工程师应该了解投资的优点和缺点

pmadmin
7 月 15, 2025
3:12 下午

工程师经常为需要紧张的公差，复杂的几何形状和光滑饰面的项目选择工程投资铸件。此过程可容纳各种材料，包括钢和工程投资铸造合金。然而，工程投资铸件往往具有更高的成本和更长的交货时间。下表概述了与工程精确投资铸件:

优势	缺点
高精度，复杂的形状，宽阔的材料范围	昂贵的工具，复杂的过程，速度缓慢

Key Takeaways

投资铸造创建具有复杂形状和光滑表面的精确零件，从而减少了额外的加工和节省时间的需求。
此过程最适合中小型生产运行，但比其他铸造方法可能成本高昂且需要更长的时间。
工程师应选择投资铸造紧张的公差，特殊材料和详细设计对于其项目至关重要。

什么是工程投资铸件？

基本过程概述

投资铸造，有时称为失去蜡铸件，使用详细的过程来创建精确的金属零件。这是它的工作方式:

制作主模式以与最后一部分完全匹配。这种模式有助于创建蜡副本。
热蜡被注入主骰子，形成蜡模式。这些模式可以分组为多个铸件。
每种蜡图案都浸入陶瓷或二氧化硅浆液中。此步骤重复几次以构建强烈的模具外壳。
蜡通过加热而融化，留下空心的陶瓷模具。
工人将熔融金属倒入热模中。金属填充了所有细节，甚至是小部分。
冷却后，陶瓷外壳被破裂。如果将几个部分放在一起，它们会分开。
铸件已清洁和完成。有时，最终触摸需要额外的手工工作或焊接。

提示：此过程允许提供非常细节和光滑的表面，使其在需要高精度的零件中流行。

为什么工程师使用投资铸造

工程师经常为其独特的好处选择投资铸造:

它创建的零件很少或不需要额外的加工。
该过程通常在+/- 0.005英寸/英寸内提供紧密的公差。
许多合金使用此方法，包括钢，不锈钢和镍。
工具成本保持较低，因为铝模具持续很长时间。
像齿轮或徽标一样，复杂的形状是可能的，没有额外的步骤。
较少的加工意味着较少的金属废物。
每批零件的质量保持一致。
该过程支持大小生产运行。
蜡模式可以重复使用，使其更加环保。

工程投资铸件可帮助工程师以棘手的形状和细节设计零件。这种方法还通过减少额外完成的需求来降低成本。

工程投资铸造的优势

高维的精度和精度

工程师经常选择投资铸造时，需要耐受性较高的零件。此过程具有提供高维准确性的能力而脱颖而出。例如，硅胶铸造，一种投资铸造可以达到CT5-CT6公差。这意味着对于小零件，该工艺可以保持高达±0.18 mm的公差。即使对于较大的零件，投资铸造仍将公差保持在±1.80 mm或大约11tp3尺寸的范围内。这些数字击败了大多数其他铸造方法。

铸造过程	公差课	公差（≤10mm)	公差（> 250毫米)
硅溶胶投资	CT5-CT6	±0.18毫米	±1.80毫米
水玻璃投资	CT7-CT8	±0.37毫米	±2.70毫米
丢失的泡沫铸件	CT8-CT9	±0.60毫米	±4.00毫米

注意：投资铸造还控制着几何公差，例如平坦和圆度。小至1/2英寸的孔的公差为±0.003英寸（±0.076 mm）。这种精度有助于工程师创建完美融合在一起的零件。

复杂的几何和设计灵活性

投资铸造使工程师可以自由设计其他方法无法处理的形状。该过程使用涂有陶瓷的蜡模式，可捕获所有细节。这允许诸如底切，薄壁和内部通道之类的功能。即使在高温下，陶瓷模具也具有其形状，因此最后一部分与原始设计非常匹配。

工程师可以将几个部分组合成一个铸件。这减少了关节和焊缝的数量，使零件更强大，更容易组装。与沙子铸造或铸造相比，投资铸造可产生更细致的细节和更光滑的表面。航空航天，汽车和医疗等行业都依靠此过程复杂形状和宽容的公差。

上表面饰面

在许多工程应用中，表面饰面很重要。投资铸造的表面比砂铸造得更加光滑。陶瓷模具会产生“铸造”饰面，通常几乎不需要额外的抛光。投资投资的典型表面粗糙度范围为64至125 RMS。相比之下，砂铸造通常在125 RMS以上产生更粗糙的表面。

Casting Method	典型的表面粗糙度（RMS)	表面表面和公差的注释
投资铸造	64 – 125	“铸造效果”；表面饰面比砂铸造更好；复杂形状可能
Sand Casting	>125	粗糙的表面饰面；尺寸准确性较低；更大的公差
石膏铸件	~25	在列出的方法中最平稳的“按铸件”饰面；更近的公差

提示：表面效果更平滑意味着花费更少的时间在研磨或抛光上。这可以节省金钱并加快生产。

广泛的材料兼容性

投资铸造可与各种金属和合金一起使用。工程师可以选择符合其项目需求的材料，从强度到耐腐蚀性。一些最常见的材料包括:

Inconel®合金
Haynes®230®合金
Hastelloy®C-276
不锈钢
难治金属
钛

这些材料使工程投资铸造成为航空航天，发电，汽车以及石油和天然气等行业的首选。该过程处理标准金属和专业金属，为工程师提供了更多用于苛刻应用的选择。

减少加工和组装要求

投资铸造的最大优势之一是其生产近网状零件的能力。这意味着该部分来自模具的最终尺寸。工程师经常发现他们几乎需要或没有额外的加工。该过程还消除了闪光灯和分开线，因此表面精加工的需求较小。

方面	解释
维度的准确性	紧张的公差减少了对额外加工的需求。
表面饰面	光滑的表面通常不需要进一步的完成。
复杂的几何形状	错综复杂的设计最小化了其他加工。
近网形生产	零件接近最终尺寸，节省时间和精力。
减少组装调整	更好的拟合意味着在组装过程中更少的返工。
节省时间和成本	更少的加工步骤降低成本和加快产量。

现代投资铸造商店经常使用高级CNC加工来完成零件。这种集成的方法有助于提供完整的印刷零件，节省时间并减少工程师的复杂性。通过最大程度地减少二级加工，工程投资铸件可帮助项目按计划和预算范围内。

工程投资铸造的缺点

与替代品相比，生产成本更高

投资铸造具有出色的精度，但通常比其他铸造方法更高的价格标签。有几个因素推动了成本:

工具和霉菌创建需要大量的前期投资。复杂的模具和复杂的设计增加了时间和费用。
材料成本可能差异很大。不锈钢或特色金属等优质合金比基本铸铁的成本高。
设计复杂性增加了人工和完成费用。错综复杂的形状需要在霉菌制成和完成过程中更多的关注。
陶瓷模具所需的壳层数量随零件尺寸和复杂性增加，从而提高了材料和人工成本。
人工成本包括用于制造，铸造，精加工和质量控制的熟练工人。
废料和返工可以增加隐藏的成本，尤其是在收益率较低的情况下。
生产量会影响每个部分的成本。较高的量有助于弥补固定成本，但是小型运行保持了高度的价格。

注意：随着生产量的增加，每份零件的成本下降，但对于低至中型运行，投资铸造仍然比沙子或模具铸造更昂贵。

交货时间和过程复杂性更长

选择投资铸造时，工程师通常会面临更长的交货时间。该过程涉及许多步骤，从创建蜡模式到建造陶瓷壳以及完成最后一部分。每个步骤都需要时间，需要仔细注意。

从设计到完成零件交付的典型投资铸造时间范围为8到12周。汽车项目可能会在8到10周内完成，而航空航天零件通常由于更严格的要求和更复杂的设计而需要整整12周。扩展的时间表可以减慢项目时间表，尤其是与诸如铸造之类的更快的方法相比。

该过程本身很复杂。每个模具都是一次性的，因此工人必须重复每个部分的霉菌制造步骤。这增加了时间和错误的风险。如果出现缺陷，该过程可能需要重新开始，从而导致进一步的延迟。

尺寸和重量限制

投资铸造最适合中小型零件。尽管某些设施可以产生大型铸件，但大多数商店都集中在重达20磅（约9公斤）的零件上。扩大的功能可容纳120磅（约54公斤），但这些零件不太常见。

范围	细节
最小零件重量	一盎司的一小部分（例如，牙齿牙套)
最大零件重量	复杂航空航天零件的1,000磅超过1,000磅（453.6公斤）)
典型的最大重量（我们)	大多数设施的最多20磅（9.07 kg）
扩展的功能范围	20-120磅（9.07-54.43公斤）变得普遍
大型铸件的重量	大约800个纽顿（〜81.6公斤)
最小壁厚	约0.3毫米
最小孔直径	约0.5毫米
限制因素	模具处理设备和设施功能

性能仍然很强，长达约25磅和18英寸的零件长度或宽度。较大的铸件是可能的，但是它们的成本效益较低，越来越少。其他铸造方法，例如沙子铸造，可能为大型或重型零件提供更高的价值。

有限的适合大量生产的适用性

投资铸造不是大批量制造的最佳选择。该过程需要为每个部分的新模具，这会减慢生产的速度。相比之下，模具铸造使用可重复使用的钢模和高压注入，从而使周期时间更快。

投资铸造的周期时间更长，因为每个模具都是一次性。
Die Casting已针对大批量运行进行了优化，从而使其更有效地批量生产。
工程投资铸件最适合低至中型生产量，在设计复杂性和精确度中比速度更重要。

提示：对于需要数千或数百万个相同零件的项目，铸造或其他高速方法通常提供更好的效率和更低的成本。

工程投资铸造与其他铸造方法

与沙子铸造进行比较

铸造和投资铸造两者都会产生金属零件，但它们提供了不同的效果。砂铸造使用沙子模具，可以留下粗糙的表面和不太精确的形状。投资铸造使用陶瓷模具，可捕获精细的细节并产生更顺畅的饰面。下表突出显示了主要区别:

财产	投资铸造	Sand Casting
表面饰面	光滑的表面，最少需要的次级加工	带有分开线的粗糙表面，通常需要额外的完成
维度的准确性	高精度，良好的公差	较低的精度，更多可变性
机械性能	由于更好的合金和受控过程而引起的优质机械性能	由于多孔模具和控制较少而导致的机械性能可变
形状的复杂性	可以产生带有薄壁的复杂的复杂形状	受霉菌去除限制的限制，需要草稿角度

工程师通常会选择投资铸造时，需要耐受性和复杂形状的零件。

与铸造的比较

铸造和投资铸造两者都是精确的零件，但它们适合不同的需求。模具铸造使用可重复使用的钢模具，并且最适合大批量运行。投资铸造使用一次性模具，并适合中小型批次。这是一个快速比较:

方面	投资铸造（IC)	铸造（DC)
总成本	通常由于手动过程和精度而更高	大量较低的每零件较低，但工具成本较高
工具成本	降低工具成本	更高的工具成本
生产量	适用于中小型运行	大量生产最具成本效益
交货时间（工具)	较短的初始工具提前时间	更长的初始工具提前时间
交货时间（每部分)	较高的每部分生产时间	工具设置后每部分生产速度更快
表面饰面	卓越的饰面，不需要少量加工	良好的饰面，但通常需要辅助加工
精度和复杂性	出色的精度，非常适合复杂几何形状	良好的尺寸耐受性，不太复杂的部分

当投资铸造优选时

工程师在某些情况下选择投资铸造:

他们需要具有复杂形状和细节的零件。
该项目使用高熔点金属像不锈钢或钛。
该设计需要光滑的表面和少量额外的加工。
该零件必须具有强大的内部和外部特征，例如航空航天或医疗设备。

当精度和复杂性最重要时，投资铸造会闪耀。

当替代方法更好时

其他铸造方法一些项目更好:

沙子铸造或3D印刷模具适合基本的实心形状，例如发动机块或硬件。
这些方法可节省资金并加快简单零件的模式生产。
模具铸件的高量运行不太复杂，例如汽车组件或玩具。
壳成型和重力模具铸造有助于大量或小的简单零件。
在许多行业中，丢失的泡沫铸造非常适合薄壁或复杂的产品。

对于大型，简单或大批量的零件，工程师经常选择替代品而不是工程投资铸件。

工程投资铸造的常见缺陷和局限性

典型的缺陷要注意

缺陷可以在任何铸造过程中出现，并且投资铸造也不例外。工程师经常寻找某些可能影响零件质量和性能的问题。这是一张快速表，突出显示了最常见的缺陷，导致它们的原因以及它们重要的原因:

缺陷类型	Description	效果/后果
孔隙率	倒入或凝固过程中形成气泡。	可能导致泄漏，使零件不适合泵和压缩机等压力应用。
收缩/空隙	在冷却时，金属缩小的裂缝或破裂。	可能导致结构性故障或破裂。
非金属包裹物	外来材料（炉渣，沙子或陶瓷）被困在金属中。	削弱铸造并降低完整性。
线性适应症	裂缝，热眼泪或冷闭合作为表面上的线条出现。	妥协强度并可能导致破裂。
粗糙/脱氧表面	表面纹理问题，尽管由于陶瓷模具和受控氛围而不太常见。	通常会改善投资铸造，但会影响可加工性和外观。

孔隙率和夹杂物等缺陷相当普遍。孔隙率通常出现在厚的部分或金属冷却的地方。即使有了良好的铸造练习，一些气泡或夹杂物也可以潜入。大多数商业铸件具有少量的内部孔隙率，工程师使用X射线或超声检查等测试来找到它们。零孔隙率零件是可能的，但是它们需要额外的步骤，例如热等静止按下。

影响工程项目的过程限制

一些过程限制可以影响工程投资铸件在现实世界项目中的表现如何:

复杂的零件设计可能需要特殊的成型技术，这可能会增加缺陷的成本和风险。
材料选择会影响可以使用哪些合金以及最终部分的坚固或耐用性。
霉菌设计，包括金属流和冷却的方式，在防止缺陷中起着重要作用。
可能的铸造公差是可能的，但它们取决于仔细的过程控制。
如果无法很好地管理，金属固化的速率可能会导致收缩或孔隙率收缩或孔隙率。
塑料及其寿命会影响表面饰面和热控制。
倒入温度和速度会影响金属填充模具的程度。
批处理大小和铸造量可以限制哪种设备或过程是最好的。
热处理或加工等施工后的步骤也会影响最终部分的表现。

在确定投资铸造是否适合其项目时，工程师应始终考虑这些因素。一些局限性只是过程的一部分，但是了解它们有助于避免道路上的惊喜。

工程师的实际考虑

何时选择投资铸造

工程师经常想知道什么时候投资铸造最有意义。此过程最适合需要紧密公差和复杂形状的零件。如果一个项目需要光滑的表面或使用特种金属，那么投资铸造就会脱颖而出。许多工程师为航空航天，医疗或能源零件选择这种方法。这些行业需要高性能和可靠性。

一个好的经验法则:

当设计过于详细而无法用于沙子铸造或加工会浪费太多材料时，请选择投资铸造。

中小型生产运行也很合适。如果团队只需要几百个零件，与其他方法相比，投资投资可以节省时间和金钱。

选择之前要评估的关键因素

在选择投资铸造之前，工程师应该研究一些要点:

零件复杂性: 设计是否具有薄壁，底切或细节？
材料需求: 该零件会使用高性能合金或金属吗？
生产量: 订单大小是小还是中等？
预算和交货时间: 该项目可以处理更高的成本和更长的等待时间吗？
质量要求: 该零件需要光滑的表面处理还是紧张的公差？

下表可以帮助工程师比较这些因素:

因素	投资铸造	其他方法
复杂形状	出色的	有限的
表面饰面	光滑的	更粗糙
音量灵活性	好（低/中等)	最好的（大量)

通过权衡这些要点，工程师可以决定工程投资铸件是否与他们的项目目标相匹配。

工程师看到工程投资铸件的明显好处。该过程具有紧密的公差，光滑的表面和复杂的形状。它最适合航空航天或医疗领域的薄壁，高精度零件。但是，更长的周期，更高的成本和可能的缺陷意味着仔细的计划总是很重要。

FAQ

哪些行业最多使用投资？

航空航天，汽车，医疗和能源行业依靠投资铸造。他们需要具有紧密公差，复杂形状和高性能的零件。

投资铸造可以处理大零件吗？

大多数商店都专注于中小型零件。有些设施可以铸造更大的碎片，但是沙子铸造通常可以更好地适合非常大的组件。

投资铸造如何减少浪费？

投资铸造创造近网状零件。这意味着减少额外的材料被切掉了，因此工程师看到的废料减少了，材料成本降低。

工程师应该了解投资的优点和缺点

Key Takeaways