Kuidas kasutada hallituse tootmisel{0}}kõrge temperatuuriga sulameid?

一 Kõrge temperatuuriga -sulamite füüsikaliste omaduste õige sobitamine vormi vajadustega
Kõrgtemperatuurilised-sulamid on rauast, niklist ja koobaltist valmistatud metallid, mis võivad kesta pikka aega kõrge temperatuuri ja suure pingega olukordades (nt üle 600 kraadi). Kolm mõõdet näitavad selle peamisi eeliseid:
Nikli{0}}põhised kõrgel temperatuuril{1}} põhinevad sulamid suudavad 800 kraadi Celsiuse juures siiski säilitada voolavuspiiri üle 600 MPa, mis on kolm korda tugevam kui tavaline H13 vormiteras. K403 nikli{7}}põhised sulamivormid taluvad 1200 kraadise nurga all titaanisulamist toorikute mõju, sepistades samal ajal lennukimootori turbiinikettaid. Ühe vormi eluiga on traditsiooniliste materjalide puhul pikenenud 200 korral 1500 korrani.
Termiline väsimuskindlus: kõrgel -temperatuuril sulamid võivad tekitada spetsiaalse "iseparaneva" oksiidkatte, muutes faasi suurust ja jaotust (Ni ∝ (Al, Ti)). Autode väljalaskekollektori stantsvaluvormides kasutatavates GH2135 raud{6}}põhistes sulamivormides on pärast 5000 termotsüklit ainult 1/5 pinnapragusid kui 5CrNiMo terasvormides.
Korrosioonikindlus: kõrgtemperatuursete sulamite pinnale moodustuv Cr ₂ O3/Al ₂ O3 komposiitoksiidikiht võib tõhusalt blokeerida kloriidioonide läbipääsu, kui leegiaeglustitega polümeerid lagunevad. Elektroonilise ühendusega survevaluvormides peavad Inconel 718 sulamist valmistatud vormid vastu 8 korda kauem kui DC53 vormiteras ning toote pinnal ei ole korrosioonilaike.
2, tehnoloogilised edusammud tavalistes rakendusseadetes
1. Lennundus: struktuuride kopeerimine väga karmides kasutusoludes
PEEK-materjalist droonidele kergeid ühendusi tehes peab vorm taluma 380 kraadist sulamistemperatuuri ja 150 MPa survet. Nendes töötingimustes on traditsioonilisel vormiterasel palju roomamist, kuid koobalt-põhisest kõrgel temperatuuril{4}}sulamist HS-21 valmistatud vormid ei:
Topoloogia disaini parandamisega muutus südamiku seina paksus 12 mm-lt 6 mm-le, mis vähendas kaalu 55%.
Füüsilise aurustamise teel (PVD) valmistatud TiAlN-katte pinna kõvadus on HV3200.
Reaalses tootmises peavad suuruse muutused alla 0,02 mm toimuma 500 000 süstimistsükli jooksul.
2. Uue energiaga sõidukite tööstus: leidke tasakaal pika eluea ja kõrge efektiivsuse vahel
PA{0}}GF30 survevormiga akupaki jahutusveetorude valmistamisel kulub klaaskiud vormil kiirusega 0,03 mm iga tuhande korduse järel. Nikli{4}}põhised kõrgtemperatuursed sulamivormid, mis on valmistatud pulbermetallurgia protsessi abil:
Töökihi kõvadus võib ulatuda HRC58-ni, valmistades gradientfunktsionaalseid materjale (FGM), samal ajal kui maatriks jääb HRC42 juures sitkeks.
Tavalise elektrilahendusega töötlemise asemel kasutage ultra-kõrgsurve veejoaga lõikamist, et muuta õõnsuse pind vähem karedamaks, ulatudes Ra1,6 μm kuni Ra0,4 μm.
Reaalses elus on hallituse kasutusiga pikenenud 80 000 kasutuskorralt 400 000 kasutuskorrani ja tüki maksumus on langenud 65%.
3. Pooljuhtide pakend:-pikaajaline täpsuse tagatis mikromeetri tasemel
Tihvtide vahe QFN-pakendivormides on vaid 0,3 mm, seega peab vormi soojuspaisumistegur (CTE) olema sellele väga lähedane. Nikli-põhine monokristalli kõrgtemperatuurne sulamivorm, mis on valmistatud suunatud tahkumise protsessis:
CTE on langetatud 12 × 10⁻⁶/ kraadini, reguleerides kristallide orientatsiooni ja ühilduvus keraamiliste pakkematerjalidega paraneb 40%.
Laserselektiivse sulatamise (SLM) tehnoloogiaga valmistatud konformne jahutusvee kanal muudab vormi temperatuuri ühtlasemaks, ulatudes ± 15 kraadist ± 3 kraadini.
Reaalses tootmises langes toote kõverusmäär 0,5%-lt 0,15%-le ja saagikuse määr tõusis 99,8%-ni.
3, uued ja täiustatud asjade valmistamise viisid
1. Lisatootmine, mida kasutatakse viisil, mis muudab asju
3D-printimise tehnoloogia lahendab tavapärast kõrget temperatuuri taluvate metallvormidest asjade valmistamise probleemi:
Disain topoloogia optimeerimiseks: Altair OptiStruct tarkvara abil muutsime disaini kergemaks, lõigates teatud lennukimootori laba vormi kaalu 1,2 tonnilt 680 kg-ni ja muutes selle 25% jäigemaks.
Struktuur funktsionaalse gradiendiga: LPBF (laser pulberkihi sulatamine) tehnika loob kõvaduse gradiendi üleminekutsooni vormi töökihi ja aluskihi vahele, et vabaneda pingekontsentratsioonist.
Juhuslik jahutussüsteem: Magicsi tarkvara kasutamine veetee arhitektuuri parandamiseks on muutnud suure kattevormi jahutamise 40% tõhusamaks ja lühendanud tsükliaega 35%.
2. Suur samm edasi pindade tugevdamise tehnoloogias
Leekide pihustamine ülehelikiirusel (HVOF): vormiõõne pind on kaetud WC-12Co-ga, mille kõvadus on kuni HV1400 ja mis on viis korda kulumiskindlam kui alusmaterjal.
Plasma nitriidimine on protsess, mis kasutab plasmat asjade raskemaks muutmiseks. Sügav nitreerimine (0,3 mm) tõstab vormi pinna kõvaduse tasemele HV1100, säilitades samal ajal südamiku sitkuse.
Remont laserkattega: kulunud ala fikseerimiseks kasutatakse Inconel 625 sulamipulbrit ning sidetugevus paranduskihi ja aluspinna vahel on üle 400 MPa.
4, trendid majanduses ja tööstuses
Kõrgetemperatuurilised-sulamist vormid maksavad alguses 3–5 korda rohkem kui tavalised vormid, kuid kogu nende elutsükli kulukasu on suur:
Autotööstuses maksis teatud automudeli kaitseraua vormi jaoks kõrgel temperatuuril{0}}sulami kasutamine iga vormikomplekti kohta 800 000 jüaani rohkem, kuid see säästis 12 miljonit jüaani aastasest tootmiskuludest, kuna tsükliaega lühenes 25% ja tootlikkuse määr tõusis 12%.
Lennunduse valdkonnas: koobalt{0}}põhise sulami kasutamine teatud tüüpi mootoriturbiiniketta sepistamisvormis pikendas vormi eluiga 50 tükilt 300 tükile ja vähendas ühe tüki valmistamise kulusid 78%.
Digitaalne kaksiktehnoloogia on võimaldanud kõrgel{0}}temperatuuriliste sulamivormide hooldustsüklit ette näha ± 50-tunnise täpsusega. Samuti on see suurendanud üldist seadmete efektiivsust (OEE) üle 85%. Kõrge temperatuuriga sulamist valuvormide ülemaailmne turg on 2028. aastaks prognooside kohaselt üle 4,5 miljardi dollari ja aastane kasvumäär on 12,3%. Lisandite valmistamise vormid moodustavad sellest turust enam kui 30%.