Izgubljeno-lijevanje voskom od legure titanijuma Micro Gear
Minijaturni zupčanici se široko koriste u mnogim oblastima preciznih mašina kao što su vazduhoplovstvo, elektronska oprema i medicinski uređaji, koji zahtevaju male dimenzije i visoku preciznost. Legure titana, sa svojim prednostima male gustine, visoke čvrstoće i dobre otpornosti na koroziju, idealni su materijali za proizvodnju minijaturnih zupčanika.
Pregled izgubljenog-vafernog livenja titanijumske legure za minijaturne zupčanike
Minijaturni zupčanici se široko koriste u mnogim oblastima preciznih mašina kao što su vazduhoplovstvo, elektronska oprema i medicinski uređaji, koji zahtevaju male dimenzije i visoku preciznost. Legure titana, sa svojim prednostima male gustine, visoke čvrstoće i dobre otpornosti na koroziju, idealni su materijali za proizvodnju minijaturnih zupčanika. Lijevanje-vafera (investiciono livenje) je procesna metoda kojom se može postići proizvodnja visoko{3}}preciznih, složenih- dijelova, što ga čini vrlo pogodnim za proizvodnju minijaturnih zupčanika.
Minijaturni zupčanik Titanijumska legura izgubljen-Proces livenja vafla
o. Dizajn i izrada kalupa: Na osnovu crteža dizajna minijaturnog zupčanika, kreira se 3D model pomoću softvera za projektovanje pomoću računara-(CAD), a zatim se visoko{3}}precizni kalup proizvodi CNC obradom. Točnost dimenzija i kvaliteta površine kalupa direktno utječu na kvalitetu modela od voska. Za minijaturne zupčanike, tolerancija dimenzija kalupa mora se kontrolisati unutar izuzetno malog raspona, kao što je ±0,01 mm ili čak i manje.
o. Izbor i tretman voštanog materijala: Odabran je odgovarajući voštani materijal. Generalno, voštani materijal mora imati dobru fluidnost, nisko skupljanje i umjerenu čvrstoću. Uobičajeni voštani materijali uključuju parafin{3}}materijal sa voskom od stearinske kiseline.
o. Oblikovanje voskom: Voštani materijal se zagrijava i topi na odgovarajuću temperaturu kako bi se uklonile nečistoće i mjehurići zraka, osiguravajući kvalitet voštanog modela.
o. Injekciono kalupljenje voskom: rastopljeni vosak se ubrizgava u kalup, ispunjavajući šupljinu kalupa pod određenim uslovima pritiska i temperature. Pritisak i temperatura injektiranja moraju se precizno kontrolisati na osnovu svojstava voska i strukture kalupa; na primjer, pritisak ubrizgavanja može biti između 0,2 i 0,5 MPa, a temperatura između 50 i 70 stepeni. Nakon što se vosak ohladi i stvrdne, kalup se otvara i model od voska se uklanja. Voštani model se zatim obrezuje, uklanjaju neravnine, bljesak i drugi višak materijala, a provjerava se njegova točnost dimenzija i kvaliteta površine.
o. Montaža modula: Pojedinačni modeli voska se sklapaju na šipku spruve pomoću zavarivanja ili spajanja kako bi se formirao modul. Dizajn modula mora uzeti u obzir protok rastopljenog metala i odzračivanje kako bi se osiguralo glatko punjenje šupljine tokom livenja uz istovremeno izbacivanje plinova. Veličina i oblik šipke slijevka moraju biti racionalno dizajnirani na osnovu veličine i broja mikro-zupčanika kako bi se osiguralo jednolično dovod i protok rastopljenog metala.
o. Premaz: Uronite sklop kalupa u premaz, osiguravajući jednoličan sloj koji pokriva površinu voštanog modela. Premaz se obično sastoji od vatrostalnih materijala (kao što je silicijum dioksid, cirkon u prahu, itd.) i veziva, a njegova svojstva direktno utiču na kvalitet ljuske. Mora se voditi računa o viskoznosti i debljini premaza tokom nanošenja; općenito je potrebno više slojeva, svaki s potencijalno različitim sastavima i veličinama čestica kako bi se stvorili slojevi ljuske s različitim svojstvima.
o. Brušenje: Odmah nakon premaza, uronite sklop kalupa u pijesak, dopuštajući pijesku da prianja na površinu premaza. Veličina čestica i materijal pijeska se biraju na osnovu različitih slojeva ljuske, uglavnom napredujući od grubih do finih. Brušenje povećava snagu i propusnost školjke.
o. Sušenje i stvrdnjavanje: Nakon svakog procesa nanošenja premaza i brušenja, sklop kalupa treba osušiti i očvrsnuti kako bi se vezivo u premazu učvrstilo, formirajući robusnu školjku. Vrijeme i uvjeti sušenja i stvrdnjavanja zavise od vrste premaza i faktora okoline kao što su temperatura i vlažnost, općenito u rasponu od nekoliko sati do nekoliko dana. o Odstranjivanje voska: Pripremljena školjka kalupa stavlja se u uređaj za deparavanje, gdje zagrijavanje topi model voska i omogućava mu da iscuri iz ljuske. Metode deparavanja uključuju deparasiranje toplom vodom i deparavanje parom. Temperatura i vrijeme odstranjivanja voska moraju se kontrolirati u skladu sa karakteristikama voska i strukturom ljuske kalupa kako bi se osiguralo potpuno uklanjanje voštanog modela bez oštećenja ljuske.
o Pečenje: Očišćena školjka kalupa stavlja se u peć za pečenje za pečenje na visokim-temperaturama kako bi se uklonio preostali vosak i vlaga, poboljšavajući čvrstoću i vatrostalnost školjke. Temperatura pečenja je uglavnom između 800-1100 stepeni, a vreme pečenja zavisi od veličine i debljine čaure, obično 1-3 sata.
o Topljenje legure titanijuma: Odgovarajuće sirovine od legure titanijuma se biraju i seriraju u skladu sa zahtevima za sastav legure. Vakuumsko indukcijsko topljenje i druge metode se koriste za topljenje sirovina od legure titana. Tokom procesa topljenja, parametri kao što su temperatura topljenja, vrijeme i stepen vakuuma moraju biti strogo kontrolirani kako bi se osigurala ujednačenost i čistoća sastava legure. Temperatura topljenja je uglavnom između 1600 i 1800 stepeni, a stepen vakuuma treba da dostigne 10⁻³ - 10⁻⁴ Pa.
o. Izlivanje: Istopljena legura titanijuma se sipa u ljusku kalupa pod određenim uslovima temperature i pritiska. Previsoka temperatura izlivanja će oštetiti omotač kalupa i uzrokovati gubitak elemenata legure, dok će nedovoljna temperatura smanjiti fluidnost rastopljenog metala, što utiče na kvalitet punjenja. Pritisak i brzina izlivanja moraju se precizno kontrolirati u skladu sa strukturom školjke kalupa i veličinom mikro zupčanika kako bi se osiguralo da rastopljeni metal može glatko ispuniti šupljinu i formirati potpuni mikro zupčanik.
o. Uklanjanje školjke: Nakon izlivanja, nakon što se odljevak ohladi na sobnu temperaturu, školjka kalupa se uklanja metodama kao što su mehanička vibracija ili pjeskarenje. Mora se voditi računa da se izbjegne oštećenje odljevka tokom procesa uklanjanja školjke.
o. Rezanje kapije: Odljevak se odsiječe od šipke slijevka, uklanjajući višak dijelova kao što su izljev i uspon. Tokom rezanja, površina reza mora biti glatka i čista kako bi se izbjeglo oštećenje zupčanika.
o. Toplinska obrada: Izrezani mikro-zupčanici se podvrgavaju toplinskoj obradi kako bi se poboljšala njihova mikrostruktura i svojstva. Uobičajeni procesi toplinske obrade uključuju tretman otopinom i tretman starenjem. Temperatura, vrijeme i brzina hlađenja termičke obrade moraju se precizno kontrolirati u skladu sa zahtjevima sastava i performansi legure titanijuma.
o. Završna obrada: Mikro-zupčanici se završavaju brušenjem, preklapanjem i drugim metodama obrade kako bi se poboljšala tačnost dimenzija i kvalitet površine. Zahtjevi za preciznost za završnu obradu su vrlo visoki; Tolerancije dimenzija se mogu kontrolisati unutar ±0,005 mm, a hrapavost površine dostiže Ra{4}} Ra0,8μm.
o. Inspekcija: Gotovi mikro-zupčanici se podvrgavaju sveobuhvatnoj inspekciji, uključujući tačnost dimenzija, tačnost oblika, kvalitet površine, tvrdoću i metalografsku strukturu. Metode inspekcije uključuju koordinatnu mjernu mašinu (CMM), mikroskopsko posmatranje i ispitivanje tvrdoće. Samo proizvodi koji prođu inspekciju mogu preći na sljedeći proces ili biti isporučeni na korištenje.
Prednosti izgubljenog-vafernog livenja titanijumske legure za mikro-zupčanike
Visoka preciznost
Izgubljeno{0}}lijevanje napolitanki može precizno replicirati oblik i veličinu voštanog modela. Za visoko{2}}precizne dijelove kao što su mikro-zupčanici, može postići vrlo visoku tačnost dimenzija i oblika, ispunjavajući zahtjeve za upotrebu u preciznim mašinama.
Složena proizvodnja oblika
Izgubljeno{0}}lijevanje voska može proizvesti minijaturne zupčanike sa složenim profilima i strukturama zubaca, oblika koje je teško postići drugim metodama obrade.
Visoka iskorištenost materijala
U poređenju s tradicionalnim metodama strojne obrade, izgubljeno{0}}lijevanje voskom smanjuje uklanjanje materijala, povećava korištenje materijala i smanjuje troškove proizvodnje.
Dobar kvalitet površine
Liveni minijaturni zupčanici imaju nisku hrapavost površine, smanjujući naknadne završne radove i poboljšavajući efikasnost proizvodnje.
Izazovi i rješenja izgubljenog-lijevanja minijaturnih zupčanika od titanijumskih legura voskom
Poteškoće u topljenju i livenju legure titanijuma
Legure titana su visoko hemijski reaktivne i lako reaguju sa elementima kao što su kiseonik i azot u vazduhu tokom topljenja i livenja, utičući na svojstva legure. Rješenje je korištenje opreme za vakuumsko topljenje i livenje, striktno kontrolisanje nivoa vakuuma tokom topljenja i livenja kako bi se sprečilo da legure titanijuma dođu u kontakt sa vazduhom.
Problemi kompatibilnosti između kalupa i legure titana
Legure titana mogu hemijski reagovati sa materijalom kalupa na visokim temperaturama, utičući na kvalitet površine i performanse odlivaka. Potrebno je odabrati odgovarajuće materijale za kalupe i premaze, optimizirati proces proizvodnje kalupa i poboljšati kompatibilnost kalupa i legure titana.
Problemi s deformacijom i pucanjem u mikro zupčanicima
Zbog svoje male veličine i složene strukture, mikro zupčanici su skloni deformaciji i pucanju tokom procesa livenja. Ovo se može sprečiti optimizacijom parametara procesa livenja kao što su temperatura izlivanja, brzina izlivanja i brzina hlađenja, kao i racionalnim projektovanjem sistema zalijevanja i uspona i strukture kalupa, čime se smanjuju termički stres i deformacije u odljevcima.
Pošaljite upit
