Pengetahuan Pengecoran Investasi tentang Proses Baja Tahan Karat 304 & 316 dan Sol Silika
Di bidang pengecoran investasi, baja tahan karat 304 dan 316 merupakan salah satu baja tahan karat austenitik yang paling banyak digunakan karena ketahanan terhadap korosi yang sangat baik, sifat mekanik yang baik, dan efektivitas biaya-secara keseluruhan. Mereka biasanya digunakan untuk menghasilkan pengecoran presisi permukaan-yang berbentuk kompleks, halus-melalui Proses Pembuatan Silica Sol Shell-dalam pengecoran investasi, menemukan aplikasi dalam katup pompa kimia, mesin makanan, perangkat medis, dan perangkat keras arsitektur.
I. Karakteristik Pengecoran Baja Tahan Karat 304 dan 316
Meskipun 304 dan 316 terkenal dengan ketahanan korosi yang sangat baik, perbedaan komposisinya berdampak langsung pada kinerja pengecoran dan aplikasi akhir.
· Baja Tahan Karat 304: Komposisi tipikalnya adalah C Kurang dari atau sama dengan 0,08%, Cr 18-20%, Ni 8-10,5%. Ini adalah baja tahan karat "tingkat awal" yang menjadi patokan, menawarkan ketahanan korosi yang baik (terhadap atmosfer, air tawar, dan sebagian besar asam organik) dan kemampuan pengecoran. Selama pengecoran, kisaran suhu pemadatannya relatif lebar, menyebabkan kecenderungan "pemadatan lembek", yang membuatnya rentan terhadap porositas penyusutan interdendritik. Akibatnya, hal ini menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada desain proses.
· Baja Tahan Karat 316: Sebagai peningkatan ke 304, perbedaan terpentingnya adalah penambahan 2-3% Molibdenum (Mo). Elemen ini secara signifikan meningkatkan ketahanannya terhadap korosi lubang dan celah di lingkungan klorida (misalnya air laut, air garam). Komposisi tipikalnya adalah C Kurang dari atau sama dengan 0,08%, Cr 16-18%, Ni 10-14%, Mo 2-3%. Penambahan molibdenum sedikit meningkatkan viskositas lelehan dan dapat memperburuk mikrosegregasi selama pengecoran. Namun, ketahanan terhadap korosi yang unggul menjadikannya pilihan utama untuk lingkungan yang keras.
Tantangan dan Penanggulangan Casting Umum:
1. Oksidasi dan Inklusi Terak: Kromium dalam lelehan baja mudah teroksidasi membentuk film Cr₂O₃, yang dapat terperangkap di dalam cetakan sebagai inklusi terak. Penanggulangannya meliputi peleburan cepat, perlindungan argon, dan penggunaan perangkap terak yang efektif dalam desain sistem gerbang.
2. Kecenderungan Robek Panas: Baja tahan karat austenitik memiliki konduktivitas termal yang buruk dan penyusutan linier yang tinggi, sehingga rentan terhadap robekan panas pada sambungan antara bagian tebal dan tipis atau pada titik panas. Hal ini memerlukan desain gerbang dan riser yang rasional serta laju pendinginan yang terkendali untuk mengurangi tekanan termal.
3. Porositas Penyusutan: Karena kisaran suhu pemadatan yang luas, pemberian makan menjadi sulit. Penting untuk mematuhi prinsip pemadatan terarah, menggunakan pendingin atau penambah insulasi untuk memandu pemadatan logam secara berurutan dari titik terjauh pengecoran menuju penambah, memastikan saluran pengumpanan terbuka.
II. Silica Sol Shell-Proses Pembuatan: Kunci untuk Mencapai Permukaan yang Presisi
Proses sol silika saat ini merupakan metode-pembuatan cetakan yang paling umum untuk menghasilkan-cetakan baja tahan karat 304/316 berkualitas tinggi. Intinya terletak pada pembuatan cangkang keramik dengan kekuatan, stabilitas, dan akurasi replikasi yang tinggi.
Alur Proses Terperinci:
1. Perakitan Pola:
· Pola lilin, identik dengan bentuk bagian akhir, disuntikkan menggunakan cetakan aluminium.
· Pola-pola ini kemudian dirangkai ke dalam sistem gerbang lilin pusat (cangkir tuang, sariawan, pelari) untuk membentuk "cluster" atau "pohon" untuk produksi batch.
2. Plesteran Mantel Primer (Wajah) (Langkah Paling Kritis):
· Silica Sol: Digunakan sebagai pengikat, merupakan suspensi koloidal partikel SiO₂ berukuran nano-dalam air atau pelarut, yang dikenal tidak-beracun dan ramah lingkungan.
· Bahan Tahan Api: Lapisan primer biasanya menggunakan tepung Zirkon yang sangat halus (ZrSiO₄) atau tepung Alumina (Al₂O₃). Ini menawarkan sifat tahan api yang tinggi, ekspansi termal yang rendah, dan mereplikasi permukaan pengecoran yang sangat halus.
· Pengoperasian: Cluster direndam ke dalam bubur tepung sol-zirkon silika yang telah disiapkan, untuk memastikan cakupan penuh. Setelah kelebihan slurry ditiriskan, segera dilakukan plesteran. Lapisan primer biasanya dilapisi dengan-pasir Zirkon berbutir halus atau pasir Fused Silica untuk memperkuat lapisan dan menghasilkan tekstur permukaan yang halus.
3. Pengeringan dan Pengawetan:
· Pengawetan sol silika merupakan proses pengeringan fisik. Dalam lingkungan yang terkendali (misalnya, suhu 23±2 derajat, kelembapan 40-60%), air menguap secara perlahan dan seragam dari lapisan. Saat air menguap, partikel nano-SiO₂ mendekat dan membentuk jaringan siloksan (Si-O-Si) yang kuat melalui kondensasi gugus silanol (-SiOH), sehingga mengikat agregat tahan api dengan erat. Lapisan primer memerlukan waktu pengeringan yang cukup lama (seringkali beberapa jam) untuk memastikan proses pengeringan menyeluruh dan bebas retak.
4. Lapisan Plesteran Cadangan:
· Setelah lapisan primer benar-benar kering, proses pencelupan dan plesteran diulangi. Lapisan cadangan masih menggunakan sol silika sebagai pengikat namun beralih ke refraktori yang lebih hemat biaya-seperti tepung dan pasir Mullite atau Chamotte. Ukuran butiran pasir inc
