : 300-400rpm (패들 교반기)은 블로킹 제가 균등하게 분산되어 있지만 거품 구조를 과도하게 전달하고 파괴하지 않도록합니다.

(2) 경화 조건의 최적화

건조 온도 : 단계적 가열 (40 ° C → 60 ° C → 80 ° C)은 표면이 경화 및 밀봉 구멍을 너무 빨리 방지합니다.
습도 제어 : 상대 습도는 50-60%로 물의 증발 속도를 느리게하고 미세 균열을 줄입니다.

3. 구조 설계 : 등급 구멍 구조

거시적 다공성 : 가스 침투 경로의 효율을 향상시키기 위해 3D 프린팅 또는 금형 엠보싱을 통해 방향 채널 (0.5-1mm 기공 크기)이 도입됩니다.
미세 모공성 : 블로킹 제에 의해 생성 된 미세 기공 (<200 μm)은 보조 삼투 노드로 작용하여 네트워크를 통해 A를 형성합니다.
통기성 향상 : 등급 구조는 12 MPa (EN 13245 표준)의 압축 강도를 유지하면서 공기 투과성을 50% 이상 (ASTM C577 테스트)로 향상시킵니다.

4. 성능 검증 데이터

<테이블 스타일 = "Border-Collapse : 붕괴; 너비 : 100%; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 색인 전통적인 석고 최적화 된 석고 테스트 표준 공기 투과성 (cm³/min) 20 30 (+50%) ASTM C577 압축 강도 (MPA) 12 12 − (same) en 13245 다공성 최고 (%) 15 25 (제어 가능한 증가 ∎ ISO 5017

5. 키 포인트

과도한 발포제의 위험 : 0.7% 이상의 SDS를 추가하면 거품이 병합되고 강도가 30% 이상 떨어질 수 있습니다.
섬유 방향 제어 : 무작위 분포 된 섬유는 방향 배열보다 우수하며, 이는 투과성 이방성을 유발할 수 있습니다.
경제 균형 : 전체 비용은 약 8-10% 증가하지만 곰팡이 수명은 20% 연장됩니다 (공기 투과성 개선 및 열 응력 균열 감소로 인해)

석고 캐스팅 프로세스

왜 복잡한 형상을 위해 석고와 실리콘을 결합 하는가?

복합 곰팡이를 결합하여 복합 곰팡이를 만들기위한 목적은 복잡한 재료의 보완 균형을 달성하고 복잡한 Geometrry Shapes, Engight Geometric Shapes, Engight Geometrry Shapes, Enfectortary Setalles, Complicatary Advertary를 제공하는 것입니다. 다음은 구체적인 이유와 기술적 요점입니다.

1. 단일 재료의 한계를 발산

<테이블 스타일 = "Border-Collapse : 붕괴; 너비 : 100%; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 재료 장점 단점 복합 후 개선 Plaster 고강도, 고온 저항, 저비용 높은 Brittleness, 복잡한 구조를 데 몰드하기가 어렵습니다 전반적인 강도를 보장하기위한지지 골격으로서 석고 실리콘 높은 탄력성, 미세 텍스처의 복제 온도 저항이 열악한 (<200 ° C) 세부 사항을 정확하게 복제하기위한 공동층으로서의 실리콘

2. 복합 금형의 핵심 장점

(1) 초고-고정식 복제 기능

실리콘 층 매개 변수 :

두께는 2mm (40 개의 경도), 유동성은 양호하며, 50μm 질감 (예 : 보석 패턴, 생체 모방 구조)으로 채워질 수 있습니다.
경화 수축률은 <0.1%이고, 치수 안정성은 ± 0.02mm입니다 (순수한 석고의 ± 0.1mm를 초과)

케이스 :
18 캐럿 골드 펜던트 주조에서 복합 금형에 의해 재현 된 50μm 텍스처 (예 : 깃털 세부 사항)는 95% 완료된 반면, 순수한 석고 금형은 30% 만 유지할 수 있습니다.

(2) 복잡한 기하학적 디밀리 딩 디자인

(3) 강도와 유연성 사이의 시너지

하중 분포 : 석고 쉘은 90% 주조 압력 (예 : 알루미늄 합금 주입의 10MPA 충격과 같은), 실리콘 내부 캐비티는 국소 응력을 분해하여 균열을 피합니다.
수명 비교 : 복합 금형은 50 회 이상 재사용 될 수 있습니다 (순수한 실리콘 몰드의 경우 5-10 회, 순수한 석고 금형의 경우 깨지기 쉬운 가장자리)

3. 일반적인 응용 프로그램 시나리오

뼈 손톱 (구멍 직경 100-200μm), Silica Gel은 정밀한 성형이 아니라, 정해진 것입니다. 변형.

Art Sculpture : 방지 후 잔류 물이없는 수지/청동 조각상의 곡선 세부 사항 (예 : 모발, 주름).

4. 프로세스 키 매개 변수

<테이블 스타일 = "너비 : 100%; 높이 : 203.25px; 경계-콜라 랩스 : 붕괴; 경계 색상 : #000000;" Border = "1"> 프로세스 매개 변수 요구 사항 함수 실리콘 주조 진공 degassing (-0.1mpa, 5 분 동안 유지) 거품 제거 및 표면 핀홀을 피하십시오 석고 복합 석고 슬러리 워터 시멘트 비율 0.28 : 1 (EN 13245 표준) 쉘 강도 ≥ 20mpa 경화 조건 실리콘 25 ° C × 24H + 석고 40 ° C × 12H 인터페이스 필링을 피하기 위해 계층화 된 경화 데 몰딩 처리 릴리스 에이전트 스프레이 3μm 두께 (정전기 스프레이 프로세스) 실리콘-캐스팅 접착력 감소

5. 경제적 분석

비용 비교 : 복합 금형 비용은 순수한 실리콘 곰팡이의 비용보다 40% 낮고 (사용 된 실리콘의 양을 절약 함) 순수한 플라스터 몰드보다 20% 높습니다 (그러나 스크랩 속도는 15%에서 3%로 감소)
효율성 개선 : Demoulding 시간은 5 초로 줄어 듭니다 (기계적 프라이링이있는 순수한 석고의 경우 1-2 분)

"강성 및 유연성"의 설계를 통한 실리콘 플래스터 복합 금형 :

요약

in 금속 주조 , 석고 선택은 캐스팅의 정밀, 표면 품질 및 곰팡이 수명과 직접 관련이 있습니다. α- 헤미히드 레이트 플라스터는 높은 강도, 낮은 팽창 속도 및 우수한 열 안정성으로 인해 주류가되었으며, 지르콘 분말 및 실리콘 카바이드와 같은 내화 필러를 추가하여 고온 저항 (1600 ° C 이상)을 추가로 개선 할 수 있습니다.

. 고-프리션 주물 (예 : 항공 티타늄 합금 부품), 포스페이트-모형화 된 플라스터 또는 복합 실리콘-플래스터 곰팡이는 강도의 균형을 유지하기 위해 필요합니다. 앞으로 나노-수정 및 3D 프린팅 기술 , 석고 기반 주조 금형은 더 높은 효율성과 저렴한 비용으로 진화하고 정밀 금속 제조의 개발을 계속 촉진 할 것입니다.

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FAQS

1. 최고의 석고는 무엇입니까?

산업 응용 분야에서 α- 하이히드레이트 석고 (α-caso₄ · 0.5h₂o)는 고유 한 성능 이점으로 인해 최상의 선택으로 인식됩니다. 고압자가 클레이브로 만들어진이 수염 및 결정은 밀도가 높고 짧은 근지 구조로, 압축 강도 (25-40mpa)는 일반 β 석고 (8-15mpa)보다 훨씬 높으며 동시에 더 낮은 수분 흡수 속도 (<5%) 및 더 미세한 표면 마감 (RA 최대 1.6μm)을 갖는다. 항공 우주 터빈 블레이드 또는 보석의 투자 캐스팅 와 같은 정밀 캐스팅 분야에서 α 석고는 20 μm까지 세부 사항을 완벽하게 재생산하고 치수 확장 성을 유지할 수 있습니다. 또한, 나노 알루미나 또는 실란 커플 링제 도핑에 의해 변형 된 후, 극한의 작업 조건의 요구를 충족시키기 위해 내마모성 및 수분 저항성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

2. 석고를 금속에 사용할 수 있습니까?

Plaster는 금속 캐스팅에 사용될뿐만 아니라 현대 산업에서도 중요한 역할을합니다. 알루미늄 합금 주조를 예로 들어, 지르콘 분말 (ZRSIO₄) (40-50%를 차지)과 혼합 된 포스페이트-변형 석고를 사용하여 곰팡이의 내화를 1600 ℃를 초과하고 용융 알루미늄의 침투를 피할 필요가있다. 슈퍼 합금 (예 : 니켈 기반 슈퍼 합금)의 경우, 질소 보호 소결 공정 (산소 함량 <500ppm)과 결합하여 곰팡이 균열을 방지하기 위해 실리콘 카바이드 (SIC) (15-20%)가 도입됩니다. 최신 연구에 따르면 3D 프린팅 석고 기반 복합재 (예 : 석고 페놀 수지)는 냉각 채널로 터빈 주조 금형을 직접 제조하여 전통적인 6 주 금형 제조 사이클을 72 시간으로 단축하고 전통적인 금속 주조 공정을 방해 할 수 있습니다.

3. 금속 주조에 사용되는 것은 무엇입니까?

금속 캐스팅 분야는 주로 특수 엔지니어링 plastersystems 에 의존합니다. : (1) 투자 캐스팅 (1) 투자 캐스팅 : 실리카 솔라 스테이성 재료의 사용 (지르콘 가루 45%) <1%) ra 0.8μm 표면 정확도를 달성하기 위해 일반적으로 에어로 엔진 단일 크리스탈 블레이드에서 사용됩니다. (2) 모래 주조 : 석영 모래 강화 석고 (70% sio₂ 25% α 석고), 대형 철제 주물 (예 : 공작 기계 기반)에 사용되는 공기 투과성을 향상시키기 위해 벤토나이트 (5%)를 추가, 압축 강도 ≥ 15MPA (EN 13245 표준). (3) 다이 캐스팅 보조 : 알루미늄 합금 다이 캐스팅에서, 나노 그래피트 변형 석고 (열 전도도 3.5W/m · K)는 전이 금형으로 사용되며, 이는 800 ° C 용융 알루미늄의 영향을 견딜 수 있으며 방출 제의 양을 60%감소시킬 수 있습니다.

4. 석고는 무엇입니까?

석고의 사용은 다수의 첨단 기술 분야에 걸쳐 있습니다. (1) 산업 캐스팅 : 투자 주조의 핵심 재료로서 터빈 블레이드 및 인공 조인트와 같은 정밀 구성 요소를 생성하고 세계 티타늄 합금 주물의 70%가 석고 과정에 의존합니다. (2) 건축 기술 : 자체 레벨링 석고 (β 석고 셀룰로오스 에테르)는 5.2W/m · K의 열전도율을 가진 바닥 난방 레벨링에 사용되며, 이는 시멘트 기반 재료보다 30% 더 많은 에너지 절약입니다. (3) 생체 의학 : α 반 이수 된 석고 (의료 등급)는 정형 외과 고정에 사용되며, 이의 미세 다공성 구조 (기공 크기 50-100μm)는 뼈 세포의 성장을 촉진하고, 분해주기는 뼈 치유와 단계에있다. (4) 예술 재생산 : 디지털 스캔 -3D 인쇄 석고 금형 기술을 통해 문화 유물 (예 : 청동 장식)의 세부 사항은 ± 0.01mm의 정확도로 1 : 1을 재현 할 수 있습니다. 현재, 석고 기반 기능 재료 (예 : 위상 변경 에너지 저장 석고)는 새로운 에너지 분야에서 응용 프로그램 혁신을 홍보하고 있습니다.

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