기어 티타늄 합금 왁스 손실 주조

기어는 기계식 변속기에 없어서는 안될 기본 부품으로 자동차, 항공우주, 공작기계, 로봇 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 자동차 엔진과 변속기에서 기어는 동력을 전달하고 속도를 변경하는 데 사용되며 차량의 정상적인 작동을 보장합니다. 항공우주 분야에서 기어의 높은 정밀도와 신뢰성은 항공기의 제어 및 동력 시스템에 매우 중요합니다.

티타늄 합금은 저밀도, 고강도, 우수한 내식성 및 우수한 생체 적합성과 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 밀도는 강철의 약 절반이지만 고강도 강철과 동등한 강도를 달성할 수 있어 티타늄 합금으로 만든 기어의 무게를 줄이는 동시에 충분한 하중-지지 용량을 보장할 수 있습니다. 항공 엔진 및 우주선과 같이 중량 요구 사항이 엄격한 일부 응용 분야에서 티타늄 합금 기어는 전체 중량을 크게 줄이고 에너지 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 티타늄 합금의 우수한 내식성은 해양, 화학 산업 등 열악한 작업 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있어 부식으로 인한 부품 고장 문제를 줄여줍니다.

인베스트먼트 주조라고도 알려진 로스트 왁스 주조는 정밀 주조 방법입니다. 원리는 먼저 왁스를 사용하여 원하는 기어와 동일한 모양의 왁스 몰드를 만든 다음 왁스 몰드 표면에 내화물을 여러 겹 도포하여 완전한 쉘을 형성하는 것입니다. 그런 다음 쉘을 가열하여 왁스 몰드를 녹이고 흘러 나오도록 하여 쉘 내부에 기어 모양과 일치하는 구멍을 형성합니다. 마지막으로, 녹은 티타늄 합금 액체를 금형 쉘의 공동에 붓고 냉각 및 응고된 후 금형 쉘을 분쇄하여 원하는 기어 주조를 얻습니다. 로스트 왁스 주조는 높은 정밀도, 높은 표면 품질, 복잡한 모양의 부품을 제조할 수 있다는 장점이 있습니다. 왁스 몰드의 세부 사항을 정확하게 복제하여 치수 정확도가 높고 표면 매끄러움이 우수한 기어를 생산하여 후속 처리 작업량을 줄일 수 있습니다. 동시에 내부 구조가 복잡하고 톱니 모양이 불규칙한 일부 기어의 경우 손실된 왁스 주조를 한 번에 형성할 수 있어 기존 가공 방법이 달성하기 어려운 어려움을 피할 수 있습니다.

1. 금형 설계 및 제조: 기어 설계 도면을 기반으로 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어를 사용하여 -금형의 3D 모델링을 수행합니다. 설계 과정에서는 최종 주조품의 품질을 보장하기 위해 기어 크기 정확도, 표면 거칠기, 수축률 등의 요소를 고려해야 합니다. 그런 다음 CNC 가공, 방전 가공 등 첨단 제조 기술을 사용하여 금형을 가공합니다. 금형의 재질은 일반적으로 알루미늄 합금, 강철 등에서 선택되어 충분한 강도와 내마모성을 보장합니다.

2. 왁스 재료의 선택 및 처리: 왁스 손실 주조에 적합한 왁스 재료를 선택하십시오. 일반적으로 사용되는 왁스 재료에는 파라핀 왁스, 스테아르산 등이 포함됩니다. 왁스의 성능은 왁스 몰드의 품질에 직접적인 영향을 미치므로 왁스 재료의 엄격한 품질 관리가 필요합니다. 사용하기 전에 왁스 재료를 녹이고 여과하고 탈기하여 불순물과 가스를 제거하여 왁스 재료의 순도와 유동성을 보장해야 합니다.

3. 왁스성형 : 가공된 왁스재료를 적절한 온도로 가열하여 유동성이 좋아지게 합니다. 그런 다음 주입, 압축 및 기타 방법을 통해 왁스 재료를 금형에 주입하여 금형 캐비티를 채웁니다. 왁스 재료가 식고 굳은 후 몰드를 열고 왁스 몰드를 제거합니다. 왁스 몰드의 치수 정확도와 표면 품질을 보장하려면 왁스 재료의 사출 압력, 온도 및 냉각 속도와 같은 공정 매개변수를 제어해야 합니다.

4. 왁스 패턴 조합: 기어 세트와 같이 여러 개의 왁스 패턴을 전체로 결합해야 하는 일부 상황의 경우 용접, 접착 및 기타 방법을 통해 개별 왁스 패턴을 함께 결합해야 합니다. 조립 공정에서는 후속 쉘 제조 및 주입 공정에서 왁스 몰드 변위 또는 분리 문제를 피하기 위해 왁스 몰드 간의 정확한 상대 위치와 견고한 연결을 보장해야 합니다.

1. 코팅 준비: 쉘 코팅은 일반적으로 내화 재료, 바인더, 첨가제 등으로 구성됩니다. 일반적인 내화 재료에는 규사, 지르코늄 모래 등이 포함되며 바인더에는 실리카 졸, 물유리 등이 포함됩니다. 다양한 공정 요구 사항 및 주조 품질 요구 사항에 따라 적합한 코팅을 준비합니다. 준비 과정에서 코팅 효과와 쉘의 품질을 보장하기 위해 코팅의 점도 및 밀도와 같은 성능 지표와 다양한 구성 요소의 비율을 엄격하게 제어해야 합니다.

2. 코팅 및 샌딩: 왁스 몰드를 코팅제에 담가서 왁스 몰드의 표면을 고르게 코팅합니다. 그런 다음, 샌딩 장치를 통해 페인트가 코팅된 왁스 몰드의 표면에 내화 모래를 고르게 뿌려 모래 입자가 페인트에 단단히 부착되도록 합니다. 코팅과 샌딩의 수는 일반적으로 여러 겹이며 일반적으로 3~7겹이 필요합니다. 각 층의 코팅 및 샌딩 공정 매개변수는 충분한 강도와 통기성을 갖춘 쉘을 형성하기 위해 다양할 수 있습니다.

3. 건조 및 경화: 코팅 및 샌딩 후 쉘을 건조하고 경화시켜 강도와 안정성을 향상시켜야 합니다. 건조 공정은 일반적으로 건조실에서 이루어지며, 건조 온도, 습도, 환기 조건을 조절하여 껍질 내부의 수분이 점차적으로 증발합니다. 경화 처리는 화학적 또는 가열 방법을 사용하여 바인더에서 화학 반응을 일으키고 내화 재료를 함께 결합하여 견고한 쉘을 형성하는 과정입니다.

4. 탈왁스: 건조되고 굳어진 껍질을 탈랍 장비에 넣고 가열하여 왁스 주형을 녹여 껍질 밖으로 흘러나오게 합니다. 탈랍 방법에는 온수 탈랍, 증기 탈랍, 마이크로파 탈랍 등이 있습니다. 탈랍 과정에서 왁스 몰드가 완전히 녹고 껍질에서 배출되도록 가열 온도와 시간을 제어하는 ​​동시에 과도한 온도로 인해 껍질이 깨지는 것을 방지해야 합니다.

1. 티타늄 합금 용해: 진공 유도 용해(VIM), 진공 소모성 아크 용해(VAR)와 같은 첨단 용해 방법을 사용하여 티타늄 합금 원료를 용해합니다. 용융 공정에서는 티타늄 합금의 화학적 조성의 균일성과 순도를 보장하기 위해 용융 온도, 시간, 진공도와 같은 공정 매개변수를 엄격하게 제어해야 합니다. 동시에, 용융 과정에서 티타늄 합금과 주변 환경 사이의 화학 반응을 방지하고 불순물, 기공 등의 결함을 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다.

2. 타설 시스템 설계: 기어의 모양, 크기, 무게를 고려하여 합리적인 타설 시스템을 설계합니다. 주입 시스템에는 게이트, 라이저, 러너 등이 포함됩니다. 그 기능은 용융된 티타늄 합금 액체를 쉘 캐비티에 원활하고 신속하게 도입하는 동시에 주조물의 충전 및 배기를 보장하는 것입니다. 주입 시스템을 설계할 때, 주입 부족, 보냉, 수축 등의 결함을 방지하기 위해 티타늄 합금의 유동성 및 응고 특성과 같은 요소를 고려해야 합니다.

3. 붓는 과정 제어: 붓기 전에 껍질을 적절한 온도로 예열하여 티타늄 합금 액체와 껍질 사이의 온도 차이를 줄이고 붓는 과정에서 티타늄 합금 액체의 급속 냉각으로 인한 결함을 방지해야 합니다. 그런 다음, 용융된 티타늄 합금 액체가 주입 시스템을 통해 쉘 캐비티에 부어집니다. 붓는 과정에서, 튀는 것과 산화와 같은 문제를 피하면서 티타늄 합금 액체가 쉘과 캐비티를 채우도록 붓는 속도 및 붓는 온도와 같은 매개변수를 제어하는 ​​것이 필요합니다.

1. 쉘 청소 및 절단: 주조물이 냉각되고 응고된 후 진동 청소, 샌드블라스팅 청소 및 기타 방법을 사용하여 쉘을 제거합니다. 그런 다음 절단 장비를 사용하여 주입 시스템에서 주물을 절단하여 개별 기어 주물을 얻습니다.

2. 열처리: 기어 주물에 열처리를 적용하여 미세 구조와 특성을 개선합니다. 일반적으로 사용되는 열처리 공정에는 어닐링, 담금질, 템퍼링 등이 포함됩니다. 열처리를 통해 기어의 강도, 경도, 인성 및 기타 특성을 향상시켜 다양한 적용 시나리오의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

3. 기계 가공 및 표면 처리: 기어의 설계 요구 사항에 따라 필요한 치수 정확도와 표면 거칠기를 달성하기 위해 주조품에 선삭, 밀링, 연삭 등과 같은 기계 가공이 수행됩니다. 그런 다음 기어에 질화, 니켈 도금, 도장 등의 표면 처리를 실시하여 내마모성, 내식성, 내피로성을 향상시킵니다.

1. 티타늄 합금 원료 검사: 화학 성분 분석, 기계적 성질 테스트, 금속 조직 분석 등 구매한 티타늄 합금 원료를 엄격하게 검사합니다. 티타늄 합금 원료의 화학적 조성이 설계 요구 사항을 충족하고 기계적 특성이 사용 표준을 충족하며 금속 조직 구조가 균일하고 일관되는지 확인합니다.

2. 왁스 및 쉘 재료 검사: 왁스 및 쉘 재료에 대한 품질 검사를 수행하여 순도, 입자 크기, 점도 및 기타 성능 지표를 확인합니다. 왁스의 순도와 유동성은 왁스 몰드의 품질에 직접적인 영향을 미치는 반면, 쉘 재료의 입자 크기와 결합 성능은 쉘의 강도와 통기성에 큰 영향을 미칩니다.

1. 온도 관리 : 왁스 몰드 제작, 쉘 제작, 용해, 주입 등 다양한 공정에서 온도를 엄격하게 관리해야 합니다. 예를 들어, 왁스 몰드 주입 중 온도, 쉘 건조 및 경화 중 온도, 티타늄 합금 용융 및 주입 중 온도. 온도의 변동은 왁스 주형의 성형 품질, 쉘의 강도 및 티타늄 합금의 응고 과정에 영향을 미쳐 주조품의 결함을 유발할 수 있습니다.

2. 시간 제어: 각 프로세스 단계의 시간을 정확하게 제어합니다. 왁스 주형의 냉각 시간, 껍질의 건조 시간, 탈랍 시간, 녹는 시간, 붓는 시간 등과 같은 시간이 과도하거나 부족하면 주물의 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 압력 조절 : 왁스 주입, 코팅 등의 공정 중 압력 조절이 필요합니다. 적절한 압력을 가하면 왁스와 코팅이 금형 캐비티에 균일하게 채워지고 왁스 금형의 표면을 덮어 재료 부족 및 기포와 같은 문제를 피할 수 있습니다.

1. 치수 정확도 테스트: 좌표 측정 장비, 캘리퍼스, 마이크로미터 등과 같은 측정 도구를 사용하여 기어 캐스팅의 치수를 정확하게 측정합니다. 기어의 외경, 내경, 톱니 두께, 톱니 폭 및 기타 치수가 설계 요구 사항을 충족하는지 확인하고 치수 편차가 허용 공차 범위 내에서 제어되어야 합니다.

2. 표면 품질 검사 : 육안 검사, 금속 현미경 관찰, 표면 거칠기 측정 및 기타 방법을 사용하여 기어 주물의 표면 품질을 확인합니다. 주물 표면에 균열, 기공, 모래 구멍, 슬래그 함유물 및 기타 결함이 있는지 확인하고 표면 거칠기가 설계 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.

3. 내부 품질 검사: 초음파 검사(UT), 방사선 사진 검사(RT), 자분 탐상 검사(MT) 등과 같은 비파괴 검사 방법을 사용하여-기어 주물의 내부 품질을 검사합니다. 이러한 방법을 사용하면 주물 내부에 균열, 기공, 헐거움 및 기타 결함이 있는지 여부를 감지하여 주물의 내부 품질이 표준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

4. 기계적 성능 테스트: 인장 테스트, 경도 테스트, 충격 테스트 등과 같은 기어 주물에 대한 기계적 성능 테스트를 수행합니다. 기계적 성능 테스트를 통해 기어의 강도, 경도, 인성 및 기타 성능 지표가 사용 요구 사항을 충족하는지 평가합니다.

1. 항공우주 분야: 특정 항공기 모델의 엔진 변속기 시스템에서 기어 티타늄 합금 로스트 왁스 주조 기술을 사용하여 일련의 복잡한 모양의 기어를 제조했습니다. 이러한 기어는 고정밀, 고강도, 경량이라는 특성을 갖고 있어 부품에 대한 항공기 엔진의 고성능 요구사항을 충족합니다.{2}} 로스트 왁스 주조를 통해 기어의 일체형 성형을 실현하여 부품 수 및 연결 부품 수를 줄이고 변속기 시스템 전체의 신뢰성과 효율성을 향상시켰습니다.

2. 자동차 산업 분야: 한 자동차 제조업체는 고성능 차량의 기어박스에 티타늄 합금 왁스 프리 캐스팅 기어를 적용했습니다.- 이 기어는 내마모성과 피로 저항성이 뛰어나고 높은 토크와 고속 작업 조건을 견딜 수 있습니다.- 티타늄 합금 기어는 기존 강철 기어에 비해 무게를 약 30% 줄여 자동차의 연비와 가속 성능을 향상시켰습니다.

1. 공정 최적화 및 혁신: 기어 티타늄 합금의 왁스 손실 주조 공정을 지속적으로 최적화하여 주조품의 품질과 생산 효율성을 향상시킵니다. 예를 들어, 새로운 유형의 왁스 및 쉘 재료를 연구하고, 용융 및 주조 기술을 개선하고, 보다 발전된 후처리 공정을 개발합니다-. 동시에 신속한 프로토타입 제작과 왁스 손실 주조의 결합과 같은 새로운 왁스 손실 주조 공정을 탐색하여 기어를 신속하게 제조할 수 있습니다.

2. 지능 및 자동화: 기어 티타늄 합금의 왁스 손실 주조 공정에서 지능 및 자동화를 달성하기 위해 인공 지능 및 로봇 공학과 같은 첨단 기술을 도입합니다. 자동화된 장비는 왁스 몰드 제조, 쉘 제조, 용융 및 붓기 과정을 완료하는 데 사용되며 수동 개입을 줄이고 생산 안정성과 일관성을 향상시킵니다. 한편, 실시간 모니터링과 공정 매개변수 최적화를 위해 인공 지능 기술을 활용하면 주조 품질과 수율을 향상시킬 수 있습니다.

3. 다른 기술과의 통합: 기어 티타늄 합금의 왁스 손실 주조 기술과 적층 제조, 복합 재료 및 기타 기술을 결합하여 우수한 성능을 갖춘 기어 제품을 개발합니다. 예를 들어 적층 가공 기술을 사용하여 티타늄 합금 기어 표면에 내마모성 코팅을 준비하거나 티타늄 합금과 복합 재료를 결합하여 고강도와 경량을 겸비한 복합 기어를 제조합니다.

4. 친환경 및 환경 친화적: 기어 티타늄 합금의 왁스 손실 주조 과정에서 환경 보호 및 자원 보존에 주의를 기울여야 합니다. 환경 친화적인 왁스 소재, 코팅, 용융 공정을 채택하여 폐기물 발생과 에너지 소비를 줄입니다. 동시에 주조 과정에서 발생하는 폐기물을 재활용, 재사용하여 지속가능한 발전을 이루고 있습니다.