Gear Titanium Alloy Wax Loss Casting

Gir, som en uunnværlig grunnleggende komponent i mekanisk transmisjon, er mye brukt på mange felt som biler, romfart, maskinverktøy, roboter, etc. I bilmotorer og girkasser brukes gir for å overføre kraft og endre hastighet, og sikre normal drift av kjøretøyet; I romfartsfeltet er den høye presisjonen og påliteligheten til girene avgjørende for kontroll- og kraftsystemet til fly.

Titanlegering har utmerkede egenskaper som lav tetthet, høy styrke, god korrosjonsbestandighet og god biokompatibilitet. Dens tetthet er omtrent halvparten av stål, men den kan oppnå en styrke som tilsvarer høy-styrkestål, noe som gjør at tannhjul laget av titanlegering kan redusere vekten samtidig som de sikrer tilstrekkelig bæreevne-. I noen applikasjoner med strenge vektkrav, som for eksempel luftfartsmotorer og romfartøyer, kan titanlegeringsgir redusere totalvekten betydelig og forbedre energieffektiviteten. I tillegg gjør den utmerkede korrosjonsmotstanden til titanlegeringer dem i stand til å opprettholde stabil ytelse i tøffe arbeidsmiljøer som marine og kjemisk industri, noe som reduserer problemet med komponentfeil forårsaket av korrosjon.

Tapt voksstøping, også kjent som investeringsstøping, er en presisjonsstøpemetode. Prinsippet er å først bruke voks for å lage en voksform med samme form som ønsket utstyr, og deretter påføre flere lag med ildfast materiale på overflaten av voksformen for å danne et komplett skall. Varm deretter opp skallet for å smelte voksformen og la det flyte ut, og danner et hulrom inne i skallet som matcher formen på utstyret. Til slutt, hell den smeltede titanlegeringsvæsken inn i hulrommet i formskallet, og etter at det er avkjølt og stivnet, knus formskallet for å oppnå ønsket giravstøpning. Tapt voksstøping har fordelene med høy presisjon, høy overflatekvalitet og evnen til å produsere komplekse formede deler. Den kan nøyaktig gjenskape detaljene til voksformer, produsere gir med høy dimensjonsnøyaktighet og god overflatejevnhet, noe som reduserer arbeidsbelastningen ved etterfølgende behandling. Samtidig, for noen gir med komplekse indre strukturer og uregelmessige tannformer, kan tapt voksavstøpning dannes på én gang, og unngår vanskelighetene som tradisjonelle prosesseringsmetoder er vanskelige å oppnå.

1. Formdesign og produksjon: Basert på utstyrsdesigntegningene, bruk datamaskin-støttet design (CAD)-programvare for å utføre 3D-modellering av formen. I designprosessen må faktorer som girstørrelsesnøyaktighet, overflateruhet og krympehastighet vurderes for å sikre kvaliteten på den endelige støpingen. Deretter brukes avanserte produksjonsteknologier som CNC-maskinering og elektrisk utladningsmaskinering for å behandle formen. Materialet i formen velges vanligvis fra aluminiumslegering, stål osv. for å sikre at den har tilstrekkelig styrke og slitestyrke.

2. Valg og behandling av voksmaterialer: Velg voksmaterialer som er egnet for tapsstøping av voks, ofte brukte inkluderer parafinvoks, stearinsyre, etc. Ytelsen til voks påvirker direkte kvaliteten på voksformer, derfor kreves det streng kvalitetskontroll av voksmaterialer. Før bruk bør voksmaterialet smeltes, filtreres og avgasses for å fjerne urenheter og gasser, for å sikre renheten og flyten til voksmaterialet.

3. Voksstøping: Varm opp det behandlede voksmaterialet til en passende temperatur for å gi det god flyt. Deretter, ved injeksjon, kompresjon og andre metoder, sprøytes voksmaterialet inn i formen for å fylle formhulen. Etter at voksmaterialet er avkjølt og stivnet, åpner du formen og fjerner voksformen. For å sikre dimensjonsnøyaktigheten og overflatekvaliteten til voksformen, er det nødvendig å kontrollere prosessparametrene som injeksjonstrykk, temperatur og kjølehastighet for voksmaterialet.

4. Kombinasjon av voksmønster: For enkelte situasjoner som krever at flere voksmønstre kombineres til en helhet, for eksempel girsett, må individuelle voksmønstre kombineres gjennom sveising, liming og andre metoder. I monteringsprosessen er det nødvendig å sikre den nøyaktige relative posisjonen og fast forbindelse mellom voksformene for å unngå problemet med voksformforskyvning eller separasjon i den påfølgende skallproduksjons- og helleprosessen.

1. Forberedelse av belegg: Skallbelegg er vanligvis sammensatt av ildfaste materialer, bindemidler, tilsetningsstoffer osv. Vanlige ildfaste materialer inkluderer silikasand, zirkoniumsand, etc., og bindemidler inkluderer silikasol, vannglass osv. Forbered passende belegg i henhold til ulike prosesskrav og støpekvalitetskrav. Under forberedelsesprosessen er det nødvendig å strengt kontrollere andelen av ulike komponenter og ytelsesindikatorer som viskositet og tetthet av belegget for å sikre beleggeffekten og kvaliteten på skallet.

2. Maling og sliping: Dypp voksformen i belegget for å dekke overflaten av voksformen jevnt. Deretter drysses den ildfaste sanden jevnt på overflaten av voksformen belagt med maling gjennom en slipeanordning, slik at sandpartiklene fester seg godt til malingen. Antall belegg og sliping er vanligvis flere lag, vanligvis krever 3-7 lag. Prosessparametrene for belegging og sliping av hvert lag kan variere for å danne et skall med tilstrekkelig styrke og pusteevne.

3. Tørking og herding: Etter belegning og sliping må skallet tørkes og herdes for å forbedre styrken og stabiliteten. Tørkeprosessen utføres vanligvis i et tørkerom, hvor fuktigheten i skallet gradvis fordampes ved å kontrollere tørketemperaturen, fuktigheten og ventilasjonsforholdene. Herdebehandling er prosessen med å bruke kjemiske eller oppvarmingsmetoder for å forårsake en kjemisk reaksjon i bindemidlet, og binde ildfaste materialer sammen for å danne et solid skall.

4. Avvoksing: Plasser det tørkede og herdede skallet i avvoksingsutstyret, og varm det opp for å smelte voksformen og strømme ut av skallet. Metodene for avvoksing inkluderer varmtvannsavvoksing, dampavvoksing, mikrobølgeavvoksing, etc. Under avvoksingsprosessen er det nødvendig å kontrollere oppvarmingstemperaturen og tiden for å sikre at voksformen er fullstendig smeltet og tømt ut av skallet, samtidig som man unngår at skallet går i stykker på grunn av for høy temperatur.

1. Smelting av titanlegering: Avanserte smeltemetoder som vakuuminduksjonssmelting (VIM) og smelting av lysbue (VAR) brukes til å smelte råmaterialer av titanlegering. Under smelteprosessen er det nødvendig å strengt kontrollere prosessparametrene som smeltetemperatur, tid og vakuumgrad for å sikre jevnheten og renheten til den kjemiske sammensetningen av titanlegeringer. Samtidig bør det iverksettes tiltak for å hindre kjemiske reaksjoner mellom titanlegeringer og omgivelsene under smelteprosessen, og for å unngå defekter som urenheter og porer.

2. Utforming av hellesystem: Design et rimelig hellesystem basert på formen, størrelsen og vekten til tannhjulene. Hellesystemet inkluderer porter, stigerør, løpere osv. Dens funksjon er å jevnt og raskt innføre den smeltede titanlegeringsvæsken inn i skallhulrommet, samtidig som det sikres fylling og utblåsning av støpegodset. Når du designer et hellesystem, er det nødvendig å vurdere faktorer som flytende og størkningsegenskapene til titanlegeringer for å unngå defekter som utilstrekkelig støping, kaldisolasjon og krymping.

3. Styreprosesskontroll: Før helling bør skallet forvarmes til en passende temperatur for å redusere temperaturforskjellen mellom titanlegeringsvæsken og skallet, og forhindre defekter forårsaket av rask avkjøling av titanlegeringsvæsken under helleprosessen. Deretter helles den smeltede titanlegeringsvæsken inn i skallhulen gjennom hellesystemet. Under helleprosessen er det nødvendig å kontrollere parametere som hellehastighet og helletemperatur for å sikre at titanlegeringsvæsken fyller skallet og hulrommet, samtidig som man unngår problemer som sprut og oksidasjon.

1. Skallrens og skjæring: Etter at støpingen er avkjølt og størknet, brukes vibrasjonsrensing, sandblåsingsrengjøring og andre metoder for å fjerne skallet. Bruk deretter skjæreutstyr til å kutte støpene fra hellesystemet, og få individuelle giravstøpninger.

2. Varmebehandling: Varmebehandling påføres tannhjulstøpegods for å forbedre deres mikrostruktur og egenskaper. De vanlig brukte varmebehandlingsprosessene inkluderer gløding, bråkjøling, herding, etc. Gjennom varmebehandling kan styrken, hardheten, seigheten og andre egenskaper til gir forbedres for å møte behovene til ulike bruksscenarier.

3. Mekanisk bearbeiding og overflatebehandling: I henhold til designkravene til gir, utføres mekanisk bearbeiding som dreiing, fresing, sliping osv. på støpegods for å oppnå den nødvendige dimensjonsnøyaktigheten og overflateruheten. Deretter utføres overflatebehandling som nitrering, fornikling, maling, etc. på tannhjulene for å forbedre deres slitestyrke, korrosjonsbestandighet og utmattelsesbestandighet.

1. Inspeksjon av titanlegeringsråmaterialer: Inspiser de innkjøpte titanlegeringsråmaterialene strengt, inkludert kjemisk sammensetningsanalyse, mekanisk egenskapstesting, metallografisk strukturanalyse, etc. Sørg for at den kjemiske sammensetningen av titanlegeringsråmaterialer oppfyller designkravene, de mekaniske egenskapene oppfyller bruksstandardene, og den metallografiske strukturen er enhetlig og konsistent.

2. Inspeksjon av voks- og skallmaterialer: Utfør kvalitetsinspeksjon av voks- og skallmaterialer for å sjekke deres renhet, partikkelstørrelse, viskositet og andre ytelsesindikatorer. Renheten og flytbarheten til voks påvirker direkte kvaliteten på voksformer, mens partikkelstørrelsen og bindingsytelsen til skallmaterialet har en betydelig innvirkning på styrken og pusteevnen til skallet.

1. Temperaturkontroll: Temperaturen må kontrolleres strengt i ulike prosesser som voksformproduksjon, skallproduksjon, smelting og helling. For eksempel temperaturen under voksforminjeksjon, temperaturen under tørking og herding av skallet, og temperaturen under smelting og støping av titanlegering. Temperatursvingningene kan påvirke formingskvaliteten til voksformer, styrken til skallet og størkningsprosessen til titanlegeringer, noe som fører til defekter i støpegods.

2. Tidskontroll: Kontroller tiden for hvert prosesstrinn nøyaktig. Slik som kjøletiden for voksformer, tørketid for skjell, avvoksingstid, smeltetid, helletid osv. For mye eller utilstrekkelig tid kan ha uheldige effekter på kvaliteten på støpegods.

3. Trykkkontroll: Det er nødvendig å kontrollere trykket under voksinjeksjon, belegg og andre prosesser. Passende trykk kan sikre at voks og belegg er jevnt fylt inn i formhulen og dekker overflaten av voksformen, og unngår problemer som materialmangel og bobler.

1. Testing av dimensjonsnøyaktighet: Bruk måleverktøy som koordinatmåleinstrumenter, skyvelære, mikrometer osv. for nøyaktig å måle dimensjonene til tannhjulstøpegods. Sjekk om ytre diameter, indre diameter, tanntykkelse, tannbredde og andre dimensjoner på giret oppfyller designkravene, og dimensjonsavviket bør kontrolleres innenfor det tillatte toleranseområdet.

2. Inspeksjon av overflatekvalitet: Visuell inspeksjon, metallografisk mikroskopobservasjon, måling av overflateruhet og andre metoder brukes for å kontrollere overflatekvaliteten til girstøpegods. Sjekk om det er sprekker, porer, sandhull, slagginneslutninger og andre feil på overflaten av støpegodset, og om overflateruheten oppfyller designkravene.

3. Intern kvalitetsinspeksjon: Bruk ikke-destruktive testmetoder som ultralydtesting (UT), radiografisk testing (RT), magnetisk partikkeltesting (MT) osv. for å inspisere den interne kvaliteten til girstøpegods. Disse metodene kan oppdage om det er sprekker, porer, løshet og andre defekter inne i støpegodset, og sikrer at den interne kvaliteten på støpegodset oppfyller standardene.

4. Mekanisk ytelsestesting: Gjennomfør mekanisk ytelsestesting på girstøpegods, som strekktesting, hardhetstesting, slagtesting, etc. Vurder om styrke, hardhet, seighet og andre ytelsesindikatorer til giret oppfyller brukskravene gjennom mekanisk ytelsestesting.

1. Luftfartsfelt: I motortransmisjonssystemet til en viss modell av fly, ble en serie kompliserte tannhjul produsert ved bruk av teknologi for tapt voksstøping av titaniumlegering. Disse girene har egenskapene høy presisjon, høy styrke og lett vekt, og oppfyller de høye-ytelseskravene til flymotorer for komponenter. Gjennom tapt voksstøping har den integrerte støpingen av tannhjul blitt oppnådd, noe som reduserer antall deler og koblingsdeler, og forbedrer påliteligheten og effektiviteten til hele overføringssystemet.

2. Innen bilindustrien: En viss bilprodusent har brukt voksfrie støpegir av titanlegering i girkassen til sine høyytelseskjøretøyer. Disse girene har god slitestyrke og tretthetsmotstand, og tåler høyt dreiemoment og arbeidsforhold med høye-hastigheter. Sammenlignet med tradisjonelle stålgir har titanlegeringsgir redusert vekten med omtrent 30 %, noe som forbedrer drivstofføkonomien og akselerasjonsytelsen til biler.

1. Prosessoptimalisering og innovasjon: Kontinuerlig optimalisere vokstap-støpeprosessen av gir titanlegering for å forbedre kvaliteten og produksjonseffektiviteten til støpegods. For eksempel å forske på nye typer voks- og skallmaterialer, forbedre smelte- og støpeteknikker og utvikle mer avanserte etter-behandlingsprosesser. Utforsk samtidig nye støpingsprosesser for vokstap, for eksempel kombinasjonen av rask prototyping og vokstapstøping, for å oppnå rask produksjon av gir.

2. Intelligens og automatisering: Introduserer avanserte teknologier som kunstig intelligens og robotikk for å oppnå intelligens og automatisering i vokstapstøpingsprosessen til gir titanlegeringer. Automatisert utstyr brukes til å fullføre prosessen med voksformproduksjon, skallproduksjon, smelting og helling, redusere manuell intervensjon og forbedre produksjonsstabilitet og konsistens. I mellomtiden kan bruk av kunstig intelligens-teknologi for sann-tidsovervåking og optimalisering av prosessparametere forbedre kvaliteten og utbyttet av støpegods.

3. Integrasjon med andre teknologier: Kombinere vokstap-støpingsteknologien til gir titanlegering med additiv produksjon, komposittmaterialer og andre teknologier for å utvikle utstyrsprodukter med overlegen ytelse. For eksempel bruk av additiv produksjonsteknologi for å forberede slitasjebestandige belegg på overflaten av titanlegeringsgir, eller å kombinere titanlegering med komposittmaterialer for å produsere komposittgir som kombinerer høy styrke og lett vekt.

4. Grønn og miljøvennlig: I prosessen med vokstapstøping av titanlegering av utstyr, bør oppmerksomhet rettes mot miljøvern og ressursbevaring. Ved å ta i bruk miljøvennlige voksmaterialer, belegg og smelteprosesser for å redusere avfallsgenerering og energiforbruk. Samtidig blir avfallet som genereres under støpeprosessen resirkulert og gjenbrukt for å oppnå en bærekraftig utvikling.