Ανταλλακτικά Micro Turbine MIM

Αποστολή ερώτησής

Εισαγωγή Προϊόντος

Ανταλλακτικά Micro Turbine MIM
Είδος	Υλικό	Διαδικασία παραγωγής		Θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης		Μούχλα	Εθιμο
Micro Turbine	17-4	Χύτευση με έγχυση μετάλλου		1350-1500 βαθμός		Να προσαρμοστεί	Ναί
Χημική σύνθεση	Γ: Μικρότερο ή ίσο με 0.07 Mn: Μικρότερο ή ίσο με 1.00 Si: Μικρότερο ή ίσο με 1.00 Cr: 15,5~17,5 Ni:3.0~5.0 P: Μικρότερο ή ίσο με 0.04 S: Μικρότερο ή ίσο με 0.03 Cu:3.0~5.0 Nb συν Ta:{{0}}.15~0,45
Διαθέσιμα Υλικά	Ανοξείδωτος χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, κράμα τιτανίου (Ti, TC4), κράμα χαλκού, κράμα βολφραμίου, σκληρό κράμα, κράμα υψηλής θερμοκρασίας (718, 713)
Φινίρισμα	Ακρίβεια διαστάσεων		Πυκνότητα προϊόντος		Θεραπεία εμφάνισης			Κατάλληλο Βάρος
Τραχύτητα 1-5μm	(±{{0}},1 τοις εκατό -±0,5 τοις εκατό ）		92-95 τοις εκατό		Αντανάκλαση καθρέφτη Ηλεκτρολυτικό γυάλισμα			0.03g-400g）
Μηχανικές ιδιότητες	Αντοχή σε εφελκυσμό σb (MPa): παλαίωσης σε 480 μοίρες, μεγαλύτερη ή ίση με 1310; ηλικίας σε 550 μοίρες, μεγαλύτερη ή ίση με 1060. ηλικίας σε 580 μοίρες, μεγαλύτερη ή ίση με 1000. ηλικίας σε 620 μοίρες, μεγαλύτερη ή ίση με 930 Ισχύς διαρροής υπό όρους σ0.2 (MPa): παλαιωμένο σε 480 μοίρες , Μεγαλύτερο ή ίσο με 1180; ηλικίας σε 550 μοίρες, μεγαλύτερη ή ίση με 1000. ηλικίας σε 580 μοίρες , Μεγαλύτερο ή ίσο με 865; ηλικίας σε 620 μοίρες, μεγαλύτερη ή ίση με 725 Επιμήκυνση δ5 ( τοις εκατό ): γήρανση σε 480 μοίρες , μεγαλύτερη ή ίση με 10; γήρανση στους 550 βαθμούς, μεγαλύτερη ή ίση με 12. γήρανση στους 580 βαθμούς, μεγαλύτερη ή ίση με 13. γήρανση στους 620 βαθμούς, μεγαλύτερη ή ίση με 16 Μείωση επιφάνειας ψ ( τοις εκατό ): γήρανση στους 480 βαθμούς , Μεγαλύτερη ή ίση με 40; γήρανση στους 550 βαθμούς, μεγαλύτερη από ή ίση με 45. γήρανση στους 580 βαθμούς, μεγαλύτερη ή ίση με 45. γήρανση στους 620 βαθμούς, μεγαλύτερη ή ίση με 50 Σκληρότητα: στερεό διάλυμα, μικρότερο ή ίσο με 363HB και μικρότερο ή ίσο με 38HRC. Γήρανση 480 μοιρών, μεγαλύτερη από ή ίση με 375HB και μεγαλύτερη από ή ίση με 40HRC. Γήρανση 550 μοιρών, μεγαλύτερη από ή ίση με 331 HB και μεγαλύτερη από ή ίση με 35 HRC. Γήρανση 580 μοιρών, μεγαλύτερη από ή ίση με 302HB και μεγαλύτερη από ή ίση με 31HRC. Γήρανση 620 μοιρών, μεγαλύτερη από ή ίση με 277 HB και μεγαλύτερη από ή ίση με 28 HRC

Συμβουλή πυρήνα: Η τεχνολογία Metal Injection Molding (MIM) μπορεί να κατασκευάσει υλικά που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με άλλες παραδοσιακές διαδικασίες σε μέρη με πολύπλοκες δομές. Αυτό το χαρακτηριστικό το καθιστά ιδανικό για την παραγωγή υπερσυμπιεστών υψηλής απόδοσης
Η τεχνολογία Metal Injection Molding (MIM) μπορεί να κατασκευάσει εκείνα τα υλικά που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με άλλες παραδοσιακές διαδικασίες σε μέρη με πολύπλοκες δομές. Αυτό το χαρακτηριστικό το καθιστά ιδανική μέθοδο για την παραγωγή εξαρτημάτων υπερσυμπιεστή υψηλής απόδοσης. Η μοναδική διαδικασία Catamold της BASF μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση μιας σειράς βασικών προβλημάτων στην ανάπτυξη ανταλλακτικών MIM υπερσυμπιεστή.

Ανταλλακτικά υπερσυμπιεστή MIM
Η καρδιά ενός στροβιλοσυμπιεστή είναι ένας στρόβιλος μέσα στο θάλαμο του στροβίλου, που κινείται από τη ροή των καυτών καυσαερίων και ένας τροχός συμπίεσης στην πλευρά του ψυχρού αέρα. Οι πτερωτές συμπίεσης χρειάζονται μόνο να αντέχουν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και η απόδοση των πτερωτών αλουμινίου μπορεί να καλύψει πλήρως τις απαιτήσεις. Τα καυσαέρια υψηλής θερμοκρασίας στο θάλαμο του στροβίλου απαιτεί τη χρήση ανθεκτικού σε υψηλή θερμοκρασία χάλυβα υψηλής ποιότητας για τον στρόβιλο. Ο στρόβιλος παράγεται συνήθως με διαδικασία χύτευσης επενδύσεων. Θεωρητικά, ο στρόβιλος μπορεί να κατασκευαστεί με τη διαδικασία MIM.
Η τεχνολογία Metal Injection Molding (MIM) έχει χρησιμοποιηθεί σε εξαρτήματα στροβιλοσυμπιεστών για μεγάλο χρονικό διάστημα. Λόγω των προφανών πλεονεκτημάτων του MIM στην επιλογή υλικού και την ελευθερία σχεδιασμού, τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται με τεχνολογία MIM έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως τα τελευταία χρόνια και η απόδοσή του έχει αποδειχθεί στην πραγματική χρήση.

Challenges

Αν και η τεχνολογία MIM έχει σημειώσει κάποια πρόοδο, υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας, τη δομή εξαρτημάτων και το σχεδιασμό καλουπιών για την κατασκευή εκείνων των εξαρτημάτων που είναι σχεδόν απαιτητικά. Όταν συσσωρεύεται πολύ υλικό στην κεντρική περιοχή του στροβίλου, μπορεί να προκαλέσει το φαινόμενο της συρρίκνωσης της κοιλότητας. Αυτό οφείλεται στη συρρίκνωση του όγκου που συμβαίνει κατά την ψύξη. Και οι δύο διαδικασίες έχουν τη δυνατότητα να συμβεί αυτό το ελάττωμα όταν το καλούπι γεμίσει με τηγμένο υλικό (λιωμένο μέταλλο στη χύτευση επένδυσης, λιωμένη τροφοδοσία στο MIM). Η χρήση σύγχρονων τεχνικών προσομοίωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λεπτομερή ανάλυση αυτού του ζητήματος. Για παράδειγμα, ακριβής πρόβλεψη των διαδικασιών χύτευσης με έγχυση MIM με τη βοήθεια κατάλληλου λογισμικού. Το Σχήμα 1 δείχνει την επίδραση της πλήρωσης καλουπιού με προσομοίωση turbo. Αυτό το εξάρτημα χρησιμοποιεί μια κωνική πύλη μέσω της οποίας εγχέεται λιωμένη πρώτη ύλη στο εξάρτημα.
Εκτός από τη θερμοκρασία του καλουπιού και του τήγματος, η διαδικασία πλήρωσης του καλουπιού μπορεί να προσομοιωθεί πολύ ρεαλιστικά με περαιτέρω προσαρμογή της ταχύτητας έγχυσης (cm3/s). Τα σχήματα 1 και 2 δείχνουν τη διαδικασία πλήρωσης καλουπιού στροβίλου με την πάροδο του χρόνου. Υπό τις καθορισμένες συνθήκες, το τμήμα γεμίζεται εντός 1,1 δευτερολέπτων. Το γράφημα της θερμοκρασίας χρώματος δείχνει την αλλαγή του τήγματος με την πάροδο του χρόνου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πλήρωσης. Οι μπλε περιοχές γεμίζουν πρώτα, οι κόκκινες περιοχές τελευταία. Παρατηρώντας τη διαδικασία ψύξης του εξαρτήματος στο καλούπι ή μετά το ξεκαλούπωμα, είναι δυνατό να ανιχνευθεί η λεπτή διαδικασία στερεοποίησης τήγματος στην περιοχή του ελαττώματος. Πίεση στερεοποίησης όψη διατομής του στροβίλου μετά από ψύξη στο καλούπι για 40 δευτερόλεπτα. Η μεγαλύτερη μπλε περιοχή στη μέση δείχνει ότι η πίεση ήταν πολύ χαμηλή στο τέλος της ψύξης, ενώ η διπλανή περιοχή έχει στερεοποιημένο υλικό, εμποδίζοντας την περαιτέρω είσοδο του τήγματος. Επομένως, η συρρίκνωση όγκου στην μπλε περιοχή λόγω ψύξης του υλικού έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία κοιλοτήτων συρρίκνωσης. Το Σχήμα 4 δείχνει ξεκάθαρα αυτό το πρόβλημα, όπου τα κενά προκαλούνται από μη στερεοποιημένο υλικό μετά το χρόνο ψύξης.

Χαμένη βασική τεχνολογία

Στη διαδικασία Catamold, μετά την ολοκλήρωση της χύτευσης με έγχυση, το συνδετικό ακετάλης αφαιρείται γρήγορα από το εξάρτημα με αποσύνθεση σε όξινο περιβάλλον σε φούρνο αποσύνδεσης.
Εάν ένας πυρήνας χυτευθεί πρώτα με έγχυση με POM και στη συνέχεια τροφοδοτηθεί και υπερκαλουπωθεί γύρω από τον πυρήνα, μπορούν να ληφθούν μέρη με πολύπλοκες κοίλες δομές καθώς ο πυρήνας POM αφαιρείται κατά την αποσύνδεση.
Μια όψη διατομής που δείχνει πώς ένα κατά τα άλλα συμπαγές τμήμα διαμορφώνεται σε ένα κοίλο εσωτερικό με την εισαγωγή ενός πυρήνα κατά τη διαδικασία χύτευσης με έγχυση. Καθώς ο πυρήνας αφαιρείται μετά τη χύτευση με έγχυση, θα σχηματιστεί μια συγκεκριμένη κοίλη δομή.
Το Σχήμα 6 δείχνει το αποτέλεσμα βελτίωσης της τεχνολογίας του χαμένου πυρήνα στην περιοχή ελαττώματος του στροβίλου. Οι χρωματιστές ρίγες αντιπροσωπεύουν το χρόνο που απαιτείται για να στερεοποιηθεί κάθε περιοχή. Τα μέρη του εξαρτήματος εκτός από τον πυρήνα του καλουπιού στερεοποιούνται πλήρως μετά από ψύξη για 27 δευτερόλεπτα.
Σε σύγκριση με τη συνηθισμένη διαδικασία MIM, η μέθοδος χαμένου πυρήνα μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση παραγωγής των εξαρτημάτων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, θεωρητικά, ο πυρήνας του καλουπιού μπορεί να γίνει σε οποιοδήποτε σχήμα και η εσωτερική δομή μπορεί να ρυθμιστεί ανάλογα με το πραγματικό μέγεθος και το πραγματικό φορτίο του στροβίλου. Ταυτόχρονα, αυτή η τεχνολογία μπορεί επίσης να μειώσει σημαντικά το βάρος της τουρμπίνας.

Διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης

Το τελευταίο βήμα στην τεχνολογία χύτευσης μετάλλων με έγχυση είναι η πυροσυσσωμάτωση, κατά την οποία αφαιρείται το υπόλοιπο συνδετικό υλικό και το τμήμα συρρικνώνεται σε μέγεθος. Η θερμοκρασία της πυροσυσσωμάτωσης είναι ελαφρώς χαμηλότερη από το σημείο τήξης του χρησιμοποιούμενου κράματος και η αλλαγή μεγέθους θα είναι μεγάλη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
Τα χαρακτηριστικά συρρίκνωσης των εξαρτημάτων MIM επηρεάζονται από το σχήμα καλουπιού, τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα παραγωγής, τη διακύμανση παρτίδας υλικού και το παράθυρο επεξεργασίας. Προκειμένου να επιτευχθεί ένας σταθερός ρυθμός συρρίκνωσης, η παραγωγή καλουπιών, ειδικά για μέρη με πολύπλοκες γεωμετρικές δομές, απαιτεί αρκετούς γύρους βελτιστοποίησης για τη διόρθωση των διαστάσεων. Μερικές από αυτές τις αλλαγές διαστάσεων είναι δύσκολο να προβλεφθούν εκ των προτέρων και μπορεί να σχηματιστούν κατά τη χύτευση με έγχυση ή τη σύντηξη.
Δεν είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι σε θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης τόσο υψηλή όσο 1200 βαθμούς C ~ 1450 βαθμούς C (σύμφωνα με διαφορετικούς τύπους υλικών), μέρη με πολύπλοκα σχήματα παραμορφώνονται εύκολα. Αυτή η παραμόρφωση μπορεί σε πολλές περιπτώσεις να αποφευχθεί μέσω του κατάλληλου σχεδιασμού εξαρτημάτων και ελέγχου της διαδικασίας.
Ωστόσο, η κατάσταση γίνεται πιο περίπλοκη όταν το πάχος του τοίχου, η κατασκευή προβόλου και η τριβή λόγω συρρίκνωσης συνδυάζονται για να προκαλέσουν παραμόρφωση.
Έχει γίνει πολλή σε βάθος θεμελιώδης έρευνα προκειμένου να είναι δυνατή η πρόβλεψη εκ των προτέρων πιθανών διαφορών παραμόρφωσης και συρρίκνωσης, ώστε όσο το δυνατόν περισσότερο, να εξαλειφθούν με κατάλληλη τροποποίηση του καλουπιού.

Μοντελοποίηση πτερυγίων οδηγών στροβιλοσυμπιεστών

Εμφανίζονται τα πτερύγια οδήγησης του στροβιλοσυμπιεστή που χρησιμοποιήθηκαν κατά την προσομοίωση πυροσυσσωμάτωσης. Με τη βοήθεια του λογισμικού προσομοίωσης, μπορούν να εντοπιστούν οι περιοχές που είναι πιο επιρρεπείς σε παραμόρφωση. Το μοντέλο πυροσυσσωμάτωσης που περιγράφεται από τον Barriere χρησιμοποιήθηκε εδώ. Σε αυτό το μοντέλο, η ορατή συρρίκνωση των εξαρτημάτων MIM θεωρείται ως ερπυσμός και περιγράφεται σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των ιξωδοελαστικών υλικών. Το γράφημα δείχνει τη συρρίκνωση του υλικού Catamold 310N με την πάροδο του χρόνου (δεξιά κλίμακα) σε δύο ρυθμούς θέρμανσης (αριστερή κλίμακα). Προφανώς, διαφορετικοί ρυθμοί θέρμανσης οδηγούν σε διαφορετική συρρίκνωση, η οποία, σε συνδυασμό με άλλες αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά τη σύντηξη, μπορεί να οδηγήσει σε παραμόρφωση του εξαρτήματος.
Στα αριστερά φαίνονται τα πτερύγια οδηγών με σταυροειδείς δεσμούς, με τις γραμμές να υποδεικνύουν πού ήταν κατά τη σύντηξη. Η σύγκριση στα δεξιά δείχνει το τμήμα πριν και μετά την πυροσυσσωμάτωση, όπου φαίνεται καθαρά η αλλαγή στο σχήμα και τη θέση του εξαρτήματος.
Με βάση το μοντέλο πυροσυσσωμάτωσης και τις ιδιότητες συρρίκνωσης του υλικού, μπορεί να υπολογιστεί η συρρίκνωση του εξαρτήματος στη χωρική κατεύθυνση. Επομένως, εμφανίζεται η συρρίκνωση που συμβαίνει κατά τη σύντηξη. Η γραφική παράσταση της θερμοκρασίας χρώματος δείχνει ξεκάθαρα την τάση των περιοχών να συρρικνώνονται και να μικραίνουν. Λαμβάνοντας υπόψη τη συρρίκνωση κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης, το σκούρο μπλε αντιπροσωπεύει την περιοχή με τον μεγαλύτερο βαθμό συρρίκνωσης και το κίτρινο τμήμα της μετάβασης από το ημερολόγιο στο πτερύγιο οδήγησης αντιπροσωπεύει την περιοχή με τη μικρότερη συρρίκνωση.
Για σύγκριση, προσομοιώθηκε επίσης η διαδικασία lay-flat πυροσυσσωμάτωσης του πτερυγίου οδηγού. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση καθιστούν δυνατή την εξέταση και τη λήψη κατάλληλων μέτρων για την εξάλειψη της ανισότροπης συρρίκνωσης κατά την ανάπτυξη του εξαρτήματος.
πρώτη ύλη
Ένα άλλο βασικό ζήτημα που εμπλέκεται στην κατασκευή στροβίλων MIM είναι η διαθεσιμότητα των κατάλληλων υλικών. Αυτά τα υλικά απαιτείται να είναι σε θέση να αντέχουν υψηλές θερμοκρασίες έως και 1080 βαθμούς κάτω από υψηλά φορτία. Το βασικό πλεονέκτημα του MIM είναι ότι μπορεί να κατασκευάζει εξαρτήματα από υλικά που είναι δύσκολο να κατεργαστούν με επενδυτική χύτευση.
Τα υπερκράματα χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία MIM από το 2003 και είναι ευρέως γνωστά. Στην επιλογή του υλικού της πτερωτής του στροβιλοσυμπιεστή, βασική προϋπόθεση είναι να έχει υψηλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία. Το Σχήμα 11 δείχνει τις τιμές αντοχής σε θραύση διαφορετικών υλικών μετά από δράση σε υψηλή θερμοκρασία για 1000 ώρες.
Λόγω της παραγωγής εξαιρετικά λεπτής σκόνης, η μικροδομή των εξαρτημάτων υπερκράματος MIM είναι πολύ ομοιόμορφη, η οποία είναι αρκετά διαφορετική από αυτή των χυτών εξαρτημάτων ακριβείας. Το Inconel 713 C, ένα υπερκράμα που χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή εξαρτημάτων στροβιλοσυμπιεστών, έχει επίσης αναπτυχθεί ως υλικό MIM.
Λόγω της σχετικά υψηλής περιεκτικότητας σε αλουμίνιο και τιτάνιο, η πυροσυσσωμάτωση αυτού του υλικού δεν είναι καθόλου δυνατή κάτω από τις συνήθεις ατμόσφαιρες πυροσυσσωμάτωσης (υδρογόνο, άζωτο). Ωστόσο, διαπιστώθηκε ότι η χρήση αργού ως προστατευτικού αερίου αποτρέπει την οξείδωση αυτών των στοιχείων κατά τη σύντηξη και επιτυγχάνει αποτελεσματικό έλεγχο της συρρίκνωσης.
Η άμεση σύγκριση της μηχανικής αντοχής των εξαρτημάτων MIM και των δειγμάτων χύτευσης επένδυσης σε θερμοκρασία δωματίου (συνημμένος πίνακας) αποδεικνύει ότι η διαδικασία Catamold μπορεί να αποκτήσει εξαιρετικές ιδιότητες υλικού.

Συνοψίζω

Η αγορά στροβιλοσυμπιεστών θα συνεχίσει να παρουσιάζει ισχυρή ανάπτυξη τα επόμενα χρόνια, ένας από τους λόγους είναι η σταδιακή αύξηση των εφαρμογών στροβιλοσυμπιεστών βενζινοκινητήρων.
Η τεχνολογία χύτευσης με έγχυση μετάλλων έχει αποδειχθεί ένας από τους αποτελεσματικούς τρόπους παραγωγής σύνθετων εξαρτημάτων για στροβιλοσυμπιεστές, αλλά οι δυνατότητες της τεχνολογίας MIM στη χύτευση δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί.
Με την εφαρμογή της τεχνολογίας προσομοίωσης της διαδικασίας χύτευσης με έγχυση και πυροσυσσωμάτωσης, είναι δυνατό να μειωθούν περαιτέρω τα βήματα βελτιστοποίησης του προϊόντος στη διαδικασία ανάπτυξης εξαρτημάτων. Η τεχνολογία MIM παρέχει επαρκή εγγύηση για τη χρήση υλικών υψηλής αντοχής στη θερμότητα. Μέρη κατασκευασμένα από ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά όπως τα υπερκράματα MIM έχουν πολύ ομοιόμορφη μικροδομή και οι μηχανικές τους ιδιότητες σε θερμοκρασία δωματίου ξεπερνούν ακόμη και αυτές των εξαρτημάτων χύτευσης επένδυσης.

Συστήματα Ανίχνευσης

Διαδικασία χύτευσης με έγχυση μετάλλων