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材料确定零件的命运。想象一下喷气发动机的涡轮叶片，该涡轮发动机的高速旋转速度高1000°C。如果选择了错误的材料，无论形状多么美丽，结果可能是灾难性的失败。

在投资领域，90％的零件是否最终起作用取决于一个问题：选择的材料对吗？这里的材料不仅是指最终形成的金属，还指蜡模，从内部到外部以及包裹它的陶瓷外壳。

这就是为什么在我们的研讨会中，选择正确的材料绝对是核心。如果选择了正确的材料，则可以满足零件的强度，耐热性和耐耐热性等硬指标，也可以帮助您节省金钱和材料，减少诸如收缩孔和裂缝之类的问题，这些问题易于出现在铸造过程中，并在随后的次要处理中节省很多麻烦。

这个过程真的很强大。从小精密管道接头到飞机发动机的关键组件，它们都可以用光滑的表面和精确的尺寸制成，并依靠这组材料系统作为基础。

从我处理的项目中，材料选择中的错误最多会导致不合格的性能，甚至可能在最坏的情况下批量报废和延迟交付。准确的材料选择可以优化成本，减少缺陷并简化后处理。同时，无论是钢还是金属，例如铝和铜，最终的性能与关键的热处理过程。因此，对各种材料的特征的深刻理解与理解铸造过程本身一样重要。

核心答案的摘要：

材料类别	主要角色	常用材料的示例
模型材料（图案）	复制零件的几何形状可以融化或烧毁。	投资铸造蜡，SLA紫外线可固化树脂，尼龙粉（3D打印）。
外壳材料	创建一个坚固且高温的耐药铸造腔，并复制模型的细节。	二氧化硅溶胶/水玻璃（粘合剂），锆石砂/mullite粉（难治骨料）。
铸造金属合金	构成最终成分的身体决定其机械和化学性质。	不锈钢，碳钢，铝合金，铜合金，钛合金，基于镍的超合金（Inconel）。

现在，我将解释投资的核心材料：

• 我将详细说明每个关键材料在此过程中的作用。
• 介绍3D打印如何彻底改变模型制造。
• 并结合一个真实的案例，以说明如何选择合适的材料可以显着提高零件性能。
• 我相信本指南可以为您提供实际参考。

为什么相信本指南？ JS材料科学和制造专家的真实经验

简而言之，我们在JS不仅是铸造厂，而且是更像是帮助您解决物质问题的合作伙伴。我们深入了解材料选择中的核心差异：人体的医疗钛合金和工厂阀的不锈钢具有完全不同的材料选择想法。如果公式不正确，即使是最昂贵的超级合金铸件也将被取消。我们确实经历了这种情况。

• 老实说：我曾经帮助过制造飞机的客户。他们使用基于镍的超级合金制作零件，并且总是有较小的表面裂缝。我们并没有盲目猜测，但请仔细研究它，最后发现包裹铸件的陶瓷外壳的配方不合适。调整后，问题得到了完全解决。
• 还有一家初创公司想要制作复杂的原型，成本令人恐惧。我们帮助了他们使用3D打印蜡进行投资铸造，一次将成本削减70％！这些都是真实的经历。

本指南中的内容不是对理论的空白，而是我们基于无数实验编写的，并真正理解了如何匹配材料，材料和过程。

“正如著名的冶金学家哈里·布雷利（Harry Brearley）（不锈钢的发明者）所说：发现通常来自对失败根本原因的持续追求。”

我们遇到的挑战以及对它们的解决方案都集成到本指南中。它体现了我们在前线材料和制造方面的实践经验，只是为了帮助您避免风险并增加成功的可能性。

第一步的基石：图案材料

让我告诉你投资铸造第一步的关键，即模型材料选择。这就是我们制作原始模板的方式。决定最终铸件的精度和表面表面当我们选择这种材料时，很强烈。

传统主要力量：投资铸造蜡

为什么要蜡？这是我们数十年来使用的一个久经考验的老朋友因为它具有几个关键特征：

• 良好的流动性：当融化和加热时，它会流入模具的微小角和缝隙，如水，精确地复制了图案的细节。
• 干净燃烧：它具有相对较低的熔点（通常在60°C左右变软或熔化至80°C），重要的是，在随后的陶瓷壳的高温烧结中，它可以完全且干净地燃烧，因为在此过程中，我们称其为“脱水”（我们称为“脱水”，因为在此过程中蜡质的含量很少），因此，它的内部是毫无疑问的，所以它的内部是内部的。陶瓷外壳很干净倒入熔融金属时不会有问题。
• 中度的strengh：蜡在室温下足够坚硬，因此，当我们在“蜡树”中手动或机械地组装一些蜡模时，很难弯曲或破裂，并且组装后的整个形状稳定且值得信赖。

现代创新：3D打印模型材料

技术不断发展，特别是3D打印投资投资的发展方式，它为我们提供了更强大和多元化的解决方案，特别是用于复杂的设计或快速原型制作：

可铸造树脂：

• 例如，用于铸造的特定光敏树脂材料。他们最大的优势是它们可以打印出极光滑的表面和超细细节使用SLA技术除了常规蜡模型可以完成的普通之外。
• 而且，像特殊蜡一样，特殊树脂可以完全从脱水炉中燃烧而没有残留物。它是一种专门设计的工具，旨在制造具有复杂图案的诸如医疗设备零件和发动机叶片之类的零件。

SLS尼龙激光烧结粉：

• 每当我们有一些应该具有一定结构强度的大尺寸原型时，SLS技术印刷的模型尼龙粉非常有用。尽管其表面表面表面通常不像可铸造树脂那样光滑，但在强度方面却很好。
• 关键是，这种尼龙材料也可以通过高温，满足投资铸造的最低需求，并提供快速生产大型和复杂原型的可行方法。

正确的模型材料选择是投资铸造的骨干。对于大多数传统应用，传统蜡仍然是可靠的选择。 3D打印型号材料，尤其是固定树脂，使我们能够创建复杂的设计，快速迭代和纳米技术级别的精确制造，并以我们的方式进行全面革命制作原型和小零件。

“无论您是在研究传统流程还是探索3D打印投资铸造的可能性，至关重要的是，您必须了解这些材料的性质。JS具有深厚的经验，可以帮助您确定要求并选择最佳的材料和技术途径。如果您有特定的零件项目，请务必与我们联系并帮助您将想法带给现实！”

无形的要塞：壳材料

在投资铸造中，有一个无名但至关重要的角色，外壳材料。您可以将其视为最终铸件的防护壳或精密模具。它的任务非常困难：当它对熔融金属的侵蚀至1600°C甚至更高时，它必须精确地保持原始模型的精细形状，同时，它必须足够坚固且稳定，以免破裂或变形。这不是单个材料可以做的事情，而是精心设计的复合陶瓷系统。

该陶瓷系统的关键组成部分：

胶 - 活页夹：

（1）硅胶：这是我们制作高端铸件时最信任的胶水。

它具有多个硬核优势：

• 第一的，它拥有 好的高的-温度力量。
• 其次，当面对高温熔融金属时，它具有良好的化学稳定性，并且与合金反应并不容易。

由其制成的外壳的内表面通常非常光滑和细腻，而且不容易破裂。因此，对于要求很高的项目，例如飞机发动机刀片，用于医疗植入物的钛合金和镍基高温合金，硅胶是我们的首选。

（2）硅酸钠：

此选择在成本方面具有更大的优势。它的高温性能和尺寸稳定性比二氧化硅溶胶的稳定性稍弱。但是，对于某些具有相对温和材料的铸件，这些材料的精确度并不特别，例如一般的碳钢零件，钠 硅酸盐壳模具 是足够 有能力的和一个 便宜的 和可行 选项。

骨架 - 难治性谷物：

（1）锆石粉/砂（锆石）：它用于直接接触蜡模或树脂模具的第一层浆液中。

锆石砂具有两种特殊技能：

• 其中之一是它具有超高的折射率，并且可以承受最热的熔融金属。
• 第二个是它是化学惰性的，几乎与您要倒的贵金属反应。

这两个点的结合允许它完美地复制模型表面上最好的纹理和细节，这是确保铸件表面准确性的关键。

（2）mullite/氧化铝：

• 锆石是先驱，而穆利特或刚果沙是支持整个情况的“主要力量”。它们主要在第一层之后的加固层中使用。
• 他们的作用是为整个模具外壳提供强大的总体结构强度，就像坚固的骨骼一样，使模具外壳在处理，高温烘烤和倒入的巨大热震动下不容易崩溃或破裂。他们确保在极端条件下模具外壳保持强大。

模具外壳，这种无形的防护外壳，其性能直接决定了铸件的成功或失败。二氧化硅和水玻璃分别充当具有高需求和经济替代品的粘合剂。锆石沙子及其耐火和化学惰性的关键第一层表面细节。 Mullite/Colundum沙子建立一个坚固的骨架，以支撑整个模具外壳。

“在JS，我们非常了解不同材料组合对最终铸造质量的影响。无论您面对什么合金和精确要求，我们都有成熟的技术和丰富的经验，可以为您设计和准备最合适的模具壳系统。不要让模具壳成为您项目的缺点。请随意与我们联系并让我们铸造完美的零件！”

终极升华：可铸金属和合金

作为在JS工作超过十年的演员工程师，我每天处理投资。客户经常问我们：哪些材料可以用于投资？简而言之，我们可以找到一种方法来使用几乎所有您可以融化的金属来铸造它！

“伯明翰大学的约翰·坎贝尔教授在“铸造”中说：投资铸造给设计师的自由在很大程度上是由于其对工程合金几乎无与伦比的耐受性。”

这是投资铸造中最有力的一部分，材料选择的范围太宽。在这里，我将向您介绍我们最常使用的一些材料：

钢：主要结构材料

• 不锈钢（例如304、316、17-4ph）：出色的耐腐蚀性，适用于食品加工设备零件，手术仪器，海洋阀门和其他需要卫生或盐喷雾剂的环境。
• 碳钢和合金钢：高强度，良好的耐磨性，高成本性能。广泛用于工程机械连接器，汽车齿轮，建筑设备佩戴零件和其他高应力或磨损的地方。

铝合金：轻巧的首选

低密度，良好的导热率和电导率，耐腐蚀性。通常用于飞机零件，汽车发动机罩，电子产品外壳以及对重量敏感且需要一定强度的其他精确铸件。需求正在迅速增长。

Superaly：极端工作条件材料

• 基于镍的（例如Inconel 718）：出色的高温强度和耐腐蚀性。应用于极高的温度环境，例如喷气发动机涡轮刀片和燃气轮机热端部件。
• 基于钴的：耐磨损，耐腐蚀和生物相容性。在严格的工作条件下用于人造关节（髋关节头）和高需求阀。

铜合金：多功能

包括黄铜，青铜等，良好的电导率，耐磨性和一些古典美感。水龙头核心，水管接缝，轴承衬套和这些精致的艺术铸件都是它们的阶段。

钛合金：高性能材料

高强度，低密度，出色的耐腐蚀性和良好的生物相容性。用于战斗机结构零件，火箭发动机零件和高端人造骨关节（膝关节）。材料和处理成本相对较高。

航空铸造材料选择的风气：

材料类别	飞机发动机应用的比例	航空结构组件的应用比例	主要驱动因素	数据源
基于镍的超合金	65-75％	<5％	高温强度，抗蠕变性和氧化抗性。	ICAAS年度报告
钛合金	15-20％	40-50％	高特异性强度，耐腐蚀性和减轻体重。	SMR（Stratview Research）
铝合金	<5％	30-40％	成本效益，良好的整体性能和易于处理。	ICAAS年度报告
钢	5-10％（主要由特殊不锈钢制成）。	5-10％	高强度，耐磨性和特定领域的经济性。	SMR（Stratview Research）

注意：ICAAS数据基于主要发动机制造商的供应链分析。 SMR数据基于全球航空OEM采购报告。

您会看到，从无处不在的钢和铝合金到极端环境的超合金，再到追求极端性能的钛合金，投资铸造涵盖几乎所有重要的工程金属。这种灵活性是它成为复杂和精确零件首选过程的关键。

“在JS，我们每天都会研究如何使用这些材料将客户的设计变成高性能的部分。请您满足您的零件需求和挑战，以谈论哪种可铸造金属最适合您的战场，让我们一起实现！”

实际战斗案例分析：外科医生的定制钛合金膝盖植入物

当为外科医生定制膝盖植入物时，我知道选择正确的材料是挽救生命的。这不仅像满足技术参数一样简单。这与患者手术后是否可以顺利行走以及他是否可以恢复正常生活有关。我们对材料和过程的选择负有至关重要的责任。

客户遇到的问题：用特殊的骨结构满足膝盖替代的需求

一家医疗技术公司找到了我们。他们有一个病人，膝盖在事故中受了重伤。骨骼结构非常特殊，市场上标准的膝盖假体无法适应。

客户当时担心什么？

（1）CNC加工的局限性：

他们想使用机床（CNC）从钛合金块中铣削膝盖。但是，钛合金加工既困难又昂贵。对于复杂的表面和内部结构，集成的CNC加工几乎是不可能的，而且成本是难以忍受的。

（2）材料的严格要求：

需要进入人体的植入物必须同时满足以下要求：

• 生物相容性：确保人体组织中没有排斥反应。
• 高强度和低体重：可靠地支持人类活动的负担。
• 极佳的疲劳性抗性：承受长期重复应力而不会失败。尽管不锈钢的成本较低，但其生物相容性和强度与重量比不如钛合金好。

JS解决方案：模型，模具外壳和金属的材料协同作用

• 定制模型：直接使用医院提供的患者骨骼的高精度CT数据，并使用医疗级3D打印机！固化的树脂可以复制完美匹配的骨模型原型。节省传统霉菌制造的麻烦！
• 模具外壳：我们使用超高纯度锆石粉末 +特殊的二氧化硅溶胶制成外壳。高度化学上的陶瓷模具壳的形成可确保钛液体的纯度和铸造的表面完整性。
• 金属：骨架替代品使用了什么？该行业的顶级玩家TI-6AL-4V（GR5）钛合金是我们的核心武器！身体不会拒绝它，它是坚固而轻的，并且特别耐用。这是长期植入物的理想选择。

最终结果：

我们成功地施放了满足所有要求的钛合金膝盖植入物：

• 100％适合患者的骨解剖结构。
• 铸件具有高表面饰面，没有内部缺陷。
• 100％通过了严格的医学测试，例如生物相容性，静态力量和疲劳生活。

福利比较：

关键指标	传统的CNC加工解决方案	JS精密铸造解决方案	比较优势
制造成本	基准。	减少60％。	大量成本优化。
个性化合适	无法满足需求。	100％匹配。	实现解剖级别的适应。
术后恢复潜力	相对标准周期。	预计缩短。	促进更快的恢复速度。

“这种情况证明，精确的铸造与严格的材料科学相结合是极其个性化的医疗需求的可靠途径。通过深刻理解和精确应用医疗3D打印模型，陶瓷模具和医疗级钛合金，JS团队成功地将复杂的挑战转变为实用解决方案，可显着降低成本，并改善了临床适应能力，并最终使患者改善了自由度，并恢复了自由。

常见问题解答 - 回答有关投资铸造材料的更多问题

问题1：投资铸造与沙子铸造：材料选择的主要区别是什么？

砂铸件与投资铸造，主要取决于两个点：

（1）精度和材料要求：

• 投资铸造使用精确的，高温的抗惰性陶瓷模具，适用于制造具有精确尺寸和光滑表面的零件，并且可以铸造具有活性化学特性或极高熔点的材料，例如钛合金和高温合金，以确保纯度。
• 沙子铸造的砂霉具有较低的精度和耐温度，并且易于与金属反应。

（2）适用性和效率：

• 投资投资在处理高性能合金方面表现出色。
• 砂铸造更经济和高效，适用于常规和大型铸件，例如铸铁，碳钢和铝。

问题2：投资铸造的优点和缺点是什么？

优点：

• 广泛的材料选择：几乎所有金属都可以铸造，尤其是那些难以处理的贵金属。
• 能够制作复杂的零件：即使具有棘手形状的零件也可以高精度制成。
• 节省昂贵的材料：昂贵金属的利用率特别高，浪费较少。

缺点：

• 许多消耗品：在此过程中需要大量的蜡和陶瓷壳材料。
• 长周期：从蜡型到成品，有很多步骤，需要很长时间。
• 每件昂贵的价格：如果您制作一两个或小批次，那么成本太高，并且不具有成本效益。

问题3：什么是投资铸造过程？

它是用蜡制作所需的部分模型，然后在蜡棒上组装多个蜡模型以形成“蜡树”。蜡树一遍又一遍地涂有特殊的陶瓷泥浆，并用沙子覆盖，然后再涂上陶瓷的外壳。然后将蜡融化直至完全熔融，然后将其倒出以获得陶瓷模具的空心壳。此时，将熔融金属倒入此热模壳中。金属冷却后，将陶瓷外壳拆下，从“树”上切下零件，然后抛光并清洁。

概括

投资铸造的力量是什么？关键是它可以处理各种强大的材料！从精确的蜡模到高温抗陶瓷壳，再到最终的高性能金属。整个过程本质上是一个物质匹配的游戏。为每个步骤选择正确的材料组合，尤其是用于最后一部分的金属绝对是项目成功的基础。

您的项目面临这些挑战吗？

• 设计很复杂，但是很难确定最合适的金属材料？
• 在控制整体预算时，有必要满足严格的性能要求（强度，腐蚀性等）吗？

不要仅凭这些专业问题而挣扎！在JS，我们的材料工程师与制造专家紧密合作，专注于解决此类问题。您只需要提供设计目标，绩效要求和预算框架，我们将完成其余的工作：

• 深入分析：哪种金属材料最能满足您的性能指标？
• 全面评估：不同解决方案的成本和可行性，建议最具成本效益的路径。

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