Tabt-voksstøbning af titaniumlegering til vippearme til biler

1. Formdesign og -fremstilling: Baseret på designtegningerne af automobilvippearmen skabes en 3D-model af formen ved hjælp af computer-aided design (CAD)-software. Derefter bruges CNC-bearbejdningsteknologi til at fremstille formen. Præcisionen og overfladekvaliteten af ​​formen påvirker direkte kvaliteten af ​​voksmodellen; derfor er streng kontrol med formens bearbejdningspræcision nødvendig.

2. Voksmodelinjektion: Voksmaterialet opvarmes til en smeltet tilstand, typisk kontrolleret ved 60-70 grader. Derefter bruges en sprøjtestøbemaskine til at sprøjte det smeltede voksmateriale ind i formhulrummet, idet der opretholdes et vist tryk i en periode for at tillade voksmaterialet at fylde hele hulrummet. Indsprøjtningstrykket og tiden skal justeres i henhold til egenskaberne af voksmaterialet og formen på vippearmen for at sikre dimensionsnøjagtigheden og overfladekvaliteten af ​​voksmodellen.

3. Voksmodelfinishing: Den sprøjtestøbte-voksmodel fjernes fra formen, og dens overflade er færdig. Fjern overskydende flash, grater og andre defekter, og tjek at voksmodellens dimensioner og form opfylder kravene. For dele, der kræver høj præcision, kan yderligere bearbejdning og polering være nødvendig.

4. Voksmodelsamling: For at forbedre støbeeffektiviteten kombineres flere voksmodeller normalt for at danne en voksmodelsamling. Samlingsmetoden skal designes i overensstemmelse med formen på vippearmen og kravene til støbeprocessen, hvilket sikrer, at afstanden og forbindelsesmetoden mellem voksmodellerne er rimelige for at lette efterfølgende skalfremstilling og hældning.

1. Belægning: Nedsænk voksmodellen i belægningen for at belægge overfladen jævnt. Belægningen er normalt sammensat af ildfaste materialer (såsom silicasand, korund osv.) og bindemidler (såsom vandglas, silicasol osv.). Tykkelsen og ensartetheden af ​​belægningen har en betydelig indvirkning på skallens kvalitet; der kræves generelt flere belægninger, og tørring er nødvendig efter hver belægning.

2. Sandsprinkling: Efter belægning placeres voksmodellen i en sandsprinkelanordning for at drysse et lag ildfast sand på overfladen. Sandets partikelstørrelse og materiale skal vælges i henhold til kravene til den ildfaste skal. Generelt påføres sand flere gange, fra groft til fint sand, for at danne forskellige lag af skalstrukturen. Formålet med sandpåføring er at øge styrken og permeabiliteten af ​​skallen.

3. Tørring og hærdning: Efter belægning og sandpåføring skal skallen gennemgå tørrings- og hærdningsbehandling for at tillade bindemidlet at reagere kemisk og binde de ildfaste materialer sammen til en fast skal. Tørrings- og hærdningsprocesparametrene (såsom temperatur, fugtighed og tid) skal justeres i henhold til typen af ​​bindemiddel og tykkelsen af ​​skallen. Generelt kræver skaller, der bruger silica sol bindemidler, længere tørretid og skal tørres i et miljø med relativt lav luftfugtighed.

4. Afvoksning: Den tørrede og hærdede skal placeres i en afvoksningsanordning, hvor opvarmning smelter voksmodellen, så den flyder ud af skallen. Der er mange afvoksningsmetoder, som almindeligvis inkluderer varmtvandsafvoksning, dampafvoksning og mikrobølgeafvoksning. Under afvoksning skal temperatur og tid kontrolleres omhyggeligt for at sikre, at voksmodellen er fuldstændig smeltet og fjernet, samtidig med at man undgår beskadigelse af skallen.

5. Brænding: Efter afvoksning skal formskallen brændes for at fjerne resterende fugt og organisk materiale, hvilket forbedrer dens styrke og ildfasthed. Brændingstemperaturen og -tiden skal justeres i henhold til materialet og strukturen af ​​formskallen, generelt ved en høj temperatur på 800 -1200 grader i flere timer. Den brændte formskal skal have tilstrækkelig styrke og permeabilitet til at modstå udhældning af højtemperatur titaniumlegeringsvæske.

1. Smeltning af titanlegering: Råmaterialet af titanlegering smeltes ved hjælp af en vakuuminduktionssmelteovn. Titaniumlegeringsråmaterialet anbringes i en digel og opvarmes til smeltet tilstand under vakuum. Under smeltningsprocessen skal ovntemperaturen, vakuumniveauet og smeltetiden kontrolleres strengt for at sikre ensartet kemisk sammensætning af titanlegeringen og reducere indholdet af urenheder. For at forhindre kemiske reaktioner mellem titanlegeringen og diglen under smeltningsprocessen anvendes der sædvanligvis specielle digelmaterialer (såsom yttriumoxiddigler).

2. Hældning: Den smeltede titanlegering overføres til portsystemet via en øse og hældes derefter hurtigt ind i formskallens hulrum. Hældeprocessen skal udføres under et vist vakuum eller beskyttende atmosfære for at forhindre den smeltede titanlegering i at reagere med oxygen, nitrogen osv. i luften, hvilket resulterer i defekter såsom porøsitet og indeslutninger. Hældetemperaturen og -hastigheden skal justeres i overensstemmelse med titanlegeringens egenskaber og vippearmens form for at sikre, at den smeltede titanlegering fylder hele hulrummet, samtidig med at man undgår defekter som ufuldstændig fyldning og kolde lukker.

1. Skalfjernelse: Efter at titanlegeringsstøbningen er afkølet og størknet, fjernes skallen ved hjælp af mekaniske metoder (såsom vibrationssandblæsning, sandblæsning osv.). Der skal udvises forsigtighed for at undgå at beskadige støbningen under fjernelse af skal.

2. Portskæring: Støbningen adskilles fra portsystemet, og overskydende porte og stigrør fjernes. Det afskårne portområde skal slibes og efterbehandles for at gøre dets overflade glat.

3. Varmebehandling: For at forbedre de mekaniske egenskaber af titanlegeringsstøbningen er varmebehandling normalt påkrævet. Almindelige varmebehandlingsprocesser omfatter udglødning, bratkøling og temperering. Procesparametrene for varmebehandling skal vælges ud fra sammensætningen af ​​titanlegeringen og den påtænkte anvendelse af støbegodset for at opnå optimale mekaniske egenskaber.

4. Overfladebehandling: Overfladebehandling af støbningen omfatter polering, passivering og maling. Formålet med overfladebehandling er at forbedre overfladekvaliteten og korrosionsbestandigheden af ​​støbningen, samtidig med at den opfylder kravene til udseendet af bilvippearmen.

5. Kvalitetsinspektion: Der udføres en omfattende kvalitetsinspektion af den behandlede vippearmsstøbning til biler. Inspektionsindhold omfatter dimensionsnøjagtighed, formnøjagtighed, overfladekvalitet og mekaniske egenskaber. De almindeligt anvendte inspektionsmetoder omfatter koordinatmålemaskine (CMM), metallografisk analyse, hårdhedstestning og fejldetektion. Kun støbegods, der har gennemgået en streng inspektion, kan fortsætte til efterfølgende monterings- og brugsfaser.

1. Udfordringsanalyse: Titaniumlegeringer er meget kemisk reaktive og reagerer let med oxygen og nitrogen i luften under høj-temperatursmeltning og absorberer store mængder gas. Dette fører til defekter såsom porøsitet og indeslutninger i støbningen, hvilket reducerer dets mekaniske egenskaber og kvalitet.

2. Løsning: Anvend vakuuminduktionssmelteteknologi til at opretholde et højt vakuum i ovnen under smeltning, hvilket reducerer kontakten mellem titanlegeringen og luften. Brug samtidig råmaterialer af høj-kvalitet og kontroller nøje gasindholdet i råvarerne. Endvidere kan tilsætning af passende mængder af deoxidationsmidler og afgasningsmidler under smeltning yderligere reducere gasindholdet i titanlegeringen.

1. Udfordringsanalyse: Ved høje temperaturer reagerer titanlegeringer kemisk med formmaterialet og danner et grænsefladereaktionslag, der påvirker overfladekvaliteten og dimensionsnøjagtigheden af ​​støbningen. Især ved brug af formmaterialer, der indeholder silicium, kan reaktionen mellem titanium og silicium forårsage defekter som sandadhæsion og revner på støbeoverfladen.

2. Løsninger: Vælg passende skalmaterialer og belægningssystemer for at minimere kemiske reaktioner mellem skallen og titanlegeringen. Brug for eksempel ildfaste materialer som zirkonsand og yttriumoxid som overfladelagsmaterialer på skallen, da disse materialer har god kemisk kompatibilitet med titanlegeringen. Udfør samtidig specialbehandling på skallen, såsom at belægge skaloverfladen med et isoleringslag for at forhindre direkte kontakt mellem titanlegeringen og skallen.

1. Udfordringer: Under tabt-voksstøbning er dimensionsnøjagtigheden af ​​støbegodset svær at kontrollere på grund af faktorer såsom krympning af voksmønsteret, ekspansion og krympning af skallen og titanlegeringens størkningskrympning. Specielt for komplekse -formede vippearme til biler med høje præcisionskrav kan dimensionsafvigelser forhindre dem i at blive korrekt samlet og brugt sammen med andre komponenter.

2. Løsninger: Reducer krympningshastigheden af ​​voksmønsteret ved præcist at kontrollere parametrene for injektionsprocessen. Under shellfremstillingsprocessen skal du rationelt vælge skalmaterialer og procesparametre for at kontrollere udvidelsen og krympningen af ​​skallen. Samtidig bruges computersimuleringsteknologi til numerisk at simulere støbeprocessen, forudsige krympningen af ​​støbningen og korrigere støbeformens dimensioner baseret på simuleringsresultaterne. Under støbebearbejdningsprocessen bruges høj-bearbejdningsudstyr og -processer til at viderebearbejde og korrigere støbningen, hvilket sikrer, at dens dimensionelle nøjagtighed opfylder kravene.

1. Udfordringer: I den tabte-voksstøbeproces af titanlegeringer, på grund af titanlegeringers dårlige fluiditet og hurtige størkningshastighed, genereres der let defekter såsom porøsitet, krympeporøsitet og indeslutninger inde i støbningen, hvilket påvirker støbningens mekaniske egenskaber og pålidelighed.

2. Løsninger: Optimer udformningen af ​​portsystemet for at forbedre fluiditeten og påfyldningskapaciteten af ​​den smeltede titanlegering. Ved rationelt at indstille positionen og størrelsen af ​​porten og stigrøret skal du sikre dig, at den smeltede titanlegering jævnt kan fylde hele hulrummet og undgå hvirvler og gasindfangning. Styrk samtidig raffinerings- og afgasningsbehandlingen af ​​titanlegeringen under smeltningsprocessen for at reducere gas- og inklusionsindholdet i støbningen. Derudover bruges avancerede fejldetektionsteknologier (såsom ultralydstest og røntgentest) til at udføre interne kvalitetsinspektioner af støbegods, hvilket muliggør rettidig detektering og håndtering af interne defekter.

Med den fortsatte udvikling af bilindustrien bliver ydeevnekravene til motorer stadig strengere. Højtydende bilmotorer skal have højere effekttæthed, lavere brændstofforbrug og lavere emissioner. Vippearme til biler, der er fremstillet ved hjælp af tabt-wafer-støbeteknologi af titanlegering, kan på grund af deres fordele med let vægt, høj styrke og god korrosionsbestandighed effektivt forbedre motorens ydeevne og pålidelighed. Vippearme af titaniumlegering er allerede begyndt at blive gradvist anvendt i motorerne fra nogle-avancerede bilmærker, og deres fremtidige anvendelsesmuligheder er meget brede.

Udviklingen af ​​nye energikøretøjer har stillet højere krav til bilkomponenternes letvægt og høje ydeevne. Selvom kraftsystemet i nye energikøretøjer adskiller sig fra traditionelle brændstofbiler, forbliver komponenter såsom vippearme i motorventiltoget uundværlige. Tabte-waferstøbte titaniumlegeringer til automobilvippearme kan opfylde kravene fra nye energikøretøjer til letvægts- og-højtydende komponenter, hvilket hjælper med at forbedre rækkevidden og den generelle ydeevne for nye energikøretøjer.

Ud over bilsektoren har voksstøbeteknologien af ​​tabt-titaniumlegering også en betydelig anvendelsesværdi inden for rumfart og andre områder. Luftfartsindustrien stiller ekstremt høje krav til komponenternes kvalitet og ydeevne, og titanlegeringsvippearmenes høje styrke, lave tæthed og gode korrosionsbestandighed gør dem ideelle til brug i flymotorer, rumfartøjer og andet udstyr. Ved yderligere at optimere voksstøbeprocessen for tabt-titaniumlegering og forbedre kvaliteten og ydeevnen af ​​støbegods, er det håbet, at voksstøbeteknologien for tabt-titaniumlegering til vippearme til biler kan udvides til en bredere vifte af områder.