Odlievanie prevodového vosku z titánovej zliatiny

Ozubené kolesá, ako nepostrádateľný základný komponent v mechanickej prevodovke, sú široko používané v mnohých oblastiach, ako sú automobily, letecký priemysel, obrábacie stroje, roboty atď. V motoroch a prevodovkách automobilov sa ozubené kolesá používajú na prenos výkonu a zmenu rýchlosti, čím sa zabezpečuje normálna prevádzka vozidla; V oblasti letectva a kozmonautiky je pre riadiaci a energetický systém lietadiel rozhodujúca vysoká presnosť a spoľahlivosť prevodov.

Zliatina titánu má vynikajúce vlastnosti, ako je nízka hustota, vysoká pevnosť, dobrá odolnosť proti korózii a dobrá biokompatibilita. Jeho hustota je približne polovičná v porovnaní s oceľou, ale môže dosiahnuť pevnosť ekvivalentnú vysoko-pevnej oceli, čo umožňuje ozubeným kolesám vyrobeným zo zliatiny titánu znížiť hmotnosť a zároveň zabezpečiť dostatočnú nosnosť-. V niektorých aplikáciách s prísnymi požiadavkami na hmotnosť, ako sú letecké motory a kozmické lode, môžu ozubené kolesá z titánovej zliatiny výrazne znížiť celkovú hmotnosť a zlepšiť energetickú účinnosť. Okrem toho vynikajúca odolnosť titánových zliatin proti korózii im umožňuje udržiavať stabilný výkon v náročných pracovných prostrediach, ako je námorný a chemický priemysel, čím sa znižuje problém zlyhania komponentov spôsobených koróziou.

Odlievanie strateného vosku, tiež známe ako investičné liatie, je metóda presného odlievania. Princípom je najprv použiť vosk na vytvorenie voskovej formy s rovnakým tvarom ako požadované ozubené koleso a potom naniesť niekoľko vrstiev žiaruvzdorného materiálu na povrch voskovej formy, aby sa vytvorila úplná škrupina. Potom zahrejte škrupinu, aby sa roztopila vosková forma a nechajte ju vytiecť, čím sa vytvorí dutina vo vnútri škrupiny, ktorá zodpovedá tvaru ozubeného kolesa. Nakoniec nalejte roztavenú kvapalinu z titánovej zliatiny do dutiny plášťa formy a po vychladnutí a stuhnutí plášť formy rozdrvte, aby ste získali požadovaný odliatok ozubeného kolesa. Odlievanie strateného vosku má výhody vysokej presnosti, vysokej kvality povrchu a schopnosti vyrábať zložité tvarované diely. Dokáže presne replikovať detaily voskových foriem, vyrábať ozubené kolesá s vysokou rozmerovou presnosťou a dobrou hladkosťou povrchu, čím sa znižuje pracovné zaťaženie následného spracovania. Zároveň pri niektorých ozubených kolesách so zložitými vnútornými štruktúrami a nepravidelnými tvarmi zubov môže byť odliatok strateného vosku vytvorený jedným ťahom, čím sa predíde ťažkostiam, ktoré je ťažké dosiahnuť tradičnými metódami spracovania.

1. Návrh a výroba formy: Na základe výkresov návrhu ozubeného kolesa použite počítačový{1}}softvér na návrh (CAD) na vykonanie 3D modelovania formy. V procese navrhovania je potrebné zvážiť faktory, ako je presnosť veľkosti ozubeného kolesa, drsnosť povrchu a miera zmršťovania, aby sa zabezpečila kvalita konečného odliatku. Potom sa na spracovanie formy používajú pokročilé výrobné technológie, ako je CNC obrábanie a obrábanie elektrickým výbojom. Materiál formy sa zvyčajne vyberá zo zliatiny hliníka, ocele atď., aby sa zabezpečila dostatočná pevnosť a odolnosť proti opotrebovaniu.

2. Výber a úprava voskových materiálov: Vyberte si voskové materiály vhodné na voskové odlievanie, medzi bežne používané patrí parafínový vosk, kyselina stearová atď. Výkon vosku priamo ovplyvňuje kvalitu voskových foriem, preto je potrebná prísna kontrola kvality voskových materiálov. Pred použitím by sa mal voskový materiál roztaviť, prefiltrovať a odplyniť, aby sa odstránili nečistoty a plyny, čím sa zabezpečí čistota a tekutosť voskového materiálu.

3. Formovanie voskom: Zahrejte spracovaný voskový materiál na vhodnú teplotu, aby mal dobrú tekutosť. Potom sa vstrekovaním, lisovaním a inými spôsobmi vstrekuje voskový materiál do formy, aby sa vyplnila dutina formy. Keď voskový materiál vychladne a stuhne, otvorte formu a vyberte formu. Aby sa zabezpečila rozmerová presnosť a kvalita povrchu voskovej formy, je potrebné kontrolovať parametre procesu, ako je vstrekovací tlak, teplota a rýchlosť chladenia voskového materiálu.

4. Kombinácia voskových vzorov: V niektorých situáciách, ktoré vyžadujú spojenie viacerých voskových vzorov do celku, ako sú napríklad súpravy ozubených kolies, je potrebné jednotlivé voskové vzory spojiť dohromady zváraním, lepením a inými metódami. V procese montáže je potrebné zabezpečiť presnú relatívnu polohu a pevné spojenie medzi voskovými formami, aby sa predišlo problémom s premiestnením alebo oddelením voskovej formy v následnom procese výroby a liatia škrupiny.

1. Príprava povlaku: Povlaky škrupiny sa zvyčajne skladajú zo žiaruvzdorných materiálov, spojív, prísad atď. Bežné žiaruvzdorné materiály zahŕňajú kremičitý piesok, zirkónový piesok atď., Medzi spojivá patrí kremičitý sol, vodné sklo atď. Pripravte vhodné nátery podľa rôznych požiadaviek na proces a požiadaviek na kvalitu odlievania. Počas procesu prípravy je potrebné prísne kontrolovať podiel rôznych zložiek a výkonnostné ukazovatele, ako je viskozita a hustota náteru, aby sa zabezpečil účinok náteru a kvalita škrupiny.

2. Natieranie a brúsenie: Ponorte voskovú formu do náteru, aby ste rovnomerne pokryli povrch voskovej formy. Potom sa žiaruvzdorný piesok cez brúsne zariadenie rovnomerne nasype na povrch voskovej formy potiahnutý farbou, aby čiastočky piesku pevne priľnuli k farbe. Počet náterov a brúsení je zvyčajne viac vrstiev, zvyčajne vyžaduje 3-7 vrstiev. Procesné parametre pre poťahovanie a brúsenie každej vrstvy sa môžu meniť, aby sa vytvorila škrupina s dostatočnou pevnosťou a priedušnosťou.

3. Sušenie a tvrdnutie: Po potiahnutí a brúsení je potrebné škrupinu vysušiť a vytvrdiť, aby sa zlepšila jej pevnosť a stabilita. Proces sušenia sa zvyčajne vykonáva v sušiarni, kde sa vlhkosť v škrupine postupne odparuje riadením teploty sušenia, vlhkosti a podmienok vetrania. Spracovanie kalením je proces použitia chemických alebo tepelných metód na vyvolanie chemickej reakcie v spojive, čím sa žiaruvzdorné materiály spoja, aby sa vytvoril pevný obal.

4. Odvoskovanie: Vysušenú a vytvrdnutú škrupinu vložte do odparafínovacieho zariadenia a zohrejte, aby sa vosková forma roztopila a vytiekla zo škrupiny. Metódy odparafínovania zahŕňajú odparafínovanie horúcou vodou, odparafínovanie parou, mikrovlnné odparafínovanie atď. Počas procesu odparafínovania je potrebné kontrolovať teplotu a čas ohrevu, aby sa zabezpečilo, že sa forma na vosk úplne roztopí a vypustí z obalu, pričom sa zabráni prasknutiu obalu v dôsledku nadmernej teploty.

1. Tavenie zliatin titánu: Na tavenie surovín zliatiny titánu sa používajú pokročilé metódy tavenia, ako je vákuové indukčné tavenie (VIM) a tavenie vákuovým spotrebným oblúkom (VAR). Počas procesu tavenia je potrebné prísne kontrolovať parametre procesu, ako je teplota topenia, čas a stupeň vákua, aby sa zabezpečila jednotnosť a čistota chemického zloženia zliatin titánu. Zároveň by sa mali prijať opatrenia, aby sa zabránilo chemickým reakciám medzi zliatinami titánu a okolitým prostredím počas procesu tavenia a aby sa predišlo defektom, ako sú nečistoty a póry.

2. Návrh nalievacieho systému: Navrhnite primeraný systém nalievania na základe tvaru, veľkosti a hmotnosti ozubených kolies. Nalievací systém zahŕňa vtoky, stúpačky, žľaby a pod. Jeho funkciou je plynulo a rýchlo zavádzať roztavenú kvapalinu z titánovej zliatiny do dutiny plášťa a zároveň zabezpečiť plnenie a odsávanie odliatku. Pri navrhovaní odlievacieho systému je potrebné vziať do úvahy faktory ako tekutosť a charakteristiky tuhnutia titánových zliatin, aby sa predišlo chybám, ako je nedostatočné odlievanie, izolácia proti chladu a zmršťovanie.

3. Kontrola procesu nalievania: Pred nalievaním by sa škrupina mala predhriať na vhodnú teplotu, aby sa znížil teplotný rozdiel medzi kvapalinou z titánovej zliatiny a škrupinou a aby sa zabránilo defektom spôsobeným rýchlym ochladzovaním kvapaliny z titánovej zliatiny počas procesu liatia. Potom sa roztavená kvapalina z titánovej zliatiny naleje do dutiny škrupiny cez systém liatia. Počas procesu liatia je potrebné kontrolovať parametre, ako je rýchlosť liatia a teplota liatia, aby sa zabezpečilo, že kvapalina z titánovej zliatiny vyplní škrupinu a dutinu, pričom sa zabráni problémom, ako je striekanie a oxidácia.

1. Čistenie a rezanie škrupiny: Po vychladnutí a stuhnutí odliatku sa na odstránenie škrupiny používa vibračné čistenie, čistenie pieskovaním a ďalšie metódy. Potom pomocou rezacieho zariadenia odrežte odliatky z odlievacieho systému, čím získate jednotlivé odliatky ozubených kolies.

2. Tepelné spracovanie: Tepelné spracovanie sa aplikuje na odliatky ozubených kolies na zlepšenie ich mikroštruktúry a vlastností. Bežne používané procesy tepelného spracovania zahŕňajú žíhanie, kalenie, popúšťanie atď. Prostredníctvom tepelného spracovania možno zlepšiť pevnosť, tvrdosť, húževnatosť a ďalšie vlastnosti ozubených kolies, aby vyhovovali potrebám rôznych aplikačných scenárov.

3. Mechanické opracovanie a povrchová úprava: Podľa konštrukčných požiadaviek ozubených kolies sa na odliatkoch vykonáva mechanické opracovanie ako sústruženie, frézovanie, brúsenie a pod., aby sa dosiahla požadovaná rozmerová presnosť a drsnosť povrchu. Potom sa na ozubených kolesách vykoná povrchová úprava, ako je nitridovanie, niklovanie, lakovanie atď., aby sa zlepšila ich odolnosť proti opotrebovaniu, korózii a únave.

1. Kontrola surovín z titánovej zliatiny: Prísne skontrolujte zakúpené suroviny z titánovej zliatiny vrátane analýzy chemického zloženia, testovania mechanických vlastností, analýzy metalografickej štruktúry atď. Uistite sa, že chemické zloženie surovín z titánovej zliatiny spĺňa konštrukčné požiadavky, mechanické vlastnosti spĺňajú normy používania a metalografická štruktúra je jednotná a konzistentná.

2. Kontrola voskových a škrupinových materiálov: Vykonajte kontrolu kvality voskových a škrupinových materiálov, aby ste skontrolovali ich čistotu, veľkosť častíc, viskozitu a iné výkonnostné ukazovatele. Čistota a tekutosť vosku priamo ovplyvňujú kvalitu voskových foriem, zatiaľ čo veľkosť častíc a väzbové vlastnosti materiálu plášťa majú významný vplyv na pevnosť a priedušnosť plášťa.

1. Kontrola teploty: Teplota musí byť prísne kontrolovaná v rôznych procesoch, ako je výroba voskových foriem, výroba škrupín, tavenie a liatie. Napríklad teplota počas vstrekovania voskovej formy, teplota počas sušenia a tvrdnutia škrupiny a teplota počas tavenia a liatia titánovej zliatiny. Kolísanie teploty môže ovplyvniť kvalitu tvarovania voskových foriem, pevnosť škrupiny a proces tuhnutia titánových zliatin, čo vedie k chybám v odliatkoch.

2. Časová kontrola: Presne kontrolujte čas každého kroku procesu. Ako je čas chladenia voskových foriem, čas sušenia škrupín, čas odparafínovania, čas tavenia, čas odlievania atď. Nadmerný alebo nedostatočný čas môže mať nepriaznivý vplyv na kvalitu odliatkov.

3. Kontrola tlaku: Je potrebné kontrolovať tlak počas vstrekovania vosku, poťahovania a iných procesov. Vhodný tlak môže zabezpečiť, že vosk a náter sú rovnomerne naplnené do dutiny formy a pokrývajú povrch voskovej formy, čím sa zabráni problémom, ako je nedostatok materiálu a bubliny.

1. Testovanie rozmerovej presnosti: Na presné meranie rozmerov odliatkov ozubených kolies použite meracie nástroje, ako sú súradnicové meracie prístroje, posuvné meradlá, mikrometre atď. Skontrolujte, či vonkajší priemer, vnútorný priemer, hrúbka zuba, šírka zuba a ďalšie rozmery ozubeného kolesa spĺňajú konštrukčné požiadavky a rozmerová odchýlka by mala byť kontrolovaná v rámci prípustného rozsahu tolerancie.

2. Kontrola kvality povrchu: Na kontrolu kvality povrchu odliatkov ozubených kolies sa používa vizuálna kontrola, pozorovanie metalografickým mikroskopom, meranie drsnosti povrchu a iné metódy. Skontrolujte, či sa na povrchu odliatku nenachádzajú trhliny, póry, pieskové diery, troskové inklúzie a iné chyby a či drsnosť povrchu zodpovedá konštrukčným požiadavkám.

3. Interná kontrola kvality: Na kontrolu vnútornej kvality odliatkov ozubených kolies používajte nedeštruktívne testovacie metódy, ako je ultrazvukové testovanie (UT), rádiografické testovanie (RT), testovanie magnetickými časticami (MT) atď. Tieto metódy dokážu zistiť, či sú vo vnútri odliatku praskliny, póry, uvoľnenie a iné defekty, čím sa zabezpečí, že vnútorná kvalita odliatku spĺňa normy.

4. Testovanie mechanického výkonu: Vykonajte testovanie mechanického výkonu na odliatkoch ozubených kolies, ako je testovanie ťahom, testovanie tvrdosti, testovanie nárazom atď. Pomocou testovania mechanického výkonu zhodnoťte, či pevnosť, tvrdosť, húževnatosť a iné ukazovatele výkonu prevodového stupňa spĺňajú požiadavky na použitie.

1. Letecká a kozmická oblasť: V prevodovom systéme motora určitého modelu lietadla sa pomocou technológie odlievania strateného vosku zo zliatiny titánu vyrobil rad zložitých ozubených kolies. Tieto prevody sa vyznačujú vysokou presnosťou, vysokou pevnosťou a nízkou hmotnosťou, čím spĺňajú požiadavky na vysoký-výkon leteckých motorov na komponenty. Odlievaním do strateného vosku sa dosiahlo integrované lisovanie ozubených kolies, čím sa znížil počet dielov a spojovacích dielov a zlepšila sa spoľahlivosť a účinnosť celého prevodového systému.

2. V oblasti automobilového priemyslu: Istý výrobca automobilov použil v prevodovke svojich vysokovýkonných vozidiel ozubené kolesá bez vosku zo zliatiny titánu. Tieto prevody majú dobrú odolnosť proti opotrebeniu a únave a vydržia vysoký krútiaci moment a-rýchlosť pracovných podmienok. V porovnaní s tradičnými oceľovými ozubenými kolesami znížili ozubené kolesá z titánovej zliatiny svoju hmotnosť približne o 30 %, čím sa zlepšila spotreba paliva a zrýchlenie automobilov.

1. Optimalizácia procesu a inovácia: Neustále optimalizujte proces odlievania titánovej zliatiny na stratu vosku, aby ste zlepšili kvalitu a efektivitu výroby odliatkov. Napríklad výskum nových typov voskových a škrupinových materiálov, zlepšovanie techník tavenia a odlievania a vývoj pokročilejších procesov po-úpravy. Zároveň preskúmajte nové procesy odlievania pri strate vosku, ako je kombinácia rýchleho prototypovania a odlievania pri strate vosku, aby ste dosiahli rýchlu výrobu ozubených kolies.

2. Inteligencia a automatizácia: Zavádzanie pokročilých technológií, ako je umelá inteligencia a robotika, na dosiahnutie inteligencie a automatizácie v procese odlievania na stratu vosku z titánových zliatin ozubených kolies. Automatizované zariadenie sa používa na dokončenie procesu výroby voskových foriem, výroby škrupín, tavenia a odlievania, čím sa znižuje ručný zásah a zlepšuje sa stabilita a konzistencia výroby. Využitie technológie umelej inteligencie na monitorovanie-v reálnom čase a optimalizáciu parametrov procesu môže zlepšiť kvalitu a výťažnosť odliatkov.

3. Integrácia s inými technológiami: Kombinácia technológie stratového odlievania vosku z titánovej zliatiny ozubených kolies s aditívnou výrobou, kompozitnými materiálmi a ďalšími technológiami na vývoj produktov ozubených kolies s vynikajúcim výkonom. Napríklad použitie technológie aditívnej výroby na prípravu povlakov odolných proti opotrebeniu-na povrchu ozubených kolies z titánovej zliatiny alebo kombinovanie zliatiny titánu s kompozitnými materiálmi na výrobu kompozitných ozubených kolies, ktoré kombinujú vysokú pevnosť a nízku hmotnosť.

4. Zelené a šetrné k životnému prostrediu: V procese odlievania titánovej zliatiny na stratu vosku by sa mala venovať pozornosť ochrane životného prostredia a zachovaniu zdrojov. Prijatie ekologických voskových materiálov, náterov a procesov tavenia na zníženie tvorby odpadu a spotreby energie. Zároveň sa odpad vznikajúci pri procese odlievania recykluje a opätovne využíva na dosiahnutie trvalo udržateľného rozvoja.