Gear Titanium Alloy Wax Loss Casting

Gear, som en uundværlig grundlæggende komponent i mekanisk transmission, er meget udbredt inden for mange områder såsom biler, rumfart, værktøjsmaskiner, robotter osv. I bilmotorer og transmissioner bruges gear til at overføre kraft og ændre hastighed, hvilket sikrer normal drift af køretøjet; Inden for rumfartsområdet er gearets høje præcision og pålidelighed afgørende for flyets kontrol- og kraftsystem.

Titaniumlegering har fremragende egenskaber såsom lav densitet, høj styrke, god korrosionsbestandighed og god biokompatibilitet. Dens massefylde er omkring halvdelen af ​​stål, men den kan opnå en styrke svarende til høj-styrkestål, hvilket gør det muligt for tandhjul lavet af titanlegering at reducere vægten og samtidig sikre tilstrækkelig bæreevne-. I nogle applikationer med strenge vægtkrav, såsom flymotorer og rumfartøjer, kan titaniumlegeringsgear betydeligt reducere den samlede vægt og forbedre energieffektiviteten. Derudover gør den fremragende korrosionsbestandighed af titanlegeringer dem i stand til at opretholde en stabil ydeevne i barske arbejdsmiljøer såsom marine og kemiske industrier, hvilket reducerer problemet med komponentfejl forårsaget af korrosion.

Lost voksstøbning, også kendt som investeringsstøbning, er en præcisionsstøbningsmetode. Princippet er først at bruge voks til at skabe en voksform med samme form som det ønskede gear, og derefter påføre flere lag af ildfast materiale på overfladen af ​​voksformen for at danne en komplet skal. Opvarm derefter skallen for at smelte voksformen og lad den flyde ud og danner et hulrum inde i skallen, der passer til gearets form. Hæld til sidst den smeltede titanlegeringsvæske i formskallens hulrum, og efter at den er afkølet og størknet, knuses formskallen for at opnå den ønskede gearstøbning. Lost voksstøbning har fordelene ved høj præcision, høj overfladekvalitet og evnen til at fremstille komplekse formede dele. Det kan nøjagtigt kopiere detaljerne i voksforme, producere tandhjul med høj dimensionel nøjagtighed og god overfladeglathed, hvilket reducerer arbejdsbyrden ved efterfølgende behandling. Samtidig kan der for nogle gear med komplekse indre strukturer og uregelmæssige tandformer dannes tabt voksstøbning på én gang, hvilket undgår de vanskeligheder, som traditionelle forarbejdningsmetoder er svære at opnå.

1. Formdesign og fremstilling: Baseret på geardesigntegningerne skal du bruge computer-aided design (CAD)-software til at udføre 3D-modellering af formen. I designprocessen skal faktorer som gearstørrelsesnøjagtighed, overfladeruhed og krympningshastighed tages i betragtning for at sikre kvaliteten af ​​den endelige støbning. Derefter bruges avancerede fremstillingsteknologier såsom CNC-bearbejdning og elektrisk udladningsbearbejdning til at behandle formen. Formens materiale vælges sædvanligvis fra aluminiumslegering, stål osv. for at sikre, at den har tilstrækkelig styrke og slidstyrke.

2. Udvælgelse og behandling af voksmaterialer: Vælg voksmaterialer, der er egnede til vokstabsstøbning, almindeligt anvendte omfatter paraffinvoks, stearinsyre osv. Voksens ydeevne påvirker direkte kvaliteten af ​​voksforme, derfor er streng kvalitetskontrol af voksmaterialer påkrævet. Før brug skal voksmaterialet smeltes, filtreres og afgasses for at fjerne urenheder og gasser, hvilket sikrer renheden og flydendeheden af ​​voksmaterialet.

3. Voksstøbning: Opvarm det forarbejdede voksmateriale til en passende temperatur for at give det en god flydeevne. Derefter, ved injektion, kompression og andre metoder, sprøjtes voksmaterialet ind i formen for at fylde formhulrummet. Når voksmaterialet er afkølet og størknet, skal du åbne formen og fjerne voksformen. For at sikre dimensionsnøjagtigheden og overfladekvaliteten af ​​voksformen er det nødvendigt at kontrollere procesparametrene såsom injektionstryk, temperatur og kølehastighed af voksmaterialet.

4. Kombination af voksmønster: I nogle situationer, der kræver, at flere voksmønstre skal kombineres til en helhed, såsom gearsæt, skal individuelle voksmønstre kombineres gennem svejsning, limning og andre metoder. I samlingsprocessen er det nødvendigt at sikre den nøjagtige relative position og faste forbindelse mellem voksformene for at undgå problemet med voksformens forskydning eller adskillelse i den efterfølgende skalfremstillings- og hældeproces.

1. Forberedelse af belægning: Skalbelægninger er normalt sammensat af ildfaste materialer, bindemidler, tilsætningsstoffer osv. Almindelige ildfaste materialer omfatter silicasand, zirconiumsand osv., og bindemidler omfatter silicasol, vandglas osv. Forbered passende belægninger i henhold til forskellige proceskrav og støbekvalitetskrav. Under forberedelsesprocessen er det nødvendigt strengt at kontrollere andelen af ​​forskellige komponenter og ydeevneindikatorer såsom viskositet og tæthed af belægningen for at sikre belægningseffekten og kvaliteten af ​​skallen.

2. Belægning og slibning: Dyp voksformen i belægningen for at dække overfladen af ​​voksformen jævnt. Derefter drysses det ildfaste sand jævnt på overfladen af ​​voksformen, der er belagt med maling, gennem en slibeanordning, så sandpartiklerne klæber godt til malingen. Antallet af belægning og slibning er normalt flere lag, normalt kræver 3-7 lag. Procesparametrene for coating og slibning af hvert lag kan variere for at danne en skal med tilstrækkelig styrke og åndbarhed.

3. Tørring og hærdning: Efter belægning og slibning skal skallen tørres og hærdes for at forbedre dens styrke og stabilitet. Tørreprocessen udføres normalt i et tørrerum, hvor fugten i skallen gradvist fordampes ved at kontrollere tørretemperaturen, fugtigheden og ventilationsforholdene. Hærdningsbehandling er processen med at bruge kemiske eller opvarmningsmetoder til at forårsage en kemisk reaktion i bindemidlet, der binder ildfaste materialer sammen for at danne en robust skal.

4. Afvoksning: Placer den tørrede og hærdede skal i afvoksningsudstyret, og opvarm den for at smelte voksformen og flyde ud af skallen. Metoderne til afvoksning omfatter varmtvandsafvoksning, dampafvoksning, mikrobølgeafvoksning osv. Under afvoksningsprocessen er det nødvendigt at kontrollere opvarmningstemperaturen og tiden for at sikre, at voksformen er fuldstændig smeltet og udtømt fra skallen, samtidig med at skallen undgås i at gå i stykker på grund af for høj temperatur.

1. Titaniumlegering smeltning: Avancerede smeltningsmetoder såsom vakuuminduktionssmeltning (VIM) og vakuum forbrugsbuesmeltning (VAR) bruges til at smelte titanlegeringsråmaterialer. Under smeltningsprocessen er det nødvendigt strengt at kontrollere procesparametrene såsom smeltetemperatur, tid og vakuumgrad for at sikre ensartetheden og renheden af ​​den kemiske sammensætning af titanlegeringer. Samtidig bør der træffes foranstaltninger for at forhindre kemiske reaktioner mellem titanlegeringer og det omgivende miljø under smeltningsprocessen og for at undgå defekter som urenheder og porer.

2. Design af hældesystem: Design et rimeligt hældesystem baseret på gearets form, størrelse og vægt. Hældesystemet omfatter låger, stigrør, løbere osv. Dets funktion er at indføre den smeltede titanlegeringsvæske jævnt og hurtigt i skalhulen, samtidig med at det sikres fyldning og udstødning af støbegodset. Når man designer et hældesystem, er det nødvendigt at overveje faktorer såsom flydende og størkningsegenskaber af titanlegeringer for at undgå defekter såsom utilstrækkelig hældning, kold isolering og krympning.

3. Styring af hældeprocessen: Før hældning skal skallen forvarmes til en passende temperatur for at reducere temperaturforskellen mellem titanlegeringsvæsken og skallen og forhindre defekter forårsaget af hurtig afkøling af titanlegeringsvæsken under hældeprocessen. Derefter hældes den smeltede titaniumlegeringsvæske ind i skalhulen gennem hældesystemet. Under hældeprocessen er det nødvendigt at kontrollere parametre som hældehastighed og hældetemperatur for at sikre, at titanlegeringsvæsken fylder skallen og hulrummet, samtidig med at man undgår problemer som sprøjt og oxidation.

1. Skalrensning og skæring: Efter at støbningen er afkølet og størknet, anvendes vibrationsrensning, sandblæsningsrensning og andre metoder til at fjerne skallen. Brug derefter skæreudstyr til at skære støbegodset fra støbesystemet og opnå individuelle gearstøbninger.

2. Varmebehandling: Varmebehandling påføres gearstøbegods for at forbedre deres mikrostruktur og egenskaber. De almindeligt anvendte varmebehandlingsprocesser omfatter udglødning, bratkøling, temperering osv. Gennem varmebehandling kan gearets styrke, hårdhed, sejhed og andre egenskaber forbedres for at imødekomme behovene i forskellige anvendelsesscenarier.

3. Mekanisk bearbejdning og overfladebehandling: I henhold til designkravene til tandhjul udføres mekanisk bearbejdning såsom drejning, fræsning, slibning osv. på støbegods for at opnå den nødvendige dimensionelle nøjagtighed og overfladeruhed. Derefter udføres overfladebehandling såsom nitrering, fornikling, maling osv. på tandhjulene for at forbedre deres slidstyrke, korrosionsbestandighed og udmattelsesbestandighed.

1. Inspektion af titanlegeringsråmaterialer: Inspicer strengt de købte titanlegeringsråmaterialer, herunder kemisk sammensætningsanalyse, mekanisk egenskabstest, metallografisk strukturanalyse osv. Sørg for, at den kemiske sammensætning af titanlegeringsråmaterialer opfylder designkravene, de mekaniske egenskaber opfylder brugsstandarderne, og den metallografiske struktur er ensartet.

2. Inspektion af voks- og skalmaterialer: Udfør kvalitetsinspektion af voks- og skalmaterialer for at kontrollere deres renhed, partikelstørrelse, viskositet og andre præstationsindikatorer. Voksens renhed og flydeevne påvirker direkte kvaliteten af ​​voksforme, mens partikelstørrelsen og bindingsevnen af ​​skalmaterialet har en væsentlig indflydelse på skallens styrke og åndbarhed.

1. Temperaturkontrol: Temperaturen skal være strengt kontrolleret i forskellige processer såsom voksformfremstilling, skalfremstilling, smeltning og hældning. For eksempel temperaturen under voksforminjektion, temperaturen under skaltørring og hærdning og temperaturen under smeltning og udhældning af titanlegering. Temperatursvingningen kan påvirke formningskvaliteten af ​​voksforme, styrken af ​​skallen og størkningsprocessen af ​​titanlegeringer, hvilket fører til defekter i støbegods.

2. Tidsstyring: Styr nøjagtigt tiden for hvert procestrin. Såsom afkølingstid for voksforme, tørretid for skaller, afvoksningstid, smeltetid, hældetid osv. Overdreven eller utilstrækkelig tid kan have en negativ indvirkning på kvaliteten af ​​støbegods.

3. Trykkontrol: Det er nødvendigt at kontrollere trykket under voksinjektion, coating og andre processer. Passende tryk kan sikre, at voks og belægning fyldes jævnt i formhulen og dækker overfladen af ​​voksformen, hvilket undgår problemer som materialemangel og bobler.

1. Test af dimensionsnøjagtighed: Brug måleværktøjer såsom koordinatmåleinstrumenter, skydelære, mikrometre osv. til nøjagtigt at måle dimensionerne af gearstøbegods. Kontroller, om gearets ydre diameter, indvendige diameter, tandtykkelse, tandbredde og andre dimensioner opfylder designkravene, og dimensionsafvigelsen skal kontrolleres inden for det tilladte toleranceområde.

2. Overfladekvalitetsinspektion: Visuel inspektion, metallografisk mikroskopobservation, overfladeruhedsmåling og andre metoder bruges til at kontrollere overfladekvaliteten af ​​gearstøbninger. Tjek om der er revner, porer, sandhuller, slaggeindeslutninger og andre defekter på støbningens overflade, og om overfladeruheden opfylder designkravene.

3. Intern kvalitetsinspektion: Brug ikke-destruktive testmetoder såsom ultralydstestning (UT), radiografisk testning (RT), magnetisk partikeltestning (MT) osv. til at inspicere den interne kvalitet af gearstøbegods. Disse metoder kan detektere, om der er revner, porer, løshed og andre defekter inde i støbegodset, hvilket sikrer, at den indvendige kvalitet af støbningen lever op til standarderne.

4. Mekanisk ydeevnetest: Udfør mekanisk ydeevnetest på gearstøbegods, såsom trækprøvning, hårdhedstest, slagtest osv. Evaluer om gearets styrke, hårdhed, sejhed og andre ydeevneindikatorer opfylder brugskravene gennem mekanisk ydeevnetest.

1. Luft- og rumfartsområdet: I motortransmissionssystemet på en bestemt model af fly, blev en række komplekst formede gear fremstillet ved hjælp af gear titanium legering tabt voksstøbning teknologi. Disse gear har egenskaberne høj præcision, høj styrke og letvægt, der opfylder de høje-ydelseskrav, som flymotorer stiller til komponenter. Gennem tabt voksstøbning er den integrerede støbning af tandhjul blevet opnået, hvilket reducerer antallet af dele og forbindende dele og forbedrer pålideligheden og effektiviteten af ​​hele transmissionssystemet.

2. Inden for bilindustrien: En bestemt bilproducent har anvendt voksfrie støbegear af titanlegering i gearkassen på sine højtydende køretøjer. Disse gear har god slidstyrke og træthedsmodstand og kan modstå højt drejningsmoment og høje-arbejdsforhold. Sammenlignet med traditionelle stålgear har titaniumlegeringsgear reduceret deres vægt med omkring 30%, hvilket forbedrer bilers brændstoføkonomi og accelerationsydelse.

1. Procesoptimering og innovation: Optimer kontinuerligt vokstabsstøbeprocessen af ​​gear titanlegering for at forbedre kvaliteten og produktionseffektiviteten af ​​støbegods. For eksempel forskning i nye typer voks- og skalmaterialer, forbedring af smelte- og støbeteknikker og udvikling af mere avancerede efter-behandlingsprocesser. Udforsk samtidig nye vokstabsstøbeprocesser, såsom kombinationen af ​​hurtig prototyping og vokstabsstøbning, for at opnå hurtig fremstilling af gear.

2. Intelligens og automatisering: Introduktion af avancerede teknologier såsom kunstig intelligens og robotteknologi for at opnå intelligens og automatisering i vokstabsstøbningsprocessen af ​​gear titanlegeringer. Automatiseret udstyr bruges til at fuldføre processen med voksformfremstilling, skalfremstilling, smeltning og hældning, reducere manuel indgriben og forbedre produktionsstabilitet og konsistens. I mellemtiden kan brug af kunstig intelligens-teknologi til realtidsovervågning og optimering af procesparametre forbedre kvaliteten og udbyttet af støbegods.

3. Integration med andre teknologier: Kombination af vokstabsstøbningsteknologien fra gear titanlegering med additiv fremstilling, kompositmaterialer og andre teknologier for at udvikle gearprodukter med overlegen ydeevne. For eksempel ved at bruge additiv fremstillingsteknologi til at forberede slidbestandige belægninger på overfladen af ​​titanlegeringsgear, eller at kombinere titanlegering med kompositmaterialer til fremstilling af kompositgear, der kombinerer høj styrke og letvægt.

4. Grønt og miljøvenligt: ​​I processen med vokstabsstøbning af gear titaniumlegering skal der lægges vægt på miljøbeskyttelse og ressourcebevarelse. Vedtagelse af miljøvenlige voksmaterialer, belægninger og smelteprocesser for at reducere affaldsgenerering og energiforbrug. Samtidig bliver det affald, der genereres under støbeprocessen, genanvendt og genbrugt for at opnå en bæredygtig udvikling.