Tuangan pelaburan aluminium (juga dikenali sebagai tuangan lilin hilang) menghasilkan komponen berbentuk hampir bersih dengan kemasan permukaan yang luar biasa, ketepatan dimensi dan integriti mekanikal—menjadikan proses ini untuk pendakap aeroangkasa, perumahan perubatan dan bahagian automotif berprestasi tinggi. Apabila direka dengan betul, tuangan pelaburan aluminium mencapai toleransi ±0.005 in/in (±0.13 mm/mm) dan kekasaran permukaan serendah 63–125 µin Ra—selalunya menghapuskan keperluan untuk pemesinan sekunder.
Tidak seperti tuangan pasir atau die, tuangan pelaburan menggunakan cangkerang seramik yang dibina di sekeliling corak lilin, membolehkan geometri yang rumit, dinding nipis (serendah 0.060 in / 1.5 mm) dan butiran halus seperti huruf atau petikan dalaman. Proses ini sesuai untuk pengeluaran volum rendah hingga sederhana di mana ketepatan mengatasi kebimbangan kos perkakas.
Proses Pemutus Pelaburan Langkah demi Langkah
Proses ini bermula dengan menyuntik lilin cair ke dalam cetakan aluminium untuk membentuk corak yang serupa dengan bahagian akhir. Corak berbilang kemudiannya dipasang pada sprue lilin pusat untuk mencipta "pokok." Pemasangan ini berulang kali dicelup ke dalam buburan berasaskan silika dan disalut dengan stuko halus, membina cangkerang seramik di atas 6-12 lapisan.
Setelah kering, cangkerang didewax dalam autoklaf (biasanya pada suhu 180–200°C), meninggalkan rongga. Cangkerang itu kemudiannya dibakar hingga 870–1000°C untuk mengeluarkan sisa lilin dan menguatkan seramik. Aluminium cair—biasanya aloi seperti A356, A360, atau 380—dituangkan ke dalam cangkerang panas di bawah graviti atau vakum. Selepas pemejalan, cangkerang dikeluarkan melalui letupan air atau getaran mekanikal, dan tuangan individu dipotong dari sprue.
Aloi Aluminium Biasa dan Sifatnya
Tidak semua aloi aluminium sesuai untuk tuangan pelaburan. Yang paling banyak digunakan menawarkan kecairan yang sangat baik, rintangan koyakan panas, dan kebolehrawatan haba pasca tuang:
| Aloi | Silikon (%) | Kekuatan Tegangan (ksi) | Penggunaan Utama |
|---|---|---|---|
| A356.0 | 7.0 | 30–35 (sebagai pelakon) 40–45 (T6) | Aeroangkasa, perubatan |
| A360.0 | 9.0 | 30–33 (sebagai pelakon) | Perumah tahan kakisan |
| 380.0 | 8.5 | 44–48 (sebagai pelakon) | Bahagian struktur berkekuatan tinggi |
A356-T6 ialah piawaian industri untuk aplikasi kritikal kerana tindak balas yang sangat baik terhadap rawatan haba dan rintangan keletihan.
Kelebihan Reka Bentuk Berbanding Kaedah Tuangan Lain
Pemutus pelaburan cemerlang apabila kerumitan memenuhi prestasi. Berbanding dengan tuangan die, ia mengelakkan kos perkakas yang tinggi ($10k–$50k vs. $50k–$500k untuk dies) dan membolehkan ciri dalaman yang lebih rumit tanpa sudut draf. Berbanding tuangan pasir, ia memberikan kemasan permukaan yang unggul dan toleransi yang lebih ketat—mengurangkan pemesinan sehingga 70%.
- Tiada garis perpisahan atau kilat, membolehkan estetika lancar
- Replikasi perincian halus yang sangat baik (cth., 0.010 dalam ukiran)
- Serasi dengan HIP (Hot Isostatic Pressing) untuk menghapuskan keliangan dalaman
Had dan Pertimbangan Kos
Walaupun ketepatannya, pemutus pelaburan aluminium mempunyai kekangan. Masa pendahuluan adalah lebih lama (4–8 minggu) disebabkan oleh pembinaan cangkerang berbilang langkah. Saiz bahagian biasanya terhad kepada 30–40 lbs (14–18 kg), walaupun sesetengah faundri mengendalikan sehingga 100 lbs. Proses ini juga bergelut dengan larian volum yang sangat tinggi (>50,000 unit/tahun), di mana tuangan die menjadi lebih menjimatkan.
Kos setiap bahagian adalah antara $15 hingga $200 , banyak dipengaruhi oleh berat, kerumitan dan pasca pemprosesan. Walau bagaimanapun, apabila jumlah kos kitaran hayat—termasuk pemesinan, pemasangan dan sekerap—dipertimbangkan, pemutus pelaburan selalunya terbukti lebih menjimatkan untuk bahagian kompleks dan volum rendah.
Kawalan Kualiti Kritikal dan Protokol Pengujian
Faurin bereputasi melaksanakan pemeriksaan rapi pada setiap peringkat: metrologi corak lilin, pengesahan ketebalan cangkang, analisis spektrografi aloi dan pemeriksaan CMM tuangan akhir. Ujian tidak merosakkan (NDT) adalah standard untuk bahagian kritikal keselamatan:
- Pengimbasan sinar-X atau CT untuk keliangan dalaman (setiap ASTM E1742)
- Pemeriksaan penembus pewarna (ASTM E165) untuk retak permukaan
- Ujian mekanikal sampel saksi untuk tegangan dan pemanjangan
Tuangan aeroangkasa selalunya memerlukan akreditasi Nadcap dan kebolehkesanan penuh dari lot cair ke bahagian siap.
Aplikasi Dunia Sebenar Merentas Industri
Tuangan pelaburan aluminium terdapat di mana-mana dalam sektor bernilai tinggi. Dalam aeroangkasa, ia membentuk manifold bahan api, perumah penggerak dan bingkai dron—di mana penjimatan berat dan kebolehpercayaan tidak boleh dirundingkan. Industri perubatan menggunakannya untuk komponen MRI dan pemegang instrumen pembedahan yang memerlukan keserasian pensterilan. Aplikasi pertahanan termasuk kurungan sistem penyasaran dan bahagian UAV yang mesti menahan getaran yang melampau.
Contoh ketara: pengeluar kenderaan elektrik terkemuka bertukar daripada bilet bermesin kepada tuangan pelaburan A356 untuk penutup hujung motor, mengurangkan berat bahagian sebanyak 35% dan kos sebanyak 22% sambil mengekalkan kekakuan.
Aliran Masa Depan dan Inovasi Mampan
Industri ini semakin maju ke arah kemampanan dan automasi yang lebih besar. Buburan berasaskan air menggantikan etil silikat untuk mengurangkan pelepasan VOC. Pemasangan corak lilin robotik dan teras seramik bercetak 3D membolehkan prototaip dan saluran penyejukan konformal yang lebih pantas. Sesetengah faundri kini menggunakan kandungan aluminium kitar semula melebihi 80% tanpa menjejaskan sifat mekanikal.
Memandangkan pembuatan aditif berhibrid dengan tuangan pelaburan tradisional—menggunakan corak lilin atau polimer cetakan 3D—proses menjadi lebih pantas, lebih hijau dan lebih mampu untuk kebebasan geometri. Bagi jurutera yang mencari ketepatan, integriti dan fleksibiliti reka bentuk dalam komponen aluminium, pemutus pelaburan kekal tiada tandingan.
