Kako uporabiti-visokotemperaturne zlitine pri izdelavi kalupov?

一, Pravilno ujemanje fizikalnih lastnosti visoko{0}}temperaturnih zlitin s potrebami kalupa
Visoko{0}}temperaturne zlitine so kovine iz železa, niklja in kobalta, ki lahko zdržijo dolgo časa v situacijah z visokimi temperaturami in veliko obremenitvijo, na primer nad 600 stopinj. Tri dimenzije kažejo njegove glavne prednosti:
Visokotemperaturne -zlitine na osnovi niklja lahko še vedno vzdržijo mejo tečenja več kot 600 MPa pri 800 stopinjah Celzija, kar je trikrat močnejše od standardnega kalupnega jekla H13. Kalupi iz zlitine-na osnovi niklja K403 lahko preživijo udarce gredic iz titanove zlitine pri 1200 stopinjah med kovanjem kolutov turbin letalskih motorjev. Življenjska doba posameznega kalupa se je izboljšala z 200-krat pri tradicionalnih materialih na 1500-krat.
Odpornost proti toplotni utrujenosti: visoko{0}}temperaturne zlitine lahko ustvarijo posebno »samo{1}}zdravilno« oksidno prevleko s spreminjanjem velikosti in porazdelitve 'faze (Ni ∝ (Al, Ti)). V kalupih iz zlitin na osnovi železa GH2135, ki se uporabljajo v kalupih za -tlačno litje avtomobilskih izpušnih kolektorjev, je po 5000 termičnih ciklih le 1/5 toliko površinskih razpok kot v kalupih iz jekla 5CrNiMo.
Odpornost proti koroziji: Kompozitna oksidna plast Cr ₂ O3/Al ₂ O3, ki nastane na površini visoko-temperaturnih zlitin, lahko učinkovito blokira prehod kloridnih ionov, ko se inženirski polimeri z zaviralci gorenja razgradijo. V elektronskih povezovalnih brizgalnih kalupih zdržijo kalupi iz zlitine Inconel 718 8-krat dlje kot kalupno jeklo DC53, na površini izdelka pa ni madežev korozije.
2, Tehnološki napredek v običajnih nastavitvah aplikacij
1. Letalstvo: Kopiranje struktur v zelo težkih pogojih delovanja
Pri izdelavi lahkih povezav za drone iz materiala PEEK mora biti kalup sposoben vzdržati temperaturo taline 380 stopinj in tlak vbrizgavanja 150 MPa. V teh delovnih pogojih kaže tradicionalno jeklo za kalupe veliko lezenja, vendar kalupi iz visokotemperaturne-zlitine HS-21 na osnovi kobalta-ne:
Z izboljšanjem zasnove topologije se je debelina stene jedra povečala z 12 mm na 6 mm, kar je zmanjšalo težo za 55 %.
Prevleka TiAlN, narejena s fizičnim naparjevanjem (PVD), ima površinsko trdoto HV3200.
V realni proizvodnji se morajo spremembe velikosti, manjše od 0,02 mm, zgoditi v 500.000 ciklih vbrizgavanja.
2. Industrija novih energetskih vozil: poiščite ravnotežje med dolgo življenjsko dobo in visoko učinkovitostjo
Pri izdelavi cevi za hladilno vodo baterijskega sklopa s kompresijskim oblikovanjem PA66+GF30 se steklena vlakna obrabijo na kalupu s hitrostjo 0,03 mm na vsakih tisoč ponovitev. Kalupi iz-visokotemperaturnih zlitin na osnovi niklja, izdelani s postopkom metalurgije prahu:
Trdota delovne plasti lahko doseže HRC58 z izdelavo gradientnih funkcionalnih materialov (FGM), medtem ko matrika ostane žilava pri HRC42.
Namesto standardne obdelave z električnim praznjenjem uporabite rezanje z ultra-vodnim curkom, da bo površina votline manj groba, od Ra1,6 μm do Ra0,4 μm.
V resničnem življenju se je življenjska doba kalupa povečala z 80.000 uporab na 400.000 uporab, cena na kos pa se je znižala za 65 %.
3. Embalaža za polprevodnike: dolgotrajno-zagotovilo natančnosti na mikrometrski ravni
Razmik zatičev v embalažnih kalupih QFN je samo 0,3 mm, zato mora biti koeficient toplotnega raztezanja (CTE) kalupa zelo blizu temu. Kalup iz visokotemperaturne zlitine-na osnovi monokristalov-niklja, izdelan s postopkom usmerjenega strjevanja:
CTE se zniža na 12 × 10⁻⁶/ stopinjo z uravnavanjem orientacije kristalov, združljivost s keramičnimi embalažnimi materiali pa se poveča za 40 %.
Konformni kanal za hladilno vodo, narejen s tehnologijo laserskega selektivnega taljenja (SLM), naredi temperaturo kalupa bolj enakomerno in se giblje od ± 15 stopinj do ± 3 stopinje.
V realni proizvodnji se je stopnja zvijanja izdelka znižala z 0,5 % na 0,15 %, stopnja izkoristka pa je narasla na 99,8 %.
3, Novi in ​​izboljšani načini izdelave stvari
1. Aditivna proizvodnja, ki se uporablja na načine, ki spreminjajo stvari
Običajno težavo izdelave stvari iz kovinskih kalupov, ki prenesejo visoke temperature, rešuje tehnologija 3D tiskanja:
Zasnova za optimizacijo topologije: S programsko opremo Altair OptiStruct smo zasnovo olajšali, tako da smo zmanjšali težo določenega modela lopatic letalskega motorja z 1,2 tone na 680 kg in ga naredili za 25 % togejšega.
Struktura s funkcionalnim gradientom: tehnika LPBF (lasersko taljenje prahu) ustvari prehodno območje gradienta trdote med delovno plastjo kalupa in plastjo substrata, da se znebi koncentracije napetosti.
Naključni hladilni sistem: uporaba programske opreme Magics za izboljšanje arhitekture vodne poti je omogočila 40 % učinkovitejše hlajenje velikega pokrovnega kalupa in skrajšanje časa cikla za 35 %.
2. Velik korak naprej v tehnologiji za ojačitev površin
Razprševanje plamenov pri nadzvočnih hitrostih (HVOF): Površina kalupne votline je prevlečena z WC-12Co, ki ima trdoto do HV1400 in je petkrat bolj odporen proti obrabi kot material substrata.
Plazemsko nitriranje je postopek, ki uporablja plazmo, da naredi stvari težje. Globoko nitriranje (0,3 mm) dvigne površinsko trdoto kalupa na HV1100, medtem ko vzdržuje žilavost jedra.
Popravilo z lasersko oblogo: prah zlitine Inconel 625 se uporablja za fiksiranje obrabljenega območja, trdnost vezave med plastjo popravila in podlago pa je več kot 400 MPa.
4, Trendi v gospodarstvu in industriji
Kalupi-iz visokotemperaturnih zlitin so sprva stali 3- do 5-krat več kot običajni kalupi, vendar je njihova celotna življenjska doba velika:
V avtomobilski industriji je uporaba visoko{0}}temperaturne zlitine za model odbijača določenega modela avtomobila stala 800.000 juanov več za vsak komplet kalupov, vendar je prihranila 12 milijonov juanov pri letnih proizvodnih stroških, ker se je čas cikla skrajšal za 25 %, stopnja izkoristka pa se je povečala za 12 %.
Na področju letalstva: uporaba zlitine na osnovi kobalta-v matrici za kovanje določenega tipa turbinskega diska motorja je podaljšala življenjsko dobo kalupa s 50 kosov na 300 kosov in znižala stroške izdelave enega kosa za 78 %.
Digitalna dvojna tehnologija je omogočila predvidevanje cikla vzdrževanja visoko{0}}temperaturnih zlitin z natančnostjo ± 50 ur. Povečal je tudi skupno učinkovitost opreme (OEE) na več kot 85 %. Predvideva se, da bo svetovni trg visokotemperaturnih zlitin do leta 2028 vreden več kot 4,5 milijarde USD s skupno letno stopnjo rasti 12,3 %. Kalupi za aditivno proizvodnjo bodo predstavljali več kot 30 % tega trga.