Microturbine-titaniumlegering verloren gietstuk
Micro-turbines hebben brede toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, energie en andere gebieden. Hun complexe vormen en hoge precisie-eisen maken productieprocessen behoorlijk uitdagend. Titaniumlegeringen zijn vanwege hun lage dichtheid, hoge sterkte en goede corrosieweerstand ideale materialen voor de productie van micro-turbines.
Overzicht van verloren-wafelgieten van titaniumlegeringen voor micro-turbines
Micro-turbines hebben brede toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, energie en andere gebieden. Hun complexe vormen en hoge precisie-eisen maken productieprocessen behoorlijk uitdagend. Titaniumlegeringen zijn vanwege hun lage dichtheid, hoge sterkte en goede corrosieweerstand ideale materialen voor de productie van micro-turbines. Verloren-wafelgieten is een precisiegietproces, zeer-geschikt voor het vervaardigen van onderdelen met complexe vormen en hoge precisie-eisen, vooral micro-turbines.
Processtappen van verloren-wafelgieten van titaniumlegeringen voor micro-turbines
O. Matrijsontwerp: eerst wordt op basis van de ontwerptekeningen van de micro-turbine een 3D-model gemaakt met behulp van computer-Aided Design (CAD)-software om de precieze afmetingen en vorm van het wasmodel te bepalen. Rekening houdend met factoren zoals krimp tijdens het gietproces, worden de modelafmetingen dienovereenkomstig aangepast.
O. Matrijzenbouw: Met behulp van CNC-bewerkingen of andere methoden wordt het ontworpen model omgezet in een daadwerkelijke mal. Matrijsmaterialen worden doorgaans gekozen uit aluminiumlegeringen om voldoende sterkte en precisie te garanderen.
O. Wasinjectie: De was wordt verwarmd tot een geschikte temperatuur om een goede vloeibaarheid te bereiken. Vervolgens wordt het wasmateriaal met behulp van een spuitgietmachine in de mal gespoten. Het wordt een tijdje onder druk en temperatuur gehouden om ervoor te zorgen dat de was de vormholte volledig vult. Nadat de was is afgekoeld en gestold, wordt de mal geopend en wordt het wasmodel verwijderd.
o Afwerking van wasmodellen: het verwijderde wasmodel wordt geïnspecteerd en afgewerkt, waarbij overtollig flash, bramen enz. worden verwijderd om ervoor te zorgen dat de maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van het wasmodel aan de vereisten voldoen.
o Selecteren van een poortsysteem: Op basis van de vorm, grootte en gewicht van de microturbine wordt een geschikt poortsysteem geselecteerd, inclusief sprues, runners en ingates. Het ontwerp van het poortsysteem moet ervoor zorgen dat het gesmolten metaal de holte soepel en gelijkmatig vult, waardoor defecten zoals turbulentie en luchtinsluiting worden vermeden.
o Laswasmodellen: meerdere wasmodellen worden door middel van lassen met het poortsysteem verbonden om een complete module te vormen. Tijdens het lassen is het essentieel om te zorgen voor een stevige verbinding en goede afdichting tussen het wasmodel en het poortsysteem om lekkage tijdens de daaropvolgende processen voor het maken van de schaal- te voorkomen.
O. Aanbrengen van de topcoating: Het malsamenstel wordt ondergedompeld in een speciaal samengestelde topcoating, waardoor een uniforme coatinglaag op het wasmodeloppervlak wordt gegarandeerd. De toplaag bestaat doorgaans uit vuurvaste materialen (zoals zirkoonpoeder), bindmiddelen (zoals waterglas of silicasol) en additieven. De fijne deeltjesgrootte garandeert de oppervlaktekwaliteit van het gietstuk. Na het coaten wordt een laag fijn zand op het oppervlak van de malconstructie gestrooid om de dikte en sterkte van de coating te vergroten.
O. Drogen en uitharden: Het matrijssamenstel met de topcoating wordt in een droogkamer geplaatst om te drogen en uit te harden onder specifieke temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden. De droog- en uithardingstijd is afhankelijk van het type coating en de omgevingsomstandigheden en varieert doorgaans van enkele uren tot tientallen uren.
O. Aanbrengen van de achterlaag: Nadat de toplaag is opgedroogd en uitgehard, wordt de achterlaag achtereenvolgens aangebracht. De achtercoating bevat grovere-korrelige vuurvaste materialen, die voornamelijk dienen om de sterkte en stijfheid van de schaal te vergroten. De werkwijze voor het aanbrengen van de backcoating is vergelijkbaar met die voor de topcoating. Na iedere laag coating is schuren en drogen/uitharden noodzakelijk. Over het algemeen zijn meerdere lagen rugcoating nodig totdat de malomhulling voldoende dikte heeft bereikt.
o Stoomontwassen: de voorbereide vormschaal wordt in een wasketel geplaatst en er wordt stoom onder hoge- druk geïntroduceerd, waardoor het wasmodel smelt en uit de vormschaal stroomt. De voordelen van stoomontwassen zijn de hoge snelheid, het hoge rendement en de minimale schade aan de vormschaal.
o Ontwassen met heet water: De vormschaal kan ook in heet water worden geplaatst, waardoor het wasmodel smelt en op het oppervlak drijft, waardoor ontwassen wordt bereikt. Apparatuur voor het ontwassen van heet water is eenvoudig en goedkoop, maar de ontwastijd is langer en is gevoelig voor problemen zoals het barsten van de schimmelschelp.
o Verwarmingsfase: De van was ontdane vormschaal wordt in een stookoven geplaatst en langzaam met een gecontroleerde snelheid verwarmd. Hierdoor kunnen het vocht en de resterende was in de vormschaal volledig verdampen, terwijl tegelijkertijd een chemische reactie in het bindmiddel wordt veroorzaakt, waardoor de sterkte en vuurvastheid van de vormschaal wordt verbeterd. De verwarmingssnelheid mag niet te snel zijn om scheuren in de vormschaal als gevolg van overmatige thermische spanning te voorkomen.
o Vasthoudfase: Nadat de oventemperatuur de vooraf bepaalde baktemperatuur heeft bereikt, moet u deze gedurende een bepaalde periode handhaven, zodat de mal volledig kan sinteren. De baktemperatuur en de houdtijd zijn afhankelijk van het materiaal van de vormschaal en de vereisten van het gietstuk. Over het algemeen ligt de baktemperatuur tussen 800 en 1200 graden en is de houdtijd 1-3 uur.
o Afkoelfase: Verlaag na het bakken langzaam de oventemperatuur zodat de vormschaal geleidelijk kan afkoelen. De afkoelsnelheid mag niet te hoog zijn om scheuren in de vormschaal te voorkomen.
o Smelten van titaniumlegeringen: plaats de grondstof van de titaniumlegering in smeltapparatuur zoals een vacuüminductieoven en smelt deze onder vacuüm of bescherming met inert gas. Tijdens het smeltproces moet u de temperatuur, tijd en legeringssamenstelling strikt controleren om de kwaliteit van de titaniumlegering te garanderen.
o Gieten: nadat de titaniumlegering is gesmolten tot een geschikte temperatuur en vloeibaarheid, giet u deze in de voorverwarmde vormschaal. Let tijdens het gieten op de gietsnelheid en -methode om te voorkomen dat gesmolten metaal de vormschaal raakt, wat de schaal zou kunnen beschadigen of defecten in het gietstuk zou kunnen veroorzaken.
o Zandverwijdering: Nadat het gietstuk is afgekoeld en gestold, verwijdert u de malschaal en de zandkern met behulp van methoden zoals het verwijderen van trilzand of kogelstralen om het gietoppervlak bloot te leggen.
o Poortsnijden: Gebruik snijapparatuur om het gietstuk van het poortsysteem te scheiden.
o Warmtebehandeling: Voer, afhankelijk van de prestatie-eisen van de titaniumlegering, een geschikte warmtebehandeling uit op het gietstuk, zoals oplossingsbehandeling en verouderingsbehandeling, om de sterkte, hardheid en taaiheid van het gietstuk te verbeteren.
o Bewerking: voer de noodzakelijke bewerkingen uit op het gietstuk, zoals draaien, frezen en slijpen, om de maatnauwkeurigheid en oppervlakteruwheid te bereiken die vereist zijn voor het ontwerp.
o Inspectie: Voer een uitgebreide inspectie uit van het gietstuk, inclusief afmetingsmetingen, visuele inspectie, metallografische analyse en niet-destructieve testen, om ervoor te zorgen dat de gietkwaliteit voldoet aan de normen en gebruiksvereisten.
Voordelen van verloren-wafelgieten van micro-turbine-titaniumlegeringen
Hoge precisie
Door verloren-wafelgieten kunnen de vorm en afmetingen van het wasmodel nauwkeurig worden gerepliceerd, waardoor de vervaardiging van complexe, uiterst-precieze micro-turbines mogelijk wordt gemaakt die voldoen aan strenge eisen op het gebied van maat- en vormnauwkeurigheid.
Goede oppervlaktekwaliteit
Vanwege de fijne deeltjesgrootte van de coating op de malschaal is de oppervlakteruwheid van het gietstuk laag, wat resulteert in een betere oppervlaktekwaliteit en een vermindering van de werklast van de daaropvolgende bewerking.
Hoog materiaalgebruik
Lost{0}}wafelgieten maakt een nauwkeurig ontwerp van het poortsysteem en het wasmodel mogelijk op basis van de vorm en grootte van het onderdeel, waardoor metaalverspilling wordt verminderd en het materiaalgebruik wordt verbeterd.
Geschikt voor massaproductie
Door matrijzen en modules te vervaardigen kan massaproductie van micro{0}}turbines worden bereikt, waardoor de productie-efficiëntie wordt verbeterd en de productiekosten worden verlaagd.
Uitdagingen van verloren-wafelgieten van micro-turbine-titaniumlegeringen
Moeilijkheden bij het smelten en gieten van titaniumlegeringen
Titaniumlegeringen hebben een hoge chemische reactiviteit en reageren gemakkelijk met elementen zoals zuurstof en stikstof in de lucht tijdens het smelten en gieten, waarbij onzuiverheden zoals oxiden en nitriden worden gevormd, die de prestaties van de gietstukken beïnvloeden. Daarom moeten het smelten en gieten worden uitgevoerd onder vacuüm of bescherming met inert gas, wat hoge eisen stelt aan apparatuur en processen.
Moeilijkheden bij de kwaliteitscontrole van de schaal
De kwaliteit van de schaal heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit van het gietstuk. De sterkte, doorlaatbaarheid en thermische stabiliteit van de schaal vereisen strikte controle. Tijdens het maken van de schaal hebben factoren zoals de formulering van de coating, het coatingproces en de droog- en verhardingsomstandigheden allemaal invloed op de kwaliteit van de schaal, waardoor nauwkeurige procescontrole noodzakelijk is.
Controle van gietfouten
Porositeit, krimpholtes en scheuren kunnen gemakkelijk optreden tijdens het verloren-wasgieten van micro-turbine-titaniumlegeringen, waardoor effectieve controlemaatregelen nodig zijn. Het optimaliseren van het ontwerp van het poortsysteem, het beheersen van de smelt- en giettemperaturen en het verbeteren van de permeabiliteit van de schaal kunnen bijvoorbeeld gietfouten verminderen.
Aanvraag sturen
