Investeeringute valamine on tuntud oma mitmekülgsuse poolest töötades paljude metallide ja sulamitega, muutes selle eelistatud meetodiks tööstusharudele, mis vajavad suure jõudlusega ja keerulisi komponente. Materjali valik sõltub rakenduse mehaanilistest, soojus- ja korrosioonikindluse nõuetest. Allpool on üksikasjalik ülevaade investeeringute valamisel kõige levinumatest materjalidest koos nende omaduste ja tüüpiliste rakendustega.
|
1. roostevaba terased |
Roostevaba teras on investeeringute valamisel üks kõige laialdasemalt kasutatavaid materjale selle korrosioonikindluse, suure tugevuse ja mitmekülgsuse tõttu. Sellised klassid nagu 304, 316 ja 17-4 pH on populaarsed rakenduste jaoks, alates meditsiinilistest instrumentidest kuni merekomponentideni12. Näiteks on roostevabast terasest valandid kriitilised niiskuse või kemikaalidega kokkupuutuva keskkonnas, näiteks pumbaventiilide ja torude liitmikega12. Selle võime säilitada mehaanilisi omadusi kõrgendatud temperatuuridel muudab selle sobivaks ka kosmose- ja autotööstuses. |
|
2. süsiniku ja sulami terased |
Süsinikuterased (nt 1020, 1045) ja sulami terased (nt 4140, 4340) eelistatakse nende kulutõhususe ja kohanemisvõime poolest. Neid materjale töödeldakse sageli kareduse ja kulumiskindluse suurendamiseks. Eriti kroomium-molybdeeni (CR-MO) teraseid kasutatakse kõrge stressi komponentides nagu käigud ja mootoriosad12. Nende tugevuse ja masinate tasakaal muudab need ideaalseks tööstuslike masinate ja tööriistade jaoks. |
|
3. Kõrgtemperatuurilised sulamid |
Superrallosid nagu Inconel (nikkel-kroomiumis põhinev) ja Hastelloy (nikkel-molybdeeni-kromium) domineerivad rakendustes, mis nõuavad ekstreemse kuumuse ja oksüdatsiooni vastupidavust. Need materjalid on hädavajalikud gaasiturbiinides, reaktiivmootorites ja tuumareaktorites13. Näiteks kasutatakse Turbiini labades sageli Inconeli 718, kuna temperatuur ületab 700 kraadi. |
|
4. titaansulamid |
Titaniumsulamid nagu ti -6 al -4 V on hinnatud nende suure tugevuse ja kaalu suhte ja biosobivuse eest. Neid kasutatakse laialdaselt kosmoses (nt lennukite struktuuriosad) ja meditsiinisektoris (nt ortopeedilised implantaadid) 14. Investeerimisprotsess tagab minimaalse materiaalse raiskamise, mis on titaani kõrgete kulude arvestades ülioluline. |
|
5. alumiiniumsulamid |
Alumiiniumi kerge loodus ja suurepärane soojusjuhtivus muudavad selle auto- ja tarbeelektroonikas. Sellised sulamid nagu A356 ja A357 valatakse tavaliselt mootoriplokkide, korpuste ja jahutusradiaalide keerukatesse kujudesse9. Täpsete valamise tehnikad võimaldavad tihedaid tolerantsi, vähendades järeltöötluse vajadust. |
|
6. vasepõhised sulamid |
Vasesulamid, sealhulgas pronks ja messing, valitakse nende elektrijuhtivuse ja antimikroobsete omaduste jaoks. Pronks (nt C93200) valatakse sageli laagritesse ja puksid, samas kui messingist (nt c 86300) kasutatakse dekoratiivse riistvara ja merekomponentide korral8. Nendel materjalidel on ka hea korrosioonikindlus merekeskkonnas. |
|
7. koobalt- ja raud-kobaltsulamid |
Spetsialiseeritud rakendused, näiteks magnetkomponendid või lõiketööriistad, võimendavad koobaltipõhiseid sulameid (nt stelliit) nende kulumiskindluse ja magnetiliste omaduste jaoks. Raudkobalti sulamid on arenenud arenenud insenerisektoris tänu ainulaadsetele termilistele ja elektrilistele omadustele14. |
|
8. Tekkivad materjalid |
Viimaste edusammude hulka kuulub metalli maatriksikomposiitide (MMC) ja keraamiliste tugevdatud sulamite kasutamine kõvaduse ja termilise stabiilsuse suurendamiseks. Näiteks uuritakse suure jõudlusega autotööstuse osade jaoks räni karbiidiga tugevdatud alumiiniumi. |
Materiaalse valiku mõjutavad tegurid
Rakendusnõuded: korrosioonikindlus, tugevus ja termiline stabiilsus dikteerivad materjali valikut.
Kulupiirangud: Kriitiliste rakenduste jaoks on reserveeritud suure jõudlusega sulamid nagu titaan või Inconel.
Tootmise teostatavus: materjalid peavad vastavusse vahamustri eemaldamise ja hallituse ühilduvusega.
Järeldus
Investeerimisvalu toetab suurt hulka materjale, millest igaüks on kohandatud vastavalt konkreetsetele tööstuslikele nõudmistele. Alates meditsiiniseadmete roostevabast terasest kuni kosmose superralloysini tagab protsessi paindlikkus, et see jääb tänapäevase tootmise nurgakiviks. Tehnoloogia arenedes laiendab täiustatud materjalide nagu komposiitide integreerimine selle rakendusi veelgi.