Turnare cu ceară pierdută-a aliajului de titan Micro Gear

o. Proiectarea și fabricarea matriței: pe baza desenelor de proiectare ale angrenajului miniatural, se creează un model 3D folosind software-ul de proiectare asistată de calculator (CAD), iar apoi se fabrică o matriță de înaltă-precizie prin prelucrare CNC. Precizia dimensională și calitatea suprafeței matriței afectează direct calitatea modelului de ceară. Pentru angrenajele miniaturale, toleranța dimensională a matriței trebuie controlată într-un interval extrem de mic, cum ar fi ± 0,01 mm sau chiar mai mic.

o. Selectarea și tratarea materialului de ceară: este selectat un material de ceară adecvat. În general, este necesar ca materialul de ceară să aibă o fluiditate bună, o contracție scăzută și o rezistență moderată. Materialele de ceară obișnuite includ materiale de ceară cu parafin-acid stearic.

o. Turnare cu ceară: Materialul de ceară este încălzit și topit la o temperatură adecvată pentru a îndepărta impuritățile și bulele de aer, asigurând calitatea modelului de ceară.

o. Turnare prin injecție cu ceară: Ceara topită este injectată în matriță, umplând cavitatea matriței în condiții specifice de presiune și temperatură. Presiunea și temperatura de injecție trebuie controlate cu precizie pe baza proprietăților cerii și a structurii matriței; de exemplu, presiunea de injecție poate fi între 0,2 și 0,5 MPa și temperatura între 50 și 70 de grade. După ce ceara se răcește și se solidifică, matrița este deschisă și modelul din ceară este îndepărtat. Modelul din ceară este apoi tăiat, îndepărtând bavurile, fulgerul și alte materiale în exces, iar acuratețea dimensională și calitatea suprafeței sunt verificate.

o. Asamblarea modulelor: Modelele individuale de ceară sunt asamblate pe bara de colectare prin sudură sau lipire pentru a forma un modul. Designul modulului trebuie să ia în considerare fluxul de metal topit și aerisirea pentru a asigura umplerea lină a cavității în timpul turnării, în timp ce se elimină simultan gazele. Mărimea și forma barei de colectare trebuie să fie proiectate în mod rațional pe baza mărimii și numărului micro-rotarilor de viteză pentru a asigura alimentarea și curgerea uniformă a metalului topit.

o. Acoperire: scufundați ansamblul matriță în acoperire, asigurându-vă că un strat uniform acoperă suprafața modelului de ceară. Acoperirea constă de obicei din materiale refractare (cum ar fi sol de silice, pulbere de zircon etc.) și un liant, iar proprietățile sale afectează direct calitatea învelișului. Trebuie avută grijă la vâscozitatea și grosimea stratului în timpul aplicării; în general, sunt necesare mai multe straturi, fiecare cu compoziții și dimensiuni ale particulelor potențial diferite pentru a crea straturi de înveliș cu proprietăți diferite.

o. Slefuire: Imediat după acoperire, scufundați ansamblul matriță în nisip, permițând nisipului să adere la suprafața acoperirii. Dimensiunea particulelor și materialul nisipului sunt selectate pe baza diferitelor straturi de înveliș, progresând în general de la grosier la fin. Slefuirea crește rezistența și permeabilitatea cochiliei.

o. Uscarea și întărirea: După fiecare proces de acoperire și șlefuire, ansamblul matriței trebuie să fie uscat și întărit pentru a solidifica liantul în acoperire, formând o înveliș robustă. Timpul și condițiile de uscare și întărire depind de tipul de acoperire și de factorii de mediu, cum ar fi temperatura și umiditatea, variind în general de la câteva ore la câteva zile. o Deparafinare: Învelișul de matriță pregătit este plasat într-un dispozitiv de deparafinare, unde încălzirea topește modelul de ceară și îi permite să curgă din înveliș. Metodele de deparafinare includ deparafinarea cu apă fierbinte și deparafinarea cu abur. Temperatura și timpul de deparafinare trebuie controlate în funcție de caracteristicile cerii și de structura carcasei matriței pentru a asigura îndepărtarea completă a modelului de ceară fără a deteriora carcasa.

o Argerea: carcasa matriței deparafinate este plasată într-un cuptor de ardere pentru arderea la temperatură înaltă{0}, pentru a îndepărta ceara reziduală și umezeala, îmbunătățind rezistența și refractaritatea carcasei. Temperatura de ardere este în general între 800-1100 de grade, iar timpul de ardere depinde de dimensiunea și grosimea carcasei, de obicei 1-3 ore.

o Topirea aliajului de titan: Materiile prime adecvate din aliaj de titan sunt selectate și grupate în funcție de cerințele de compoziție a aliajului. Topirea prin inducție în vid și alte metode sunt utilizate pentru a topi materiile prime din aliaj de titan. În timpul procesului de topire, parametri precum temperatura de topire, timpul și gradul de vid trebuie controlați strict pentru a asigura uniformitatea și puritatea compoziției aliajului. Temperatura de topire este în general între 1600 și 1800 de grade, iar gradul de vid trebuie să atingă 10⁻³ - 10⁻⁴ Pa.

o. Turnare: aliajul de titan topit este turnat în carcasa matriței în condiții specifice de temperatură și presiune. Temperatura excesivă de turnare va deteriora carcasa matriței și va cauza pierderea elementelor din aliaj, în timp ce o temperatură insuficientă va reduce fluiditatea metalului topit, afectând calitatea umplerii. Presiunea și viteza de turnare trebuie controlate cu precizie în funcție de structura carcasei matriței și de dimensiunea microangrenajului pentru a se asigura că metalul topit poate umple fără probleme cavitatea și poate forma un micro angrenaj complet.

o. Îndepărtarea carcasei: După turnare, odată ce turnarea s-a răcit la temperatura camerei, carcasa matriței este îndepărtată folosind metode precum vibrația mecanică sau sablare. Trebuie avut grijă pentru a evita deteriorarea turnării în timpul procesului de îndepărtare a carcasei.

o. Tăierea porții: turnarea este tăiată din bara de colectare, îndepărtând părțile în exces, cum ar fi colectorul și colțul. În timpul tăierii, suprafața tăiată trebuie să fie netedă și curată pentru a evita deteriorarea angrenajului.

o. Tratament termic: micro-angrenajele tăiate sunt supuse unui tratament termic pentru a-și îmbunătăți microstructura și proprietățile. Procesele obișnuite de tratare termică includ tratamentul cu soluție și tratamentul îmbătrânirii. Temperatura, timpul și viteza de răcire a tratamentului termic trebuie controlate cu precizie în funcție de compoziția și cerințele de performanță ale aliajului de titan.

o. Finisare: micro-rotul dințat este finisat utilizând șlefuire, lepare și alte metode de prelucrare pentru a le îmbunătăți precizia dimensională și calitatea suprafeței. Cerințele de precizie pentru prelucrarea finisajului sunt foarte mari; toleranțele dimensionale pot fi controlate cu ±0,005 mm, iar rugozitatea suprafeței atinge Ra0.4 - Ra0,8μm.

o. Inspecție: micro-angrenajele finite sunt supuse unei inspecții cuprinzătoare, inclusiv acuratețea dimensională, acuratețea formei, calitatea suprafeței, duritatea și structura metalografică. Metodele de inspecție includ mașina de măsurare în coordonate (CMM), observația microscopică și testarea durității. Numai produsele care trec inspecția pot trece la următorul proces sau pot fi livrate pentru utilizare.