Χαμένο-κερί από κράμα τιτανίου Micro Gear

ο. Σχεδιασμός και κατασκευή καλουπιών: Με βάση τα σχέδια σχεδίασης του μικροσκοπικού εξοπλισμού, δημιουργείται ένα τρισδιάστατο μοντέλο με χρήση λογισμικού-σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) και στη συνέχεια κατασκευάζεται ένα καλούπι υψηλής-ακριβείας μέσω κατεργασίας CNC. Η ακρίβεια διαστάσεων και η ποιότητα της επιφάνειας του καλουπιού επηρεάζουν άμεσα την ποιότητα του κεριού μοντέλου. Για μικροσκοπικά γρανάζια, η διαστασιακή ανοχή του καλουπιού πρέπει να ελέγχεται σε εξαιρετικά μικρό εύρος, όπως ±0,01 mm ή ακόμη μικρότερο.

ο. Επιλογή και επεξεργασία υλικού κεριού: Επιλέγεται κατάλληλο υλικό κεριού. Γενικά, το υλικό κεριού απαιτείται να έχει καλή ρευστότητα, χαμηλή συρρίκνωση και μέτρια αντοχή. Στα κοινά υλικά κεριού περιλαμβάνονται τα υλικά παραφίνης-στεατικού οξέος.

ο. Χύτευση με κερί: Το υλικό κεριού θερμαίνεται και λιώνεται σε κατάλληλη θερμοκρασία για να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες και οι φυσαλίδες αέρα, διασφαλίζοντας την ποιότητα του μοντέλου κεριού.

ο. Χύτευση με έγχυση κεριού: Το λιωμένο κερί εγχέεται στο καλούπι, γεμίζοντας την κοιλότητα του καλουπιού υπό συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Η πίεση και η θερμοκρασία έγχυσης πρέπει να ελέγχονται επακριβώς με βάση τις ιδιότητες του κεριού και τη δομή του καλουπιού. για παράδειγμα, η πίεση έγχυσης μπορεί να είναι μεταξύ 0,2 και 0,5 MPa και η θερμοκρασία μεταξύ 50 και 70 βαθμών. Αφού το κερί κρυώσει και στερεοποιηθεί, το καλούπι ανοίγει και αφαιρείται το κερί. Στη συνέχεια, το μοντέλο κεριού κόβεται, αφαιρώντας γρέζια, φλας και άλλο πλεονάζον υλικό και ελέγχεται η ακρίβεια διαστάσεων και η ποιότητα της επιφάνειας του.

ο. Συναρμολόγηση μονάδας: Μεμονωμένα μοντέλα κεριού συναρμολογούνται στη ράβδο ψεκασμού χρησιμοποιώντας συγκόλληση ή συγκόλληση για να σχηματίσουν μια ενότητα. Ο σχεδιασμός της μονάδας πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη ροή του λιωμένου μετάλλου και την εξαέρωση για να εξασφαλίζεται ομαλή πλήρωση της κοιλότητας κατά τη χύτευση ενώ ταυτόχρονα αποβάλλονται τα αέρια. Το μέγεθος και το σχήμα της ράβδου ψεκασμού πρέπει να είναι ορθολογικά σχεδιασμένα με βάση το μέγεθος και τον αριθμό των μικρο-εργαλείων, ώστε να διασφαλίζεται η ομοιόμορφη παροχή και ροή λιωμένου μετάλλου.

ο. Επικάλυψη: Βυθίστε το συγκρότημα καλουπιού στην επίστρωση, διασφαλίζοντας ότι ένα ομοιόμορφο στρώμα καλύπτει την επιφάνεια του κέρινου μοντέλου. Η επίστρωση αποτελείται συνήθως από πυρίμαχα υλικά (όπως κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου, σκόνη ζιργκόν κ.λπ.) και ένα συνδετικό και οι ιδιότητές του επηρεάζουν άμεσα την ποιότητα του κελύφους. Πρέπει να δίνεται προσοχή όσον αφορά το ιξώδες και το πάχος της επίστρωσης κατά την εφαρμογή. απαιτούνται γενικά πολλαπλές στρώσεις, καθεμία με δυνητικά διαφορετικές συνθέσεις και μεγέθη σωματιδίων για τη δημιουργία στρωμάτων κελύφους με ποικίλες ιδιότητες.

ο. Τρίψιμο: Αμέσως μετά την επίστρωση, βυθίστε το σύνολο του καλουπιού στην άμμο, αφήνοντας την άμμο να προσκολληθεί στην επιφάνεια επικάλυψης. Το μέγεθος των σωματιδίων και το υλικό της άμμου επιλέγονται με βάση τα διαφορετικά στρώματα του κελύφους, που γενικά εξελίσσονται από χονδρόκοκκο σε λεπτό. Το τρίψιμο αυξάνει την αντοχή και τη διαπερατότητα του κελύφους.

ο. Ξήρανση και σκλήρυνση: Μετά από κάθε διαδικασία επίστρωσης και λείανσης, το συγκρότημα καλουπιού πρέπει να στεγνώσει και να σκληρυνθεί για να στερεοποιηθεί το συνδετικό υλικό στην επίστρωση, σχηματίζοντας ένα στιβαρό κέλυφος. Ο χρόνος και οι συνθήκες στεγνώματος και σκλήρυνσης εξαρτώνται από τον τύπο της επίστρωσης και από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία και η υγρασία, που γενικά κυμαίνονται από αρκετές ώρες έως αρκετές ημέρες. o Αποκήρωση: Το προετοιμασμένο κέλυφος του καλουπιού τοποθετείται σε συσκευή αποκήρωσης, όπου η θέρμανση λιώνει το μοντέλο κεριού και του επιτρέπει να ρέει έξω από το κέλυφος. Οι μέθοδοι αποκήρωσης περιλαμβάνουν την αποκήρωση με ζεστό νερό και την αποκήρωση με ατμό. Η θερμοκρασία και ο χρόνος αποκήρωσης πρέπει να ελέγχονται σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του κεριού και τη δομή του κελύφους του καλουπιού για να διασφαλιστεί η πλήρης αφαίρεση του μοντέλου κεριού χωρίς να καταστραφεί το κέλυφος.

o Έψιμο: Το αποκερωμένο κέλυφος καλουπιού τοποθετείται σε φούρνο ψησίματος για ψήσιμο σε υψηλή{{0} θερμοκρασία για να αφαιρεθεί το υπολειπόμενο κερί και η υγρασία, βελτιώνοντας την αντοχή και την ανθεκτικότητα του κελύφους. Η θερμοκρασία ψησίματος είναι γενικά μεταξύ 800-1100 μοίρες και ο χρόνος ψησίματος εξαρτάται από το μέγεθος και το πάχος του κελύφους, συνήθως 1-3 ώρες.

o Τήξη κράματος τιτανίου: Οι κατάλληλες πρώτες ύλες από κράμα τιτανίου επιλέγονται και παρτίδες σύμφωνα με τις απαιτήσεις της σύνθεσης του κράματος. Για την τήξη των πρώτων υλών από κράμα τιτανίου χρησιμοποιούνται επαγωγική τήξη υπό κενό και άλλες μέθοδοι. Κατά τη διαδικασία τήξης, παράμετροι όπως η θερμοκρασία τήξης, ο χρόνος και ο βαθμός κενού πρέπει να ελέγχονται αυστηρά για να διασφαλίζεται η ομοιομορφία και η καθαρότητα της σύνθεσης του κράματος. Η θερμοκρασία τήξης είναι γενικά μεταξύ 1600 και 1800 βαθμών και ο βαθμός κενού πρέπει να φτάσει τους 10-3 - 10-4 Pa.

ο. Έκχυση: Το λιωμένο κράμα τιτανίου χύνεται στο κέλυφος του καλουπιού υπό συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Η υπερβολική θερμοκρασία έκχυσης θα καταστρέψει το κέλυφος του καλουπιού και θα προκαλέσει απώλεια στοιχείων κράματος, ενώ η ανεπαρκής θερμοκρασία θα μειώσει τη ρευστότητα του τηγμένου μετάλλου, επηρεάζοντας την ποιότητα πλήρωσης. Η πίεση και η ταχύτητα έκχυσης πρέπει να ελέγχονται επακριβώς σύμφωνα με τη δομή του κελύφους του καλουπιού και το μέγεθος του μικροεργαλείου για να διασφαλιστεί ότι το λιωμένο μέταλλο μπορεί να γεμίσει ομαλά την κοιλότητα και να σχηματίσει ένα πλήρες μικρογρανάζι.

ο. Αφαίρεση κελύφους: Μετά την έκχυση, αφού το χύτευμα κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου, το κέλυφος του καλουπιού αφαιρείται χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως η μηχανική δόνηση ή η αμμοβολή. Πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να αποφευχθεί η καταστροφή του χυτού κατά τη διαδικασία αφαίρεσης του κελύφους.

ο. Κοπή πύλης: Η χύτευση κόβεται από τη ράβδο ψεκασμού, αφαιρώντας τα περιττά μέρη όπως το σπρέι και το ανυψωτικό. Κατά την κοπή, η επιφάνεια κοπής πρέπει να είναι λεία και καθαρή για να αποφευχθεί η καταστροφή του γραναζιού.

ο. Θερμική επεξεργασία: Τα κομμένα μικρο-εργαλεία υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία για τη βελτίωση της μικροδομής και των ιδιοτήτων τους. Οι συνήθεις διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας περιλαμβάνουν την επεξεργασία διαλύματος και την επεξεργασία γήρανσης. Η θερμοκρασία, ο χρόνος και ο ρυθμός ψύξης της θερμικής επεξεργασίας πρέπει να ελέγχονται επακριβώς σύμφωνα με τη σύνθεση και τις απαιτήσεις απόδοσης του κράματος τιτανίου.

ο. Φινίρισμα: Τα μικρο-γρανάζια φινιρίζονται με χρήση λείανσης, περιτύλιξης και άλλων μεθόδων κατεργασίας για τη βελτίωση της ακρίβειας διαστάσεων και της ποιότητας της επιφάνειας τους. Οι απαιτήσεις ακρίβειας για την κατεργασία φινιρίσματος είναι πολύ υψηλές. Οι ανοχές διαστάσεων μπορούν να ελέγχονται εντός ±0,005 mm και η τραχύτητα της επιφάνειας φτάνει στο Ra{4}} Ra0,8μm.

ο. Επιθεώρηση: Τα τελειωμένα μικρο-εργαλεία υποβάλλονται σε πλήρη επιθεώρηση, συμπεριλαμβανομένης της ακρίβειας διαστάσεων, της ακρίβειας σχήματος, της ποιότητας επιφάνειας, της σκληρότητας και της μεταλλογραφικής δομής. Οι μέθοδοι επιθεώρησης περιλαμβάνουν τη μηχανή μέτρησης συντεταγμένων (CMM), τη μικροσκοπική παρατήρηση και τη δοκιμή σκληρότητας. Μόνο προϊόντα που περνούν από έλεγχο μπορούν να προχωρήσουν στην επόμενη διαδικασία ή να παραδοθούν για χρήση.