I. Investicijų liejimas: tikslaus formavimo menas. Investicinis liejimas (investicinis liejimas) pasiekia tikslumą formuojant dėl kompozicinės lydžios liejimo medžiagos ir ugniai atsparaus apvalkalo struktūros: 1. Formos paruošimas: vaško -arba dervos- pagrindo forma pagaminta taip, kad būtų panaši į dalį 1:1 masteliu. 2. Korpuso konstrukcija: Refractory. pakartotinai tepamas ant formos paviršiaus, kad susidarytų 10-15 sluoksnių 5–8 mm storio apvalkalo. 3. Išardymas ir apdegimas: formavimo medžiaga pašalinama garais arba karštu aliejumi, o apvalkalas sutvirtinamas aukštoje temperatūroje deginant 900–1050 laipsnių temperatūroje . 4. Apsauga molio dujos: Undertinium arba Undertentium. 1650-1750 laipsnių lydinys įpurškiamas į apvalkalą. Šis procesas gali pasiekti Ra1,6 μm paviršiaus apdailą, CT4-CT5 klasės matmenų tikslumą, o medžiagų panaudojimo greitis padidėja daugiau nei 40%, palyginti su tradiciniu kalimu. Jis ypač tinka sudėtingų konstrukcinių dalių, tokių kaip turbinų mentės ir dirbtinės jungtys, gamybai.
II. „Medžiagų uždraustos zonos“ iššūkiai liejant titano lydinį: Išlydyto titano lydinių cheminis aktyvumas sukelia tris pagrindinius techninius iššūkius: 1. Sąsajų reakcija: Sąsajos difuzija vyksta su įprastomis apvalkalo medžiagomis (tokiomis kaip SiO₂ ir Al₂O₃), sudarydamos trupų sluoksnį {3}. Momentinis 200-300 laipsnių temperatūros skirtumas liejant titaną sukelia apvalkalo įtrūkimus. 3. Užteršimas dujomis: dėl drėgmės ir dujų adsorbcijos iš korpuso atsiranda akytumo defektų liejinyje. Atvejo analizė: Liejant tam tikrą aero-variklio mentę, dėl tradicinio Al₂O₃ apvalkalo liejimo paviršiuje susidarė 0,2 mm storio korpuso sluoksnis, kuriam pašalinti reikalingi penki papildomi apdirbimo procesai, todėl medžiagos nuostolių lygis siekia net 35%.
III. Inovatyvūs proveržiai apvalkalo medžiagų srityje Remdamiesi titano lydinių charakteristikomis, mokslininkai sukūrė trijų tipų specialių apvalkalų medžiagų sistemas: 1. Anglies ugniai atsparių medžiagų sistemai būdinga medžiaga: dirbtinis grafitas (naftos koksas + pikis, deginamas 2800 laipsnių temperatūroje: • 2000 laipsnių žemesnėje temperatūroje • Šiluminio plėtimosi koeficientas tik 2,5×10⁻⁶/ laipsnis • Stiprumas didėja didėjant temperatūrai (pasiekiant 80 MPa prie 1000 laipsnių ) Apribojimai: • Oksidacijos svorio padidėjimo greitis siekia 0,8mg/cm²·h (1000 laipsnių ) • Šilumos laidumas yra net aukštas}mikroracks}(m··{1000 laipsnių) Liejimo paviršiaus tobulinimo sprendimas: naudojant Y₂O3 dangą ant grafito paviršiaus, oksidacijos greitis sumažėja 70 %, o liejimo tinkamumas padidėja iki 92 %. 2. Oksidinės keramikos sistemos medžiagos gradiento dizainas:
Pagrindiniai parametrai:
• Paviršiaus poringumas < 8 %
• Aukštos{0}}temperatūrinės lenkimo stipris > 15 MPa (1600 laipsnių)
• Atsparumas šiluminiam smūgiui (1100 laipsnių vandens aušinimas) > 20 ciklų
Taikymo efektas: liejant tarpinį korpusą tam tikro tipo aero{0}} varikliams, naudojant šią sistemą, liejinio matmenų tikslumas pagerėjo nuo ±0,3 mm iki ±0,1 mm ir 60 % sumažėjo apdirbimo našta. D50=5μm) + itrio zolių sistema, pasiekusi 9 (0–10) cheminio stabilumo lygį. • Užpakalinio sluoksnio sutvirtinimas: Molibdeno tinklelio sutvirtinimo struktūra padidina apvalkalo atsparumą smūgiams 3 kartus. Techniniai proveržiai: • Po kontakto su TC4 titano lydiniu 1700 laipsnių kampu 240 sekundžių, sąsajos reakcijos sluoksnio storis yra<15μm. • The casting surface roughness Ra is <0.8μm, achieving a mirror finish. Typical Application: Casting of artificial acetabular cups in the biomedical field, achieving "near-net-shape forming" without the need for subsequent polishing.
Titano lydinio investicinis liejimas, taip pat žinomas kaip prarasto{0}}vaško liejimo metodas, apima vaško formos sukūrimą, padengimą ugniai atsparia medžiaga, kaitinimą, kad pašalintų vašką, išlydyto titano pilimą, o tada aušinimą, kad būtų gautos didelio-tikslumo titano lydinio dalys. Ši technologija ypač tinka sudėtingų -formų komponentams, kuriems keliami dideli tikslumo reikalavimai, pvz., aviacinių variklių turbinų mentėms ir dirbtinėms jungtims gaminti, todėl žymiai sumažėja medžiagų švaistymas ir vėlesnis apdirbimas.
Pagrindinis proceso srautas:
Formos paruošimas: su vašku arba derva sukurkite detalės formą santykiu 1:1.
Korpuso konstrukcija: Pakartotinai užtepkite ugniai atsparią srutą (pvz., silicio dioksidą su korundo milteliais), kad susidarytumėte 10–15 sluoksnių 5–8 mm storio apvalkalą.
Išardymas ir išdegimas: išimkite vaško formą garais arba karštu aliejumi, tada pakaitinkite korpusą aukštoje 900–1050 laipsnių temperatūroje.
Pilimas: supilkite išlydytą titano lydinį 1650-1750 laipsnių temperatūroje vakuume arba inertinėmis dujomis.
Techniniai pranašumai:
Didelis tikslumas: matmenų tikslumas pasiekia CT4-CT5 lygį, paviršiaus apdaila Ra1,6 μm.
Didelis medžiagų panaudojimas: daugiau nei 40% didesnis nei tradicinis kalimas.
Tinka sudėtingoms dalims: galima išlieti plonasienes, sudėtingas{1}}struktūrines dalis.
Pramonės programos
Orlaiviai: orlaivių variklių komponentai, erdvėlaivių konstrukcinės dalys.
Biomedicina: Dirbtiniai sąnariai, dantų protezai.
Kiti laukai: laivų sraigtai, raketų konstrukcijos dalys ir kt.
Technologiniai iššūkiai ir proveržiai
Iššūkiai: Dėl didelio išlydyto titano reaktyvumo jis linkęs reaguoti su pelėsio apvalkalu, sudarydamas trapų sluoksnį, be to, dėl terminio šoko jis gali įtrūkti arba atsirasti poringumas.
Proveržis: buvo sukurtos naujos medžiagos, tokios kaip molibdeno tinkleliu sustiprinti formų apvalkalai ir oksido keramikos formos apvalkalai (pvz., cirkonio oksidas), pagerinančios liejinių kokybę ir našumą.
Ateities tendencijos
Technologijos vystosi link pigesnių, aukštesnės kokybės ir aplinkai draugiškesnių sprendimų. Naujos medžiagos ir procesų optimizavimas (pvz., skaitmeninis dvynių modeliavimas) yra pagrindinės sritys, o būsimos programos bus dar platesnės.
