從塑膠射出成型到金屬脫蠟精密鑄造

射出成型製程能以單一工法大量生產結構複雜的產品,從塑膠、含玻璃纖維的複合材料到金屬材質,都可以透過射出成型進行量產,滿足大部分的設計需求且廣受業界青睞。針對難以加工的金屬材料,業界則常使用脫蠟法(或稱為包模鑄造法)來滿足金屬鑄件對精密度和表面光度的要求。目前脫蠟精密鑄造已廣泛應用於各式產品,舉凡高爾夫球頭、醫療人工關節或是機械五金件,特別可應用在針對強度和抗腐蝕要求較高的管閥製品及航太、船用及車用渦輪部件。這個特殊製程可以成功協助業者大幅降低二次機械加工成本。

脫蠟精密鑄造主要涵蓋六個步驟:1)蠟經過射出成型成蠟模 2)蠟模組合成蠟樹3)形成殼模 4)脫蠟 5)將金屬液注入殼模後凝固 6)敲破殼模得到鑄件毛胚。蠟模的外觀和尺寸會直接影響殼模能否生產合乎規格的鑄件,此外蠟模生產的效率也會影響大量鑄造的能力。然而蠟模的製程仍存在許多問題和挑戰,例如:充填不飽滿、流痕、凹陷及變形等等,這些問題通常必須經由二次加工來修復,導致額外的生產時間和成本支出。

蠟的性質與射出成型常用的塑膠和鑄造金屬不同,因為具有較大的體積收縮率,蠟模容易發生收縮問題,這也是脫蠟過程中最頭痛的問題之一。蠟同時也是熱的不良導體,因此蠟模容易發生固化不足以及產生表面凹痕缺陷。Moldex3D脫蠟精密鑄造解決方案(見圖一及圖二),提供塑膠成型之外的模具設計解決方案,從塑膠成型拓展到精密鑄造領域,可幫助精密鑄造業者進行射蠟成型條件最佳化,降低成型過程潛在缺陷的發生機率,精確預測蠟模收縮後的尺寸,達到模具尺寸的最佳化。除此之外,Moldex3D設有專業的材料實驗室,具備全方位的材料檢測能力,包含:黏度、體積膨脹率、熱傳導係數、比容及比熱等蠟的特性量測,提供產業界一個全方位的脫蠟精密鑄造解決方案。

      
10%                                                                                   40%
     
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圖一  蠟射出成型流動波前階段
image004圖二  蠟收縮情形

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