Wachsausschmelzguss aus Titanlegierung für Kfz-Kipphebel

1. Formdesign und -herstellung: Basierend auf den Konstruktionszeichnungen des Kfz-Kipphebels wird mithilfe von CAD-Software (Computer Aided Design) ein 3D-Modell der Form erstellt. Anschließend wird die CNC-Bearbeitungstechnologie zur Herstellung der Form eingesetzt. Die Präzision und Oberflächenqualität der Form haben direkten Einfluss auf die Qualität des Wachsmodells; Daher ist eine strenge Kontrolle der Präzision der Formbearbeitung erforderlich.

2. Wachsmodell-Injektion: Das Wachsmaterial wird in einen geschmolzenen Zustand erhitzt, normalerweise auf 60–70 Grad kontrolliert. Anschließend wird mit einer Spritzgussmaschine das geschmolzene Wachsmaterial in den Formhohlraum eingespritzt und dabei über einen bestimmten Zeitraum ein bestimmter Druck aufrechterhalten, damit das Wachsmaterial den gesamten Hohlraum füllen kann. Der Einspritzdruck und die Einspritzzeit müssen entsprechend den Eigenschaften des Wachsmaterials und der Form des Kipphebels angepasst werden, um die Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität des Wachsmodells sicherzustellen.

3. Endbearbeitung des Wachsmodells: Das spritzgegossene Wachsmodell wird aus der Form genommen und seine Oberfläche wird fertiggestellt. Entfernen Sie überschüssige Grate, Grate und andere Defekte und prüfen Sie, ob die Abmessungen und die Form des Wachsmodells den Anforderungen entsprechen. Bei Teilen, die eine hohe Präzision erfordern, kann eine weitere Bearbeitung und Politur erforderlich sein.

4. Wachsmodellbaugruppe: Um die Gusseffizienz zu verbessern, werden in der Regel mehrere Wachsmodelle zu einer Wachsmodellbaugruppe kombiniert. Die Montagemethode muss entsprechend der Form des Kipphebels und den Anforderungen des Gussprozesses entworfen werden, um sicherzustellen, dass der Abstand und die Verbindungsmethode zwischen den Wachsmodellen angemessen sind, um die anschließende Herstellung und den Guss der Schale zu erleichtern.

1. Beschichtung: Tauchen Sie die Wachsmodellbaugruppe in die Beschichtung, um die Oberfläche gleichmäßig zu beschichten. Die Beschichtung besteht in der Regel aus feuerfesten Materialien (z. B. Quarzsand, Korund usw.) und Bindemitteln (z. B. Wasserglas, Kieselsol usw.). Die Dicke und Gleichmäßigkeit der Beschichtung hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Schale; Im Allgemeinen sind mehrere Beschichtungen erforderlich, und nach jeder Beschichtung ist eine Trocknung erforderlich.

2. Sandstreuen: Nach dem Beschichten legen Sie die Wachsmodellbaugruppe in ein Sandstreugerät, um eine Schicht feuerfesten Sandes auf die Oberfläche zu streuen. Die Partikelgröße und das Material des Sandes müssen entsprechend den Anforderungen der feuerfesten Hülle ausgewählt werden. Im Allgemeinen wird Sand mehrfach aufgetragen, von grobem bis feinem Sand, um verschiedene Schichten der Schalenstruktur zu bilden. Der Zweck des Sandauftrags besteht darin, die Festigkeit und Durchlässigkeit der Schale zu erhöhen.

3. Trocknen und Aushärten: Nach der Beschichtung und dem Sandauftrag muss die Hülle einer Trocknungs- und Aushärtungsbehandlung unterzogen werden, damit das Bindemittel chemisch reagieren und die feuerfesten Materialien miteinander verbinden kann, um eine feste Hülle zu bilden. Die Parameter des Trocknungs- und Aushärtungsprozesses (wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Zeit) müssen entsprechend der Art des Bindemittels und der Dicke der Schale angepasst werden. Im Allgemeinen benötigen Schalen mit Kieselsol-Bindemitteln eine längere Trocknungszeit und müssen in einer Umgebung mit relativ niedriger Luftfeuchtigkeit getrocknet werden.

4. Entparaffinieren: Die getrocknete und ausgehärtete Schale wird in ein Entparaffinierungsgerät gegeben, wo das Wachsmodell durch Erhitzen schmilzt und aus der Schale fließt. Es gibt viele Entparaffinierungsmethoden, zu denen üblicherweise Heißwasserentparaffinierung, Dampfentparaffinierung und Mikrowellenentparaffinierung gehören. Beim Entparaffinieren müssen Temperatur und Zeit sorgfältig kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Wachsmodell vollständig geschmolzen und entfernt wird und gleichzeitig eine Beschädigung der Schale vermieden wird.

5. Brennen: Nach dem Entparaffinieren muss die Formschale gebrannt werden, um Restfeuchtigkeit und organische Stoffe zu entfernen und so ihre Festigkeit und Feuerfestigkeit zu verbessern. Die Brenntemperatur und -zeit müssen je nach Material und Struktur der Formschale angepasst werden, im Allgemeinen bei einer hohen Temperatur von 800-1200 Grad über mehrere Stunden. Die gebrannte Formschale sollte eine ausreichende Festigkeit und Durchlässigkeit aufweisen, um dem Ausgießen einer Hochtemperatur-Titanlegierungsflüssigkeit standzuhalten.

1. Schmelzen der Titanlegierung: Das Rohmaterial der Titanlegierung wird in einem Vakuum-Induktionsschmelzofen geschmolzen. Das Rohmaterial der Titanlegierung wird in einen Tiegel gegeben und unter Vakuum in einen geschmolzenen Zustand erhitzt. Während des Schmelzprozesses müssen die Ofentemperatur, das Vakuumniveau und die Schmelzzeit streng kontrolliert werden, um eine gleichmäßige chemische Zusammensetzung der Titanlegierung sicherzustellen und den Gehalt an Verunreinigungen zu reduzieren. Um gleichzeitig chemische Reaktionen zwischen der Titanlegierung und dem Tiegel während des Schmelzvorgangs zu verhindern, werden üblicherweise spezielle Tiegelmaterialien (z. B. Yttriumoxidtiegel) verwendet.

2. Gießen: Die geschmolzene Titanlegierung wird über eine Pfanne in das Angusssystem überführt und dann schnell in den Hohlraum der Formschale gegossen. Der Gießvorgang muss unter einem bestimmten Vakuum oder einer Schutzatmosphäre durchgeführt werden, um zu verhindern, dass die geschmolzene Titanlegierung mit Sauerstoff, Stickstoff usw. in der Luft reagiert, was zu Defekten wie Porosität und Einschlüssen führt. Die Gießtemperatur und -geschwindigkeit müssen entsprechend den Eigenschaften der Titanlegierung und der Form des Kipphebels angepasst werden, um sicherzustellen, dass die geschmolzene Titanlegierung den gesamten Hohlraum ausfüllt und gleichzeitig Fehler wie unvollständige Füllung und Kaltverschlüsse vermieden werden.

1. Schalenentfernung: Nachdem der Titanlegierungsguss abgekühlt und erstarrt ist, wird die Schale mit mechanischen Methoden (z. B. Vibrationssandstrahlen, Sandstrahlen usw.) entfernt. Es muss darauf geachtet werden, dass der Guss beim Entfernen der Schale nicht beschädigt wird.

2. Anschnittschneiden: Das Gussteil wird vom Angusssystem getrennt und überschüssige Anschnitte und Steigrohre werden entfernt. Der geschnittene Angussbereich muss geschliffen und bearbeitet werden, um eine glatte Oberfläche zu erhalten.

3. Wärmebehandlung: Um die mechanischen Eigenschaften des Titanlegierungsgusses zu verbessern, ist normalerweise eine Wärmebehandlung erforderlich. Zu den gängigen Wärmebehandlungsprozessen gehören Glühen, Abschrecken und Anlassen. Um optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen, müssen die Prozessparameter für die Wärmebehandlung basierend auf der Zusammensetzung der Titanlegierung und dem Verwendungszweck des Gussstücks ausgewählt werden.

4. Oberflächenbehandlung: Die Oberflächenbehandlung des Gussstücks umfasst Polieren, Passivieren und Lackieren. Der Zweck der Oberflächenbehandlung besteht darin, die Oberflächenqualität und Korrosionsbeständigkeit des Gussteils zu verbessern und gleichzeitig den optischen Anforderungen des Kipphebels für Kraftfahrzeuge gerecht zu werden.

5. Qualitätsprüfung: Am behandelten Kfz-Kipphebelguss wird eine umfassende Qualitätsprüfung durchgeführt. Zu den Inspektionsinhalten gehören Maßhaltigkeit, Formgenauigkeit, Oberflächenqualität und mechanische Eigenschaften. Zu den häufig verwendeten Prüfmethoden gehören Koordinatenmessgeräte (KMG), metallografische Analysen, Härteprüfungen und Fehlererkennung. Nur Gussteile, die eine strenge Prüfung bestehen, können in die nachfolgenden Montage- und Verwendungsphasen übergehen.

1. Herausforderungsanalyse: Titanlegierungen sind chemisch hochreaktiv und reagieren beim Hochtemperaturschmelzen leicht mit Sauerstoff und Stickstoff in der Luft, wobei sie große Mengen Gas absorbieren. Dies führt zu Fehlern wie Porosität und Einschlüssen im Gussstück und verringert dessen mechanische Eigenschaften und Qualität.

2. Lösung: Nutzen Sie die Vakuum-Induktionsschmelztechnologie, um während des Schmelzens ein hohes Vakuum im Ofen aufrechtzuerhalten und so den Kontakt zwischen der Titanlegierung und Luft zu reduzieren. Verwenden Sie gleichzeitig qualitativ hochwertige-Rohstoffe und kontrollieren Sie streng den Gasgehalt in den Rohmaterialien. Darüber hinaus kann durch die Zugabe geeigneter Mengen an Desoxidations- und Entgasungsmitteln während des Schmelzens der Gasgehalt in der Titanlegierung weiter reduziert werden.

1. Herausforderungsanalyse: Bei hohen Temperaturen reagieren Titanlegierungen chemisch mit dem Formmaterial und bilden eine Grenzflächenreaktionsschicht, die sich auf die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit des Gussstücks auswirkt. Insbesondere bei der Verwendung siliziumhaltiger Formstoffe kann es durch die Reaktion zwischen Titan und Silizium zu Fehlstellen wie Sandanhaftungen und Rissen an der Gussoberfläche kommen.

2. Lösungen: Wählen Sie geeignete Schalenmaterialien und Beschichtungssysteme aus, um chemische Reaktionen zwischen der Schale und der Titanlegierung zu minimieren. Verwenden Sie beispielsweise feuerfeste Materialien wie Zirkonsand und Yttriumoxid als Oberflächenschichtmaterialien der Hülle, da diese Materialien eine gute chemische Kompatibilität mit der Titanlegierung aufweisen. Führen Sie gleichzeitig eine spezielle Behandlung der Schale durch, z. B. die Beschichtung der Schalenoberfläche mit einer Isolierschicht, um einen direkten Kontakt zwischen der Titanlegierung und der Schale zu verhindern.

1. Herausforderungen: Beim Wachsausschmelzguss lässt sich die Maßgenauigkeit der Gussteile aufgrund von Faktoren wie der Schrumpfung des Wachsmodells, der Ausdehnung und Schrumpfung der Schale und der Erstarrungsschrumpfung der Titanlegierung nur schwer kontrollieren. Insbesondere bei komplex geformten Kipphebeln für Kraftfahrzeuge mit hohen Präzisionsanforderungen können Maßabweichungen dazu führen, dass sie nicht ordnungsgemäß zusammengebaut und mit anderen Komponenten verwendet werden können.

2. Lösungen: Reduzieren Sie die Schrumpfungsrate des Wachsmodells durch genaue Steuerung der Parameter des Injektionsprozesses. Wählen Sie während des Schalenherstellungsprozesses rational Schalenmaterialien und Prozessparameter aus, um die Ausdehnung und Schrumpfung der Schale zu steuern. Gleichzeitig wird Computersimulationstechnologie eingesetzt, um den Gießprozess numerisch zu simulieren, die Schrumpfung des Gussstücks vorherzusagen und die Formabmessungen basierend auf den Simulationsergebnissen zu korrigieren. Bei der Bearbeitung des Gussstücks werden hochpräzise Bearbeitungsgeräte und -prozesse eingesetzt, um das Gussstück weiter zu bearbeiten und zu korrigieren und sicherzustellen, dass seine Maßhaltigkeit den Anforderungen entspricht.

1. Herausforderungen: Beim Wachsausschmelzverfahren von Titanlegierungen kommt es aufgrund der schlechten Fließfähigkeit und schnellen Erstarrungsrate von Titanlegierungen leicht zu Defekten wie Porosität, Schrumpfungsporosität und Einschlüssen im Inneren des Gussstücks, die die mechanischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit des Gussstücks beeinträchtigen.

2. Lösungen: Optimieren Sie das Design des Angusssystems, um die Fließfähigkeit und Füllkapazität der geschmolzenen Titanlegierung zu verbessern. Stellen Sie durch eine rationale Einstellung der Position und Größe von Anschnitt und Steigrohr sicher, dass die geschmolzene Titanlegierung den gesamten Hohlraum gleichmäßig füllen kann, und vermeiden Sie Wirbel und Gaseinschlüsse. Verstärken Sie gleichzeitig die Raffinierungs- und Entgasungsbehandlung der Titanlegierung während des Schmelzprozesses, um den Gas- und Einschlussgehalt im Gussstück zu reduzieren. Darüber hinaus werden fortschrittliche Fehlererkennungstechnologien (wie Ultraschallprüfung und Röntgenprüfung) zur Durchführung interner Qualitätsprüfungen an Gussteilen eingesetzt, um eine rechtzeitige Erkennung und Behandlung interner Fehler zu ermöglichen.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Automobilindustrie werden die Leistungsanforderungen an Motoren immer strenger. Hochleistungsmotoren für Kraftfahrzeuge müssen eine höhere Leistungsdichte, einen geringeren Kraftstoffverbrauch und geringere Emissionen aufweisen. Kipphebel für Kraftfahrzeuge, die im Wafergussverfahren aus einer Titanlegierung hergestellt werden, können aufgrund ihrer Vorteile wie geringes Gewicht, hohe Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit die Motorleistung und -zuverlässigkeit effektiv verbessern. Kipphebel aus Titanlegierung werden bereits nach und nach in den Motoren einiger High-End-Automobilmarken eingesetzt, und ihre zukünftigen Anwendungsaussichten sind sehr breit gefächert.

Die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge hat höhere Anforderungen an das Leichtgewicht und die hohe Leistung von Automobilkomponenten gestellt. Obwohl sich das Antriebssystem von New-Energy-Fahrzeugen von dem herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge unterscheidet, bleiben Komponenten wie Kipphebel im Motorventiltrieb unverzichtbar. Wafergegossene Kipphebel aus Titanlegierung können die Anforderungen von New-Energy-Fahrzeugen an leichte und leistungsstarke-Komponenten erfüllen und dabei helfen, die Reichweite und die Gesamtleistung von New-Energy-Fahrzeugen zu verbessern.

Über den Automobilsektor hinaus hat die Technologie des Wachsausschmelzverfahrens aus Titanlegierungen auch einen erheblichen Anwendungswert in der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen. Die Luft- und Raumfahrtindustrie stellt extrem hohe Anforderungen an die Qualität und Leistung von Komponenten. Die hohe Festigkeit, geringe Dichte und gute Korrosionsbeständigkeit von Kipphebeln aus Titanlegierung machen sie ideal für den Einsatz in Flugzeugtriebwerken, Raumfahrzeugen und anderen Geräten. Durch die weitere Optimierung des Wachsausschmelzverfahrens aus Titanlegierungen und die Verbesserung der Qualität und Leistung der Gussteile besteht die Hoffnung, dass die Wachsausschmelzgusstechnologie aus Titanlegierungen für Kipphebel in der Automobilindustrie auf ein breiteres Spektrum von Bereichen ausgeweitet werden kann.