Fusione a cera persa-di lega di titanio per bilancieri automobilistici

1. Progettazione e produzione dello stampo: sulla base dei disegni di progettazione del bilanciere automobilistico, viene creato un modello 3D dello stampo utilizzando il software di progettazione assistita da computer (CAD). Quindi, per produrre lo stampo viene utilizzata la tecnologia di lavorazione CNC. La precisione e la qualità superficiale dello stampo influiscono direttamente sulla qualità del modello in cera; pertanto è necessario un controllo rigoroso della precisione della lavorazione dello stampo.

2. Iniezione del modello in cera: il materiale in cera viene riscaldato fino allo stato fuso, generalmente controllato a 60-70 gradi. Quindi, una macchina per lo stampaggio a iniezione viene utilizzata per iniettare il materiale di cera fusa nella cavità dello stampo, mantenendo una certa pressione per un periodo di tempo per consentire al materiale di cera di riempire l'intera cavità. La pressione e il tempo di iniezione devono essere regolati in base alle proprietà del materiale in cera e alla forma del bilanciere per garantire l'accuratezza dimensionale e la qualità della superficie del modello in cera.

3. Finitura del modello in cera: il modello in cera stampato a iniezione- viene rimosso dallo stampo e la sua superficie viene rifinita. Rimuovere bave, sbavature e altri difetti in eccesso e verificare che le dimensioni e la forma del modello in cera soddisfino i requisiti. Per le parti che richiedono un'elevata precisione, potrebbero essere necessarie ulteriori lavorazioni e lucidature.

4. Assemblaggio del modello in cera: per migliorare l'efficienza della fusione, più modelli in cera vengono solitamente combinati per formare un assemblaggio del modello in cera. Il metodo di assemblaggio deve essere progettato in base alla forma del bilanciere e ai requisiti del processo di fusione, garantendo che la spaziatura e il metodo di connessione tra i modelli in cera siano ragionevoli per facilitare la successiva fabbricazione e colata della conchiglia.

1. Rivestimento: immergere il modello in cera nel rivestimento per rivestire uniformemente la superficie. Il rivestimento è solitamente composto da materiali refrattari (come sabbia silicea, corindone, ecc.) e leganti (come vetro solubile, sol di silice, ecc.). Lo spessore e l'uniformità del rivestimento influiscono notevolmente sulla qualità della calotta; generalmente sono necessari più rivestimenti e l'asciugatura è necessaria dopo ogni rivestimento.

2. Cosparsione di sabbia: dopo il rivestimento, posizionare il modello in cera in un dispositivo di spruzzatura della sabbia per cospargere uno strato di sabbia refrattaria sulla sua superficie. La dimensione delle particelle e il materiale della sabbia devono essere selezionati in base ai requisiti del guscio refrattario. Generalmente, la sabbia viene applicata più volte, da quella grossolana a quella fine, per formare diversi strati della struttura del guscio. Lo scopo dell'applicazione della sabbia è aumentare la resistenza e la permeabilità del guscio.

3. Essiccazione e indurimento: dopo il rivestimento e l'applicazione della sabbia, il guscio deve essere sottoposto a un trattamento di essiccazione e indurimento per consentire al legante di reagire chimicamente, legando insieme i materiali refrattari per formare un guscio solido. I parametri del processo di essiccazione e indurimento (come temperatura, umidità e tempo) devono essere regolati in base al tipo di legante e allo spessore del guscio. Generalmente, i gusci che utilizzano leganti a base di sol di silice richiedono un tempo di asciugatura più lungo e devono essere essiccati in un ambiente con umidità relativamente bassa.

4. Deceratura: il guscio essiccato e indurito viene posto in un dispositivo per la deceratura, dove il riscaldamento scioglie il modello in cera, facendolo fuoriuscire dal guscio. Esistono molti metodi di deparaffinazione, tra cui comunemente la deparaffinazione con acqua calda, la deparaffinazione a vapore e la deparaffinazione a microonde. Durante la deceratura, la temperatura e il tempo devono essere attentamente controllati per garantire che il modello in cera sia completamente sciolto e rimosso, evitando danni al guscio.

5. Cottura: dopo la deparaffinazione, il guscio dello stampo deve essere cotto per rimuovere l'umidità residua e la materia organica, migliorandone la resistenza e la refrattarietà. La temperatura e il tempo di cottura devono essere regolati in base al materiale e alla struttura del guscio dello stampo, generalmente a una temperatura elevata di 800-1200 gradi per diverse ore. Il guscio dello stampo cotto deve avere resistenza e permeabilità sufficienti per resistere al versamento di liquido in lega di titanio ad alta temperatura.

1. Fusione della lega di titanio: la materia prima della lega di titanio viene fusa utilizzando un forno fusorio a induzione sotto vuoto. La materia prima della lega di titanio viene posta in un crogiolo e riscaldata fino allo stato fuso sotto vuoto. Durante il processo di fusione, la temperatura del forno, il livello di vuoto e il tempo di fusione devono essere rigorosamente controllati per garantire una composizione chimica uniforme della lega di titanio e ridurre il contenuto di impurità. Allo stesso tempo, per evitare reazioni chimiche tra la lega di titanio e il crogiolo durante il processo di fusione, vengono solitamente utilizzati materiali speciali per crogioli (come crogioli di ossido di ittrio).

2. Colata: la lega di titanio fusa viene trasferita al sistema di colata tramite una siviera e quindi versata rapidamente nella cavità del guscio dello stampo. Il processo di colata deve essere effettuato sotto un certo vuoto o atmosfera protettiva per evitare che la lega di titanio fusa reagisca con l'ossigeno, l'azoto, ecc. presenti nell'aria, provocando difetti come porosità e inclusioni. La temperatura e la velocità di colata devono essere regolate in base alle proprietà della lega di titanio e alla forma del bilanciere per garantire che la lega di titanio fusa riempia l'intera cavità, evitando difetti come riempimento incompleto e chiusure fredde.

1. Rimozione del guscio: dopo che la fusione in lega di titanio si è raffreddata e solidificata, il guscio viene rimosso utilizzando metodi meccanici (come sabbiatura a vibrazione, sabbiatura, ecc.). È necessario prestare attenzione per evitare di danneggiare la fusione durante la rimozione del guscio.

2. Taglio del cancello: la fusione viene separata dal sistema di colata e i cancelli e le colonne montanti in eccesso vengono rimossi. L'area tagliata del cancello deve essere molata e rifinita per renderne la superficie liscia.

3. Trattamento termico: per migliorare le proprietà meccaniche della fusione in lega di titanio, solitamente è necessario un trattamento termico. I processi comuni di trattamento termico includono ricottura, tempra e rinvenimento. I parametri di processo per il trattamento termico devono essere selezionati in base alla composizione della lega di titanio e alla destinazione d'uso del getto per ottenere proprietà meccaniche ottimali.

4. Trattamento superficiale: il trattamento superficiale della fusione comprende lucidatura, passivazione e verniciatura. Lo scopo del trattamento superficiale è migliorare la qualità della superficie e la resistenza alla corrosione della fusione, soddisfacendo allo stesso tempo i requisiti estetici del bilanciere automobilistico.

5. Ispezione di qualità: viene condotto un controllo di qualità completo sulla fusione del bilanciere automobilistico trattato. Il contenuto dell'ispezione include l'accuratezza dimensionale, l'accuratezza della forma, la qualità della superficie e le proprietà meccaniche. I metodi di ispezione comunemente utilizzati includono la macchina di misura a coordinate (CMM), l'analisi metallografica, il test di durezza e il rilevamento dei difetti. Solo i getti che superano un controllo rigoroso possono procedere alle successive fasi di assemblaggio e utilizzo.

1. Analisi della sfida: le leghe di titanio sono altamente reattive dal punto di vista chimico e reagiscono facilmente con l'ossigeno e l'azoto presenti nell'aria durante la fusione ad alta-temperatura, assorbendo grandi quantità di gas. Ciò porta a difetti come porosità e inclusioni nel getto, riducendone le proprietà meccaniche e la qualità.

2. Soluzione: utilizzare la tecnologia di fusione a induzione sotto vuoto per mantenere un vuoto elevato nel forno durante la fusione, riducendo il contatto tra la lega di titanio e l'aria. Allo stesso tempo, utilizza materie prime di alta-qualità e controlla rigorosamente il contenuto di gas nelle materie prime. Inoltre, l'aggiunta di quantità adeguate di disossidanti e agenti degasanti durante la fusione può ridurre ulteriormente il contenuto di gas nella lega di titanio.

1. Analisi della sfida: ad alte temperature, le leghe di titanio reagiscono chimicamente con il materiale dello stampo, formando uno strato di reazione interfacciale che influisce sulla qualità della superficie e sull'accuratezza dimensionale del pezzo fuso. Soprattutto quando si utilizzano materiali per stampi contenenti silicio, la reazione tra titanio e silicio può causare difetti come adesione della sabbia e crepe sulla superficie della fusione.

2. Soluzioni: selezionare materiali del guscio e sistemi di rivestimento idonei per ridurre al minimo le reazioni chimiche tra il guscio e la lega di titanio. Ad esempio, utilizzare materiali refrattari come sabbia di zirconio e ossido di ittrio come materiali dello strato superficiale del guscio, poiché questi materiali hanno una buona compatibilità chimica con la lega di titanio. Contemporaneamente, eseguire un trattamento speciale sul guscio, come rivestire la superficie del guscio con uno strato isolante per impedire il contatto diretto tra la lega di titanio e il guscio.

1. Sfide: durante la fusione a cera persa-, la precisione dimensionale delle fusioni è difficile da controllare a causa di fattori quali il ritiro del modello in cera, l'espansione e il restringimento del guscio e il ritiro da solidificazione della lega di titanio. Soprattutto per i bilancieri automobilistici-di forma complessa con requisiti di elevata precisione, le deviazioni dimensionali potrebbero impedirne il corretto assemblaggio e l'utilizzo con altri componenti.

2. Soluzioni: Ridurre il tasso di contrazione del modello in cera controllando con precisione i parametri del processo di iniezione. Durante il processo di fabbricazione del guscio, selezionare razionalmente i materiali del guscio e i parametri di processo per controllare l'espansione e il restringimento del guscio. Allo stesso tempo, la tecnologia di simulazione al computer viene utilizzata per simulare numericamente il processo di fusione, prevedere il ritiro della fusione e correggere le dimensioni dello stampo in base ai risultati della simulazione. Durante il processo di lavorazione della fusione, vengono utilizzati processi e apparecchiature di lavorazione ad alta-precisione per elaborare e correggere ulteriormente la fusione, garantendo che la sua precisione dimensionale soddisfi i requisiti.

1. Sfide: nel processo di fusione a cera persa-delle leghe di titanio, a causa della scarsa fluidità e del rapido tasso di solidificazione delle leghe di titanio, difetti come porosità, porosità da ritiro e inclusioni si generano facilmente all'interno della fusione, influenzando le proprietà meccaniche e l'affidabilità della fusione.

2. Soluzioni: ottimizzare la progettazione del sistema di iniezione per migliorare la fluidità e la capacità di riempimento della lega di titanio fusa. Impostando razionalmente la posizione e le dimensioni del punto di accesso e del montante, garantire che la lega di titanio fusa possa riempire uniformemente l'intera cavità, evitando vortici e intrappolamento di gas. Allo stesso tempo, rafforzare il trattamento di raffinazione e degasaggio della lega di titanio durante il processo di fusione per ridurre il contenuto di gas e inclusioni nella fusione. Inoltre, tecnologie avanzate di rilevamento dei difetti (come i test a ultrasuoni e i test a raggi X) vengono utilizzate per condurre controlli di qualità interni sui pezzi fusi, consentendo il rilevamento e la gestione tempestivi dei difetti interni.

Con il continuo sviluppo dell'industria automobilistica, i requisiti prestazionali dei motori stanno diventando sempre più severi. I motori automobilistici-ad alte prestazioni devono avere una maggiore densità di potenza, un minore consumo di carburante e minori emissioni. I bilancieri automobilistici prodotti utilizzando la tecnologia di fusione dei wafer a perdere-in lega di titanio, grazie ai vantaggi di leggerezza, elevata robustezza e buona resistenza alla corrosione, possono migliorare efficacemente le prestazioni e l'affidabilità del motore. I bilancieri in lega di titanio hanno già iniziato ad essere gradualmente applicati nei motori di alcuni marchi automobilistici di fascia alta-e le loro prospettive di applicazione futura sono molto ampie.

Lo sviluppo di nuovi veicoli energetici ha posto requisiti più elevati in termini di leggerezza e prestazioni elevate dei componenti automobilistici. Sebbene il sistema di alimentazione dei veicoli a nuova energia differisca da quello dei veicoli a carburante tradizionale, componenti come i bilancieri nel treno di valvole del motore rimangono indispensabili. I bilancieri automobilistici pressofusi in wafer perso-in lega di titanio possono soddisfare i requisiti dei veicoli a nuova energia per componenti leggeri e ad alte-prestazioni, contribuendo a migliorare l'autonomia di guida e le prestazioni complessive dei veicoli a nuova energia.

Oltre al settore automobilistico, la tecnologia di fusione a cera persa-della lega di titanio ha un notevole valore applicativo anche nel settore aerospaziale e in altri campi. L'industria aerospaziale ha requisiti estremamente elevati per la qualità e le prestazioni dei componenti e l'elevata resistenza, la bassa densità e la buona resistenza alla corrosione dei bilancieri in lega di titanio li rendono ideali per l'uso nei motori degli aerei, nei veicoli spaziali e in altre apparecchiature. Ottimizzando ulteriormente il processo di fusione a cera persa-della lega di titanio e migliorando la qualità e le prestazioni delle fusioni, si spera che la tecnologia di fusione a cera persa-della lega di titanio per i bilancieri automobilistici possa essere estesa a una gamma più ampia di campi.