Kuinka käyttää korkean lämpötilan{0}}seoksia muottien valmistuksessa?

一, korkeiden -lämpötilojen metalliseosten fyysisten ominaisuuksien oikea sovittaminen muotin tarpeisiin
Korkean lämpötilan{0}}lejeeringit ovat raudasta, nikkelistä ja koboltista valmistettuja metalleja, jotka voivat kestää pitkään tilanteissa, joissa lämpötila on korkea ja rasitus on suuri, kuten yli 600 astetta. Kolme ulottuvuutta osoittavat sen tärkeimmät edut:
Nikkeli-pohjaiset korkean lämpötilan-lejeeringit kestävät edelleen yli 600 MPa:n myötörajaa 800 celsiusasteessa, mikä on kolme kertaa vahvempi kuin tavallinen H13-muottiteräs. K403-nikkeli{7}}-pohjaiset metalliseosmuotit voivat kestää titaaniseoksesta valmistettujen aihioiden iskun 1200 asteen kulmassa samalla kun taotaan lentokoneen moottorin turbiinilevyjä. Yhden muotin käyttöikä on parantunut perinteisten materiaalien 200-kertaisesta 1500-kertaiseen.
Lämpöväsymiskestävyys: Korkean -lämpötilojen seokset voivat tuottaa erityisen "itseparantuvan" oksidipinnoitteen muuttamalla 'faasin kokoa ja jakautumista (Ni ∝ (Al, Ti)). Autojen pakosarjan muottivalumuoteissa käytettävissä GH2135-rauta{6}}seosmuoteissa on vain 1/5 pintahalkeamia 5000 lämpösyklin jälkeen kuin 5CrNiMo-teräsmuoteissa.
Korroosionkestävyys: Korkean lämpötilan -seosten pinnalle muodostuva Cr ₂ O3/Al ₂ O3 -komposiittioksidikerros voi tehokkaasti estää kloridi-ionien kulkeutumisen, kun palonestoaineita sisältävät polymeerit hajoavat. Elektroniikkaliitännöissä ruiskumuotteissa Inconel 718 -seoksesta valmistetut muotit kestävät 8 kertaa pidempään kuin DC53-muottiteräs, eikä tuotteen pinnassa ole korroosiopisteitä.
2, Tekninen kehitys yleisissä sovellusasetuksissa
1. Ilmailu: Rakenteiden kopiointi erittäin ankarissa käyttöolosuhteissa
Kun tehdään kevyitä liitoksia droneille PEEK-materiaalista, muotin tulee kestää 380 asteen sulamislämpötila ja 150 MPa ruiskutuspaine. Näissä työolosuhteissa perinteisessä muottiteräksessä on paljon virumista, mutta koboltti-pohjaisesta korkean lämpötilan-seoksesta HS-21 valmistetut muotit eivät:
Topologian suunnittelua parantamalla ytimen seinämän paksuus nousi 12 mm:stä 6 mm:iin, mikä pienensi painoa 55 %.
Fyysisellä höyrypinnoituksella (PVD) valmistetun TiAlN-pinnoitteen pintakovuus on HV3200.
Todellisessa tuotannossa alle 0,02 mm:n kokomuutosten on tapahduttava 500 000 ruiskutusjakson sisällä.
2. Uusi energiaajoneuvoteollisuus: löydä tasapaino pitkän käyttöiän ja korkean hyötysuhteen välillä
Valmistettaessa akkupakkauksen jäähdytysvesiputkia PA66+GF30-puristusmuovauksella, lasikuitu kuluu muotissa 0,03 mm:n nopeudella jokaista tuhatta toistoa kohden. Nikkeli-pohjaiset korkean lämpötilan{5}}seosmuotit, jotka on valmistettu jauhemetallurgiaprosessilla:
Työkerroksen kovuus voi saavuttaa HRC58:n tekemällä gradienttifunktionaalisia materiaaleja (FGM), kun taas matriisi pysyy sitkeänä HRC42:ssa.
Käytä tavanomaisen sähköpurkauskoneistuksen sijaan ultra{0}}korkeapaineista vesisuihkuleikkausta, jotta onkalon pinta ei ole yhtä karkea. Ra1,6 μm:stä Ra0,4 μm:iin.
Tosielämässä muotin käyttöikä on pidentynyt 80 000 käyttökerrasta 400 000 käyttökertaan, ja kappalekohtainen hinta on laskenut 65 %.
3. Puolijohteiden pakkaus: pitkäkestoinen-tarkkuustakuu mikrometritasolla
QFN-pakkausmuottien tappien etäisyys on vain 0,3 mm, joten muotin lämpölaajenemiskertoimen (CTE) on oltava hyvin lähellä sitä. Nikkeli-
CTE lasketaan arvoon 12 × 10-⁶/astetta säätämällä kiteen suuntausta, ja yhteensopivuus keraamisten pakkausmateriaalien kanssa paranee 40 %.
Laserselektiivisellä sulatustekniikalla (SLM) valmistettu konforminen jäähdytysvesikanava tekee muotin lämpötilasta tasaisemman, vaihdellen ± 15 astetta ± 3 asteeseen.
Reaalituotannossa tuotteiden vääntymisaste laski 0,5 %:sta 0,15 %:iin ja tuottoaste nousi 99,8 %:iin.
3, uudet ja parannetut tavat tehdä asioita
1. Additiivinen valmistus, jota käytetään tavoilla, jotka muuttavat asioita
3D-tulostusteknologialla ratkaistaan ​​tavallinen ongelma tehdä asioita metallimuoteista, jotka kestävät korkeita lämpötiloja:
Suunnittelu topologian optimointiin: Altair OptiStruct -ohjelmistolla teimme suunnittelusta kevyemmän, leikkaamalla tietyn lentokoneen moottorin terämuotin painon 1,2 tonnista 680 kiloon ja tehden siitä 25 % jäykemmän.
Rakenne toiminnallisella gradientilla: LPBF-tekniikka (laser pulveripetisulatus) tekee kovuusgradientin siirtymävyöhykkeen muotin työkerroksen ja alustakerroksen välille jännityskeskittymän poistamiseksi.
Satunnainen jäähdytysjärjestelmä: Magics-ohjelmiston käyttäminen vesiväylän arkkitehtuurin parantamiseen on tehnyt suuren kansimuotin jäähdytyksestä 40 % tehokkaampaa ja lyhentänyt kiertoaikaa 35 %.
2. Suuri edistysaskel pintojen vahvistamisen tekniikassa
Liekkien suihkuttaminen yliääninopeudella (HVOF): Muotin ontelon pinta on päällystetty WC-12Co:lla, jonka kovuus on jopa HV1400 ja joka on viisi kertaa kulutusta kestävämpi kuin alustamateriaali.
Plasman nitridointi on prosessi, joka käyttää plasmaa asioiden kovempaan tekemiseen. Syvänitraus (0,3 mm) nostaa muotin pinnan kovuuden HV1100:aan pitäen samalla ytimen sitkeyden samana.
Korjaus laserpäällysteellä: Inconel 625 -seosjauhetta käytetään kuluneen alueen kiinnittämiseen, ja korjauskerroksen ja alustan välinen sidoslujuus on yli 400 MPa.
4, Talouden ja teollisuuden suuntaukset
Korkean lämpötilan-seosmuotit maksavat aluksi 3–5 kertaa enemmän kuin tavalliset muotit, mutta niiden koko elinkaarikustannushyöty on suuri:
Autoteollisuudessa korkean lämpötilan{0}}seoksen käyttö tietyn automallin puskurimuotissa maksoi 800 000 yuania enemmän jokaista muottisarjaa kohden, mutta se säästi 12 miljoonaa yuania vuosittaisissa tuotantokustannuksissa, koska sykliaikaa lyhennettiin 25 % ja tuottoprosentti nousi 12 %.
Ilmailualalla: Koboltti{0}}pohjaisen metalliseoksen käyttö tietyntyyppisen moottorin turbiinilevyn takomuotteessa pidensi muotin käyttöikää 50 kappaleesta 300 kappaleeseen ja pienensi yhden kappaleen valmistuskustannuksia 78 %.
Digitaalinen kaksoistekniikka on mahdollistanut korkean lämpötilan -metalliseosmuottien huoltojakson ennakoimisen ± 50 tunnin tarkkuudella. Se on myös nostanut kokonaistehokkuuden (OEE) yli 85 prosenttiin. Korkean lämpötilan metalliseosmuottien maailmanlaajuisten markkinoiden arvon ennustetaan olevan yli 4,5 miljardia dollaria vuoteen 2028 mennessä, ja niiden vuosikasvu on 12,3 %. Lisäainevalmistusmuotit muodostavat yli 30 % näistä markkinoista.