Fusione a perdita di cera in lega di titanio con ingranaggi a spirale

Progettazione e produzione dello stampo: sulla base dei disegni di progetto dell'ingranaggio elicoidale, utilizza il software di progettazione assistita da computer (CAD) per eseguire la modellazione 3D dello stampo. Considerando fattori come il tasso di ritiro delle leghe di titanio durante il processo di fusione, è necessario apportare le opportune modifiche alle dimensioni del modello. Quindi, per elaborare lo stampo vengono utilizzate macchine utensili CNC e altre attrezzature e la precisione dello stampo influisce direttamente sulla qualità dello stampo in cera. Pertanto, è necessario garantire che la precisione dimensionale e la levigatezza della superficie dello stampo soddisfino i requisiti.

Iniezione di cera: scegliere il materiale di cera appropriato, che generalmente richiede una buona fluidità, stabilità termica e un basso tasso di ritiro. Dopo aver riscaldato e sciolto il materiale in cera, iniettarlo nello stampo tramite una macchina ad iniezione. Durante il processo di iniezione, è necessario controllare parametri quali pressione di iniezione, temperatura e tempo per garantire la completa modellatura e l'accuratezza dimensionale dello stampo in cera. Una volta completata l'iniezione, attendere che lo stampo in cera si raffreddi e si solidifichi prima di rimuoverlo dallo stampo.

Combinazione di modelli in cera: per migliorare l'efficienza della fusione, più modelli in cera vengono solitamente combinati insieme per formare un gruppo di modelli in cera. Utilizzare attrezzature di saldatura specializzate per saldare un singolo stampo in cera su accessori come barre di colata e colonne montanti, formando un gruppo completo di stampo in cera. Durante il processo di assemblaggio, è necessario garantire la posizione relativa precisa e il collegamento stabile tra gli stampi in cera.

Strato superficiale di rivestimento: immergere il gruppo dello stampo in cera in un rivestimento appositamente progettato, generalmente composto da materiali refrattari (come polvere di zirconio), leganti (come vetro solubile o sol di silice) e additivi. Applicare il rivestimento in modo uniforme sulla superficie dello stampo in cera, formando uno strato superficiale sottile e uniforme. Successivamente cospargere uno strato di sabbia fine sullo strato superficiale per aumentarne la ruvidità e la resistenza.

Rivestimento multistrato e asciugatura: ripetere il processo di rivestimento e levigatura, applicare più strati di rivestimento dello strato posteriore e carteggiare sullo strato superficiale in sequenza e asciugare ogni strato di rivestimento dopo il rivestimento per rimuovere l'umidità dal rivestimento e garantire la resistenza e la traspirabilità del guscio. Il processo di essiccazione può essere effettuato mediante essiccazione naturale o essiccazione con aria calda e il tempo e la temperatura di asciugatura devono essere regolati ragionevolmente in base alle caratteristiche del rivestimento e alle condizioni ambientali.

Deceratura: posizionare il guscio preparato nell'attrezzatura per la deceratura, scaldarlo per sciogliere lo stampo in cera e lasciarlo fuoriuscire dal guscio. Esistono vari metodi di deparaffinazione, come la deparaffinazione a vapore, la deparaffinazione con acqua calda e la deparaffinazione a microonde. La deceratura a vapore è il metodo più comunemente utilizzato e prevede il posizionamento del guscio in un bollitore a vapore ad alta-pressione e l'utilizzo dell'alta temperatura del vapore per sciogliere lo stampo in cera. Il liquido della cera fuoriesce attraverso i fori sul fondo del guscio. Il processo di deparaffinazione dovrebbe garantire che lo stampo in cera sia completamente fuso e scaricato per evitare che la cera residua influenzi la qualità della fusione.

Tostatura del guscio: dopo la deceratura, il guscio deve essere tostato per migliorarne ulteriormente la robustezza e la resistenza al fuoco e rimuovere l'umidità residua e le impurità organiche dal guscio. Posizionare il guscio nel forno per arrostire e riscaldarlo secondo una determinata curva di riscaldamento. La temperatura di tostatura è generalmente compresa tra 900 e 1100 gradi e il tempo di tostatura è determinato in base a fattori quali lo spessore e il materiale del guscio. Il guscio cotto dovrebbe avere resistenza e traspirabilità sufficienti per garantire il regolare svolgimento del successivo processo di fusione.

Fusione delle leghe di titanio: a causa dell'elevata reattività chimica delle leghe di titanio, queste tendono a reagire con elementi come ossigeno, azoto e idrogeno presenti nell'aria. Pertanto, la fusione delle leghe di titanio deve essere effettuata in un ambiente protetto dal vuoto o da gas inerte. Le comuni apparecchiature di fusione includono forni ad arco consumabili sotto vuoto, forni a induzione sotto vuoto, ecc. Pesare accuratamente le materie prime in lega di titanio in base ai requisiti della formula e posizionarle nel forno fusorio per la fusione. Durante il processo di fusione, è necessario controllare rigorosamente parametri quali temperatura di fusione, tempo e atmosfera del forno per garantire la composizione uniforme e la qualità stabile della lega di titanio.

Versamento: dopo che la lega di titanio è stata fusa alla temperatura e alla composizione richieste, il liquido della lega di titanio fuso viene rapidamente versato nel guscio preriscaldato attraverso attrezzature di versamento come un mestolo. Il processo di colata deve essere rapido e regolare, evitando schizzi e ossidazione del metallo fuso. Allo stesso tempo, è necessario controllare la velocità e la temperatura di colata per garantire che il liquido metallico possa riempire la cavità del guscio ed evitare difetti come isolamento dal freddo e colata insufficiente.

Pulizia del guscio: dopo che la fusione si è raffreddata e solidificata, utilizzare apparecchiature vibranti o strumenti manuali per rimuovere il guscio. Fare attenzione durante il processo di pulizia del guscio per evitare di danneggiare la superficie della fusione.

Taglio di canali di colata e colonne montanti: utilizzare l'attrezzatura da taglio per tagliare le parti in eccesso come canali di colata e colonne montanti sulla fusione. Dopo il taglio, la superficie di taglio deve essere lucidata per renderla liscia e uniforme.

Trattamento termico: per migliorare la microstruttura e le prestazioni degli ingranaggi elicoidali in lega di titanio, è necessario eseguire un trattamento termico sui getti. I comuni processi di trattamento termico includono ricottura, tempra, rinvenimento, ecc. Selezionare i parametri appropriati del processo di trattamento termico in base alla composizione e ai requisiti di utilizzo delle leghe di titanio per migliorare la resistenza, la durezza, la tenacità e le prestazioni a fatica degli ingranaggi.

Lavorazione meccanica e trattamento superficiale: lavorazione meccanica di pezzi fusi che hanno subito trattamenti termici, come tornitura, fresatura, rettifica, ecc., per ottenere la precisione dimensionale e la ruvidità superficiale richieste nel progetto. Quindi, a seconda delle esigenze, la superficie dell'ingranaggio viene trattata, come nitrurazione, cromatura dura, ecc., per migliorare la resistenza all'usura e alla corrosione dell'ingranaggio.

Ispezione di qualità: condurre un'ispezione di qualità completa dell'ingranaggio elicoidale finale, compresi test di accuratezza dimensionale, accuratezza della forma, qualità della superficie, struttura metallografica, proprietà meccaniche e altri aspetti. Utilizzare strumenti di misura a coordinate, microscopi metallografici, durometri e altre apparecchiature per i test per garantire che la qualità degli ingranaggi soddisfi gli standard di progettazione e i requisiti di utilizzo.

Difficoltà nella fusione e nella colata delle leghe di titanio: le leghe di titanio hanno un'elevata reattività chimica e tendono a reagire con elementi come ossigeno, azoto e idrogeno nell'ambiente circostante durante il processo di fusione e colata, causando difetti come porosità e inclusioni nelle fusioni. Nel frattempo, le leghe di titanio hanno un punto di fusione elevato e i processi di fusione e colata richiedono attrezzature e controlli di processo speciali.

Difficoltà nel controllo di qualità dei gusci dello stampo: la qualità dei gusci dello stampo influisce direttamente sulla qualità dei pezzi fusi e la resistenza, la traspirabilità, la stabilità termica e altre proprietà dei gusci dello stampo devono essere rigorosamente controllate. Durante il processo di rivestimento e cottura, è facile riscontrare problemi come rotture e delaminazione del guscio, che influiscono sull'integrità del guscio e sulla qualità della fusione.

Costi elevati: gli stessi materiali in lega di titanio sono costosi e l’investimento in attrezzature e il ciclo di produzione della tecnologia di fusione a cera persa sono elevati, con conseguenti costi di produzione elevati per gli ingranaggi a spirale.

Adozione della tecnologia di fusione e colata con protezione sotto vuoto o gas inerte: durante il processo di fusione e colata, vengono utilizzate apparecchiature come forni a induzione sotto vuoto e forni ad arco consumabili sotto vuoto per evacuare il forno o riempirlo con gas inerte (come l'argon), isolare l'aria e impedire alle leghe di titanio di reagire con elementi come ossigeno, azoto e idrogeno. Allo stesso tempo, l'ottimizzazione dei parametri del processo di fusione e colata, il controllo della temperatura, del tempo e della velocità, ecc., possono ridurre il verificarsi di difetti di fusione.

Ottimizza il processo di produzione della calotta: seleziona materiali refrattari e leganti adatti, ottimizza la formula del rivestimento e il processo di sospensione e migliora la resistenza e la traspirabilità della calotta. Durante il processo di tostatura, controllare rigorosamente la velocità di riscaldamento e la temperatura di tostatura per evitare problemi come rotture e delaminazione del guscio. Rafforzare il controllo di qualità durante il processo di produzione delle coperture, identificare e risolvere tempestivamente i problemi.

Misure di controllo dei costi: ridurre l'uso di materiali in lega di titanio ottimizzando progettazione e processi. Migliorare l’efficienza produttiva, abbreviare i cicli produttivi e ridurre i costi delle attrezzature e della manodopera. Allo stesso tempo, stabilisci rapporti di cooperazione stabili a lungo termine-con i fornitori di materiali e cerca di ottenere prezzi dei materiali più favorevoli.

La fusione a cera persa in lega di titanio con ingranaggi a spirale è un processo di produzione avanzato in grado di produrre ingranaggi a spirale ad alte-prestazioni e ad alta-precisione. Sebbene ci siano alcune sfide nel processo di produzione, attraverso la continua innovazione tecnologica e l’ottimizzazione del processo, i vantaggi di questo processo possono essere pienamente utilizzati per soddisfare le esigenze di vari settori per gli ingranaggi elicoidali.