กระบวนการหล่อการลงทุน

การหล่อสามารถทำได้จากหุ่นขี้ผึ้งแบบดั้งเดิม (วิธีการโดยตรง) หรือจากหุ่นขี้ผึ้งจำลองที่มีรูปแบบดั้งเดิมซึ่งไม่จำเป็นต้องทำจากขี้ผึ้ง (วิธีการทางอ้อม) ขั้นตอนต่อไปนี้จะอธิบายกระบวนการทางอ้อม ซึ่งอาจใช้เวลาสองถึงเจ็ดวันจึงจะเสร็จสมบูรณ์

1. สร้างลวดลายต้นแบบ: ศิลปินหรือช่างทำแม่พิมพ์สร้างสรรค์ลวดลายดั้งเดิมจากขี้ผึ้ง,ดินเหนียว,ไม้,พลาสติกหรือวัสดุอื่น^[5]ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการผลิตลวดลายโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติของรุ่นที่ผลิตโดยการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยซอฟต์แวร์ได้รับความนิยมใช้งานเป็นหลักเรซินซึ่งเป็นรากฐานการพิมพ์หินสเตอริโอ(SLA) หรือเครื่องพิมพ์ 3D DLP สำหรับรูปแบบที่มีความละเอียดสูงหรือเส้นใย PLA มาตรฐาน เมื่อไม่ต้องการความแม่นยำในระดับสูง หากใช้รูปแบบการพิมพ์ 3 มิติ ให้ดำเนินการตามขั้นตอนที่ 5 โดยตรง
2. สร้างแม่พิมพ์: กเชื้อราที่เรียกว่าอาจารย์ตาย,ถูกสร้างมาเพื่อให้เข้ากับรูปแบบต้นแบบ หากรูปแบบต้นแบบทำจากเหล็ก สามารถหล่อแม่พิมพ์ต้นแบบได้โดยตรงจากรูปแบบโดยใช้โลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่ายางสามารถหล่อแม่พิมพ์ได้โดยตรงจากรูปแบบต้นแบบ อีกทางหนึ่ง สามารถตัดเฉือนแม่พิมพ์ต้นแบบได้อย่างอิสระ โดยไม่ต้องสร้างรูปแบบต้นแบบ^[5]
3. ผลิตลวดลายขี้ผึ้ง: ถึงจะเรียกว่า.รูปแบบขี้ผึ้งวัสดุลวดลายอาจรวมถึงพลาสติกและแช่แข็งปรอท.^[5]รูปแบบของขี้ผึ้งสามารถผลิตได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี ในขั้นตอนหนึ่ง แว็กซ์จะถูกเทลงในแม่พิมพ์และหมุนไปรอบๆ จนกระทั่งได้การเคลือบที่สม่ำเสมอ ซึ่งโดยปกติจะมีความหนาประมาณ 3 มม. (0.12 นิ้ว) ครอบคลุมพื้นผิวด้านในของแม่พิมพ์ ทำซ้ำจนกว่าจะถึงความหนาของรูปแบบที่ต้องการ อีกวิธีหนึ่งคือการเติมขี้ผึ้งหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์ทั้งหมดแล้วปล่อยให้เย็นเหมือนวัตถุแข็ง^{[จำเป็นต้องมีการอ้างอิง]}
   หากจำเป็นต้องใช้แกน มีสองตัวเลือก: ขี้ผึ้งที่ละลายน้ำได้หรือเซรามิก แกนแว็กซ์ที่ละลายน้ำได้ได้รับการออกแบบให้ละลายออกจากชั้นเคลือบการลงทุนพร้อมกับรูปแบบแว็กซ์ที่เหลือ แกนเซรามิกจะถูกลบออกหลังจากที่ผลิตภัณฑ์แข็งตัวแล้ว^[5]
4. ประกอบรูปแบบขี้ผึ้ง: สามารถสร้างลวดลายขี้ผึ้งได้หลายรูปแบบและประกอบเป็นลวดลายขนาดใหญ่รูปแบบเดียวเพื่อหล่อในการเทชุดเดียว ในสถานการณ์เช่นนี้ ลวดลายจะติดอยู่กับแว็กซ์ป่วงเพื่อสร้างคลัสเตอร์รูปแบบหรือต้นไม้.ในการติดลวดลาย จะใช้เครื่องมือทำความร้อนเพื่อละลายพื้นผิวแว็กซ์ที่กำหนดเล็กน้อย จากนั้นจึงกดเข้าหากันและปล่อยให้เย็นและแข็งตัว สามารถประกอบเป็นต้นไม้ได้หลายร้อยลวดลาย^[5][6]ลวดลายขี้ผึ้งก็ได้ไล่ล่า, ซึ่งหมายความว่าเส้นพรากจากกันหรือแวบวับถูกลูบออกโดยใช้เครื่องมือโลหะที่ให้ความร้อน ในที่สุดก็มีรูปแบบแต่งตัว(โดยการขจัดจุดบกพร่อง) ให้ดูเหมือนชิ้นงานสำเร็จรูป^[7]
5. ใช้วัสดุการลงทุน: แม่พิมพ์เซรามิกหรือที่เรียกกันว่าการลงทุนผลิตโดยทำซ้ำขั้นตอนต่างๆ เช่น การเคลือบ ปูนปั้น และชุบแข็ง จนกระทั่งได้ความหนาตามที่ต้องการ
   1. การเคลือบผิวเกี่ยวข้องกับการจุ่มคลัสเตอร์ลวดลายลงในสารละลายของวัสดุทนไฟชั้นดี จากนั้นระบายออกเพื่อสร้างการเคลือบผิวที่สม่ำเสมอ ขั้นตอนแรกนี้ใช้วัสดุชั้นดีหรือที่เรียกว่ากไพรม์โค้ตเพื่อรักษารายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ จากแม่พิมพ์
   2. ปูนปั้นใช้อนุภาคเซรามิกหยาบโดยการจุ่มลวดลายลงในเตียงฟลูอิดไดซ์วางไว้ในเครื่องขัดฝนหรือโดยการใช้วัสดุด้วยมือ
   3. การแข็งตัวช่วยให้สารเคลือบสามารถรักษาได้ ขั้นตอนเหล่านี้ทำซ้ำจนกว่าการลงทุนจะถึงความหนาที่ต้องการ โดยปกติคือ 5 ถึง 15 มม. (0.2 ถึง 0.6 นิ้ว) แม่พิมพ์การลงทุนจะถูกปล่อยให้แห้งสนิท ซึ่งอาจใช้เวลา 16 ถึง 48 ชั่วโมง การอบแห้งสามารถเร่งให้เร็วขึ้นได้โดยใช้สุญญากาศหรือลดความชื้นในสิ่งแวดล้อมให้เหลือน้อยที่สุด แม่พิมพ์การลงทุนยังสามารถสร้างได้โดยการวางกลุ่มรูปแบบลงในกระติกน้ำแล้วเทวัสดุการลงทุนที่มีสภาพคล่องจากด้านบน จากนั้นขวดจะถูกสั่นเพื่อให้อากาศที่กักขังออกมาและช่วยให้วัสดุที่ใช้ลงทุนเติมเต็มช่องว่างเล็กๆ^[5][8]
   4. วัสดุ: ทั่วไปวัสดุทนไฟวัสดุที่ใช้สร้างการลงทุน ได้แก่ ซิลิกา เพทาย ต่างๆอลูมิเนียมซิลิเกต, และอลูมินา. ซิลิกามักจะถูกนำมาใช้ในการซิลิกาผสมฟอร์มแต่บางครั้งควอตซ์นำมาใช้เพราะราคาถูกกว่าอลูมิเนียมซิลิเกตเป็นส่วนผสมของอลูมินาและซิลิกา โดยที่ส่วนผสมที่ใช้กันทั่วไปมีปริมาณอลูมินาตั้งแต่ 42 ถึง 72% ที่อลูมินา 72% สารประกอบนี้เรียกว่ามัลไลท์. ในระหว่างการเคลือบชั้นแรกเพทาย-วัสดุทนไฟที่ใช้กันทั่วไปเพราะว่าเซอร์โคเนียมมีโอกาสน้อยที่จะทำปฏิกิริยากับโลหะหลอมเหลว^[8]ก่อนที่จะมีซิลิกา จะต้องผสมปูนปลาสเตอร์และบดแม่พิมพ์เก่า (ชามอตต์) ถูกนำมาใช้^[9]สารยึดเกาะที่ใช้ในการยึดวัสดุทนไฟให้เข้าที่ ได้แก่ :เอทิลซิลิเกต(แอลกอฮอล์และเซ็ตเคมี)ซิลิกาคอลลอยด์(สูตรน้ำหรือที่เรียกว่าซิลิกาโซล ถูกกำหนดโดยการทำให้แห้ง)โซเดียมซิลิเกตและลูกผสมของสิ่งเหล่านี้ควบคุมเพื่อค่า ค่า pHและความหนืด.
6. ดีแวกซ์: เมื่อแม่พิมพ์เซรามิกแข็งตัวเต็มที่แล้ว พวกมันจะกลับด้านและวางลงในเตาหรือหม้อนึ่งความดันเพื่อละลายและ/หรือทำให้ขี้ผึ้งกลายเป็นไอ ความล้มเหลวของเชลล์ส่วนใหญ่เกิดขึ้น ณ จุดนี้เนื่องจากแว็กซ์ที่ใช้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนซึ่งมากกว่าวัสดุการลงทุนที่อยู่รอบๆ มาก เนื่องจากเมื่อขี้ผึ้งถูกให้ความร้อน ขี้ผึ้งจะขยายตัวและทำให้เกิดความเครียด เพื่อลดความเครียดเหล่านี้ แว็กซ์จะถูกให้ความร้อนอย่างรวดเร็วที่สุดเพื่อให้พื้นผิวแว็กซ์ด้านนอกละลายและระบายออกอย่างรวดเร็ว ทำให้มีพื้นที่สำหรับส่วนที่เหลือของแว็กซ์ขยายตัว ในบางสถานการณ์ อาจเจาะรูเข้าไปในแม่พิมพ์ก่อนที่จะให้ความร้อนเพื่อช่วยลดความเครียดเหล่านี้ ขี้ผึ้งใดๆ ที่หมดจากแม่พิมพ์มักจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่^[10]
7. การอุ่นเครื่องก่อนเหนื่อยหน่าย: จากนั้นจึงนำแม่พิมพ์ไปผ่านกระบวนการกเผาไหม้ซึ่งจะทำให้แม่พิมพ์ร้อนที่อุณหภูมิระหว่าง 870 °C ถึง 1,095 °C เพื่อขจัดความชื้นและแว็กซ์ที่ตกค้าง และเพื่อเผาแม่พิมพ์ บางครั้งการให้ความร้อนนี้ยังใช้เพื่ออุ่นแม่พิมพ์ก่อนที่จะเท แต่ในบางครั้ง แม่พิมพ์จะได้รับอนุญาตให้เย็นลงเพื่อให้สามารถทดสอบได้ การอุ่นก่อนช่วยให้โลหะคงสภาพของเหลวได้นานขึ้น จึงสามารถเติมรายละเอียดแม่พิมพ์ทั้งหมดได้ดีขึ้น และเพิ่มความแม่นยำของมิติ หากปล่อยให้แม่พิมพ์เย็น รอยแตกที่พบสามารถซ่อมแซมได้โดยใช้สารละลายเซรามิกหรือซีเมนต์พิเศษ^[10][11]
8. เท: จากนั้นนำแม่พิมพ์การลงทุนโดยเปิดด้านขึ้นลงในอ่างที่เต็มไปด้วยทราย โลหะอาจถูกเทหรือบังคับด้วยแรงโน้มถ่วงโดยการใช้แรงดันอากาศบวกหรือแรงอื่นๆการหล่อแบบสุญญากาศ,การหล่อแบบเอียง, แรงดันช่วยเทและการหล่อแบบแรงเหวี่ยงเป็นวิธีการที่ใช้แรงเพิ่มเติมและมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อแม่พิมพ์มีส่วนบางที่อาจเติมได้ยาก^[11]
9. การถอนการลงทุน: เปลือกถูกตอก,สื่อเสียหาย,สั่นสะเทือน,วอเตอร์เจ็ทหรือละลายทางเคมี (บางครั้งก็มีไนโตรเจนเหลว) เพื่อปล่อยการหล่อ ป่วงถูกตัดออกและรีไซเคิล การหล่อนั้นอาจได้รับการทำความสะอาดเพื่อขจัดร่องรอยของกระบวนการหล่อซึ่งโดยปกติจะทำโดยบด.^[11]
10. จบ: หลังจากการเจียรแล้ว การหล่อที่เสร็จสมบูรณ์แล้วจะต้องได้รับการตกแต่งขั้นสุดท้าย ซึ่งมักจะไปไกลกว่าการเจียร โดยสิ่งเจือปนและเนกาทีฟจะถูกกำจัดออกโดยใช้เครื่องมือมือและการเชื่อม ในกรณีที่ชิ้นส่วนต้องการการยืดผมเพิ่มเติม โดยปกติกระบวนการนี้จะดำเนินการโดยใช้เครื่องอัดยืดผมแบบไฮดรอลิก ซึ่งจะทำให้ผลิตภัณฑ์สอดคล้องกับค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้^[12]