Gear Titanium Alloy Wax Loss Casting

Kugghjul, som en oumbärlig grundläggande komponent i mekanisk transmission, används i stor utsträckning inom många områden som bilar, flyg, maskinverktyg, robotar, etc. I bilmotorer och transmissioner används växlar för att överföra kraft och ändra hastighet, vilket säkerställer normal drift av fordonet; Inom flyg- och rymdområdet är växlarnas höga precision och tillförlitlighet avgörande för flygplanens kontroll- och kraftsystem.

Titanlegering har utmärkta egenskaper såsom låg densitet, hög hållfasthet, god korrosionsbeständighet och god biokompatibilitet. Dess densitet är ungefär hälften av stål, men den kan uppnå en hållfasthet som motsvarar hög-hållfast stål, vilket gör att kugghjul av titanlegering kan minska vikten samtidigt som de säkerställer tillräcklig bärförmåga-. I vissa applikationer med strikta viktkrav, såsom flygmotorer och rymdfarkoster, kan kugghjul i titanlegering avsevärt minska den totala vikten och förbättra energieffektiviteten. Dessutom gör den utmärkta korrosionsbeständigheten hos titanlegeringar det möjligt för dem att bibehålla stabila prestanda i tuffa arbetsmiljöer som marin och kemisk industri, vilket minskar problemet med komponentfel orsakade av korrosion.

Lost wax casting, även känd som investeringsgjutning, är en precisionsgjutningsmetod. Principen är att först använda vax för att skapa en vaxform med samma form som det önskade redskapet, och sedan applicera flera lager av eldfast material på vaxformens yta för att bilda ett komplett skal. Värm sedan skalet för att smälta vaxformen och låt det rinna ut och bildar ett hålrum inuti skalet som matchar formen på kugghjulet. Häll slutligen den smälta titanlegeringsvätskan i formskalets hålighet, och efter att den svalnat och stelnat, krossa formskalet för att erhålla önskad kugghjulsgjutning. Förlorat vaxgjutning har fördelarna med hög precision, hög ytkvalitet och förmågan att tillverka komplexa formade delar. Det kan exakt replikera detaljerna i vaxformar, producera kugghjul med hög dimensionell noggrannhet och god ytjämnhet, vilket minskar arbetsbelastningen för efterföljande bearbetning. Samtidigt, för vissa kugghjul med komplexa inre strukturer och oregelbundna kuggformer, kan förlorad vaxgjutning bildas på en gång, vilket undviker de svårigheter som traditionella bearbetningsmetoder är svåra att uppnå.

1. Formdesign och tillverkning: Baserat på ritningarna för kugghjulsdesignen, använd datorstödd design (CAD) för att utföra 3D-modellering av formen. I designprocessen måste faktorer som växelstorleksnoggrannhet, ytjämnhet och krympningshastighet beaktas för att säkerställa kvaliteten på den slutliga gjutningen. Sedan används avancerad tillverkningsteknik som CNC-bearbetning och elektrisk urladdningsbearbetning för att bearbeta formen. Formens material väljs vanligtvis från aluminiumlegering, stål etc. för att säkerställa att den har tillräcklig styrka och slitstyrka.

2. Val och behandling av vaxmaterial: Välj vaxmaterial som är lämpliga för vaxförlustgjutning, de vanligaste är paraffinvax, stearinsyra etc. Vaxets prestanda påverkar direkt kvaliteten på vaxformarna, därför krävs strikt kvalitetskontroll av vaxmaterial. Innan användning ska vaxmaterialet smältas, filtreras och avgasas för att avlägsna föroreningar och gaser, vilket säkerställer vaxmaterialets renhet och flytbarhet.

3. Vaxformning: Värm det bearbetade vaxmaterialet till en lämplig temperatur för att ge det bra flyt. Sedan, genom injektion, kompression och andra metoder, injiceras vaxmaterialet i formen för att fylla formhålan. Efter att vaxmaterialet svalnat och stelnat, öppna formen och ta bort vaxformen. För att säkerställa dimensionsnoggrannheten och ytkvaliteten hos vaxformen är det nödvändigt att kontrollera processparametrarna såsom insprutningstryck, temperatur och kylningshastighet för vaxmaterialet.

4. Kombination av vaxmönster: För vissa situationer som kräver att flera vaxmönster kombineras till en helhet, såsom kugghjulsuppsättningar, måste individuella vaxmönster kombineras genom svetsning, limning och andra metoder. I monteringsprocessen är det nödvändigt att säkerställa den exakta relativa positionen och den fasta anslutningen mellan vaxformarna för att undvika problemet med vaxformsförskjutning eller separation i den efterföljande skaltillverknings- och hällprocessen.

1. Beläggningsberedning: Skalbeläggningar är vanligtvis sammansatta av eldfasta material, bindemedel, tillsatser etc. Vanliga eldfasta material inkluderar kiseldioxidsand, zirkoniumsand, etc., och bindemedel inkluderar kiseldioxidsol, vattenglas etc. Förbered lämpliga beläggningar enligt olika processkrav och gjutkvalitetskrav. Under beredningsprocessen är det nödvändigt att strikt kontrollera andelen olika komponenter och prestandaindikatorer som viskositet och densitet hos beläggningen för att säkerställa beläggningseffekten och skalets kvalitet.

2. Beläggning och slipning: Doppa vaxformen i beläggningen för att jämnt belägga vaxformens yta. Sedan sprinklas den eldfasta sanden jämnt på ytan av vaxformen som är belagd med färg genom en slipanordning, så att sandpartiklarna fäster ordentligt på färgen. Antalet beläggning och slipning är vanligtvis flera lager, vanligtvis kräver 3-7 lager. Processparametrarna för beläggning och slipning av varje lager kan variera för att bilda ett skal med tillräcklig styrka och andningsförmåga.

3. Torkning och härdning: Efter beläggning och slipning måste skalet torkas och härdas för att förbättra dess styrka och stabilitet. Torkningsprocessen utförs vanligtvis i ett torkrum, där fukten i skalet gradvis förångas genom att kontrollera torktemperatur, luftfuktighet och ventilationsförhållanden. Härdningsbehandling är processen att använda kemiska eller uppvärmningsmetoder för att orsaka en kemisk reaktion i bindemedlet, binda samman eldfasta material för att bilda ett robust skal.

4. Avvaxning: Placera det torkade och härdade skalet i avvaxningsutrustningen och värm det för att smälta vaxformen och rinna ut ur skalet. Metoderna för avvaxning inkluderar varmvattenavvaxning, ångavvaxning, mikrovågsavvaxning, etc. Under avvaxningsprocessen är det nödvändigt att kontrollera uppvärmningstemperaturen och tiden för att säkerställa att vaxformen är helt smält och släpps ut från skalet, samtidigt som man undviker att skalet går sönder på grund av för hög temperatur.

1. Titanlegeringssmältning: Avancerade smältmetoder som vakuuminduktionssmältning (VIM) och vakuumförbrukbar bågsmältning (VAR) används för att smälta titanlegeringsråmaterial. Under smältningsprocessen är det nödvändigt att strikt kontrollera processparametrarna såsom smälttemperatur, tid och vakuumgrad för att säkerställa enhetligheten och renheten hos den kemiska sammansättningen av titanlegeringar. Samtidigt bör åtgärder vidtas för att förhindra kemiska reaktioner mellan titanlegeringar och den omgivande miljön under smältningsprocessen och för att undvika defekter som föroreningar och porer.

2. Utformning av hällsystem: Designa ett rimligt hällsystem baserat på drevens form, storlek och vikt. Hällsystemet inkluderar grindar, stigare, löpare etc. Dess funktion är att smidigt och snabbt införa den smälta titanlegeringsvätskan i skalets hålighet, samtidigt som fyllningen och utblåsningen av gjutgodset säkerställs. När man utformar ett gjutningssystem är det nödvändigt att beakta faktorer som flytbarheten och stelningsegenskaperna hos titanlegeringar för att undvika defekter som otillräcklig gjutning, kallisolering och krympning.

3. Styrning av hällprocessen: Innan hällningen hälls bör skalet förvärmas till en lämplig temperatur för att minska temperaturskillnaden mellan titanlegeringsvätskan och skalet, och förhindra defekter som orsakas av snabb kylning av titanlegeringsvätskan under hällningsprocessen. Sedan hälls den smälta titanlegeringsvätskan in i skalets hålighet genom gjutsystemet. Under hällningsprocessen är det nödvändigt att kontrollera parametrar som hällhastighet och hälltemperatur för att säkerställa att titanlegeringsvätskan fyller skalet och håligheten, samtidigt som man undviker problem som stänk och oxidation.

1. Skalrengöring och skärning: Efter att gjutgodset svalnar och stelnar används vibrationsrengöring, sandblästring och andra metoder för att ta bort skalet. Använd sedan skärutrustning för att skära av gjutgodset från gjutsystemet och erhålla individuella drevgjutningar.

2. Värmebehandling: Värmebehandling tillämpas på drevgjutgods för att förbättra deras mikrostruktur och egenskaper. De vanligaste värmebehandlingsprocesserna inkluderar glödgning, härdning, härdning, etc. Genom värmebehandling kan styrkan, hårdheten, segheten och andra egenskaper hos kugghjulen förbättras för att möta behoven i olika applikationsscenarier.

3. Mekanisk bearbetning och ytbehandling: Enligt konstruktionskraven för kugghjul, utförs mekanisk bearbetning såsom svarvning, fräsning, slipning etc. på gjutgods för att uppnå den erforderliga dimensionsnoggrannheten och ytjämnheten. Därefter utförs ytbehandling såsom nitrering, nickelplätering, målning etc. på kugghjulen för att förbättra deras slitstyrka, korrosionsbeständighet och utmattningsbeständighet.

1. Inspektion av titanlegeringsråmaterial: Inspektera strikt de inköpta titanlegeringsråmaterialen, inklusive kemisk sammansättningsanalys, mekaniska egenskapstestning, metallografisk strukturanalys, etc. Se till att den kemiska sammansättningen av titanlegeringsråmaterial uppfyller designkraven, de mekaniska egenskaperna uppfyller användningsstandarderna och den metallografiska strukturen är enhetlig och konsekvent.

2. Inspektion av vax och skalmaterial: Utför kvalitetsinspektion av vax och skalmaterial för att kontrollera deras renhet, partikelstorlek, viskositet och andra prestandaindikatorer. Vaxets renhet och flytbarhet påverkar direkt kvaliteten på vaxformar, medan partikelstorleken och bindningsförmågan hos skalmaterialet har en betydande inverkan på skalets styrka och andningsförmåga.

1. Temperaturkontroll: Temperaturen måste kontrolleras strikt i olika processer såsom tillverkning av vaxformar, skaltillverkning, smältning och gjutning. Till exempel temperaturen under vaxforminjektion, temperaturen under skaltorkning och härdning, och temperaturen under titanlegeringssmältning och gjutning. Temperaturfluktuationerna kan påverka formningskvaliteten hos vaxformar, styrkan hos skalet och stelningsprocessen för titanlegeringar, vilket leder till defekter i gjutgods.

2. Tidskontroll: Kontrollera tiden för varje processsteg noggrant. Såsom kylningstiden för vaxformar, torktid för skal, avvaxningstid, smälttid, hälltid, etc. Överdriven eller otillräcklig tid kan ha negativa effekter på kvaliteten på gjutgods.

3. Tryckkontroll: Det är nödvändigt att kontrollera trycket under vaxinjektion, beläggning och andra processer. Lämpligt tryck kan säkerställa att vax och beläggning är jämnt fyllda i formhåligheten och täcker vaxformens yta, vilket undviker problem som materialbrist och bubblor.

1. Testning av dimensionsnoggrannhet: Använd mätverktyg som koordinatmätinstrument, bromsok, mikrometrar, etc. för att noggrant mäta dimensionerna på drevgjutgods. Kontrollera om växelns ytterdiameter, innerdiameter, kuggtjocklek, kuggbredd och andra dimensioner uppfyller konstruktionskraven, och dimensionsavvikelsen bör kontrolleras inom det tillåtna toleransområdet.

2. Ytkvalitetsinspektion: Visuell inspektion, metallografisk mikroskopobservation, ytjämnhetsmätning och andra metoder används för att kontrollera ytkvaliteten på drevgjutgods. Kontrollera om det finns sprickor, porer, sandhål, slagginslutningar och andra defekter på gjutgodsytan och om ytjämnheten uppfyller designkraven.

3. Intern kvalitetsinspektion: Använd icke-destruktiva testmetoder som ultraljudstestning (UT), radiografisk testning (RT), magnetisk partikeltestning (MT) etc. för att inspektera den interna kvaliteten på drevgjutgods. Dessa metoder kan upptäcka om det finns sprickor, porer, löshet och andra defekter inuti gjutgodset, vilket säkerställer att den inre kvaliteten på gjutgodset uppfyller standarderna.

4. Mekanisk prestandatestning: Genomför mekanisk prestandatestning av kugghjulsgjutgods, såsom dragprovning, hårdhetsprovning, slagprovning, etc. Utvärdera om drevets styrka, hårdhet, seghet och andra prestandaindikatorer uppfyller användningskraven genom mekanisk prestandatestning.

1. Flyg- och rymdområdet: I motortransmissionssystemet för en viss flygplansmodell tillverkades en serie komplexa kugghjul med hjälp av växelgjutningsteknik av titanlegering med förlorad vax. Dessa växlar har egenskaperna hög precision, hög hållfasthet och lättvikt, och uppfyller de höga-prestandakraven hos flygplansmotorer för komponenter. Genom förlorad vaxgjutning har den integrerade formningen av kugghjul uppnåtts, vilket minskat antalet delar och anslutande delar och förbättrat tillförlitligheten och effektiviteten hos hela transmissionssystemet.

2. Inom bilindustrin: En viss biltillverkare har applicerat titanlegeringsvaxfria gjutväxlar i växellådan på sina högpresterande fordon. Dessa växlar har bra slitstyrka och utmattningsbeständighet och tål högt vridmoment och arbetsförhållanden med hög-hastighet. Jämfört med traditionella stålväxlar har kugghjul av titanlegering minskat sin vikt med cirka 30 %, vilket förbättrat bränsleekonomin och accelerationsprestandan hos bilar.

1. Processoptimering och innovation: Optimera kontinuerligt vaxförlustgjutningsprocessen av kugghjuls titanlegering för att förbättra kvaliteten och produktionseffektiviteten för gjutgods. Till exempel att undersöka nya typer av vax- och skalmaterial, förbättra smält- och gjuttekniker och utveckla mer avancerade-efterbehandlingsprocesser. Samtidigt utforska nya vaxförlustgjutningsprocesser, såsom kombinationen av snabb prototypframställning och vaxförlustgjutning, för att uppnå snabb tillverkning av kugghjul.

2. Intelligens och automatisering: Införande av avancerad teknik som artificiell intelligens och robotik för att uppnå intelligens och automatisering i vaxförlustgjutningsprocessen av kugghjuls titanlegeringar. Automatiserad utrustning används för att slutföra processen med tillverkning av vaxformar, skaltillverkning, smältning och hällning, vilket minskar manuellt ingrepp och förbättrar produktionsstabilitet och konsistens. Samtidigt kan användning av artificiell intelligens för övervakning och optimering av processparametrar i realtid- förbättra kvaliteten och utbytet av gjutgods.

3. Integration med andra teknologier: Kombination av vaxförlustgjutningstekniken av kugghjuls titanlegering med additiv tillverkning, kompositmaterial och andra tekniker för att utveckla redskapsprodukter med överlägsen prestanda. Till exempel att använda additiv tillverkningsteknik för att förbereda slitstarka beläggningar på ytan av kugghjul av titanlegering, eller att kombinera titanlegering med kompositmaterial för att tillverka kompositväxlar som kombinerar hög hållfasthet och låg vikt.

4. Grönt och miljövänligt: ​​I processen med vaxförlustgjutning av redskaps titanlegering, bör uppmärksamhet ägnas åt miljöskydd och resursbevarande. Att använda miljövänliga vaxmaterial, beläggningar och smältprocesser för att minska avfallsgenerering och energiförbrukning. Samtidigt återvinns det avfall som genereras under gjutningsprocessen och återanvänds för att uppnå en hållbar utveckling.