材料加工與製造

脫蠟鑄造(investment casting)

脫蠟鑄造是把珠寶師古老的失蠟技法放大到工程尺度。你先用蠟做出零件的精確複製品,反覆浸入細緻的陶瓷漿料,直到外面結成一層堅硬的殼,再加熱整個組件讓蠟熔化流出,留下一個和零件完全互補的陶瓷模。把金屬倒進這個殼裡凝固,敲掉陶瓷,就得到細節銳利、表面光滑、幾乎可直接使用的鑄件。

英文 investment 指的是包覆(investing)蠟模的那層陶瓷。步驟是:以射出成型做出蠟模,把數個蠟模組裝在蠟樹上,反覆沾漿與撒砂建立陶瓷殼,燒結硬化陶瓷殼並燒掉最後的蠟,倒入金屬,再敲殼取件。由於模具是一體無縫、又能捕捉細微幾何,脫蠟鑄造能做出難以切削的複雜形狀,用在難以其他方式成形的堅硬金屬上,從外科植入物到噴射引擎渦輪葉片皆是。

這是鑄造的高端:表面優異、近淨形(幾乎不需切削),還能處理高熔點的超合金。它的威力在渦輪葉片上最明顯——陶瓷模甚至可設計成讓葉片凝固為沒有晶界的單晶,以在高溫下抵抗潛變。誠實的取捨是成本與速度:每個蠟模與陶瓷殼都是消耗品,因此零件昂貴又慢,只有在形狀與性能真正需要時才值得。

鎳基超合金渦輪葉片以脫蠟鑄造製成,陶瓷殼設計成讓凝固由一端開始,長成沒有晶界的單晶,使其在超過 1000 度 C 下不因晶界而在潛變中弱化。

脫蠟鑄造不只能控制形狀,還能控制晶粒組織本身,這正是最嚴苛的渦輪葉片以此製造的原因。

脫蠟鑄造能提供細緻細節與近淨形,但慢且昂貴,因為每個蠟模與陶瓷殼都只用一次;它是為價值而非數量而選用。

又称
lost-wax castingprecision casting精密鑄造失蠟法