Bagian MIM Turbin Mikro

Kirim permintaan

perkenalan produk

Bagian MIM Turbin Mikro
Barang	Bahan	Proses produksi		Suhu Sintering		Cetakan	Kebiasaan
Turbin Mikro	17-4	Cetakan Injeksi Logam		1350-1500 derajat		Untuk disesuaikan	Ya
Komposisi kimia	C: Kurang dari atau sama dengan 0.07 Mn: Kurang dari atau sama dengan 1.00 Si: Kurang dari atau sama dengan 1.00 Kr:15,5~17,5 Ni:3.0~5.0 P: Kurang dari atau sama dengan 0.04 S: Kurang dari atau sama dengan 0.03 Cu:3.0~5.0 Nb ditambah Ta:{{0}}.15~0.45
Bahan yang Tersedia	Baja tahan karat karbon rendah, paduan titanium (Ti, TC4), paduan tembaga, paduan tungsten, paduan keras, paduan suhu tinggi (718, 713)
Menyelesaikan	Akurasi Dimensi		Kepadatan Produk		Perawatan Penampilan			Berat yang Sesuai
Kekasaran 1-5μm	（±{{0}}.1 persen -±0.5 persen ）		92-95 persen		Refleksi Cermin Pemolesan elektrolit			0.03g-400g）
Peralatan mekanis	Kekuatan tarik σb (MPa): berumur 480 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 1310; berusia 550 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 1060; berusia 580 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 1000; berusia 620 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 930 Kekuatan luluh bersyarat σ0.2 (MPa): berumur 480 derajat , Lebih besar dari atau sama dengan 1180; berusia 550 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 1000; berusia 580 derajat , Lebih besar dari atau sama dengan 865; berusia 620 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 725 Pemanjangan δ5 (persen): penuaan pada 480 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 10; penuaan pada 550 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 12; penuaan pada 580 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 13; penuaan pada 620 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 16 Pengurangan area ψ ( persen ): penuaan pada 480 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 40; penuaan pada 550 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 45; penuaan pada 580 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 45; penuaan pada 620 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 50 Kekerasan: larutan padat, Kurang dari atau sama dengan 363HB dan Kurang dari atau sama dengan 38HRC; Penuaan 480 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 375HB dan Lebih besar dari atau sama dengan 40HRC; 550 derajat penuaan, Lebih besar dari atau sama dengan 331HB dan Lebih besar dari atau sama dengan 35HRC; Penuaan 580 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 302HB dan Lebih besar dari atau sama dengan 31HRC; Penuaan 620 derajat, Lebih besar dari atau sama dengan 277HB dan Lebih besar dari atau sama dengan 28HRC

Kiat Inti: Teknologi Pencetakan Injeksi Logam (MIM) dapat membuat bahan yang sulit diproses dengan proses tradisional lainnya menjadi bagian dengan struktur kompleks. Fitur ini membuatnya ideal untuk memproduksi turbocharger berperforma tinggi
Teknologi Metal Injection Moulding (MIM) dapat memproduksi bahan-bahan yang sulit diproses dengan proses tradisional lainnya menjadi bagian-bagian dengan struktur yang kompleks. Karakteristik ini menjadikannya metode yang ideal untuk memproduksi suku cadang turbocharger berperforma tinggi. Proses Catamold unik BASF dapat membantu memecahkan serangkaian masalah utama dalam pengembangan komponen MIM turbocharger.

Suku Cadang MIM Turbocharger
Inti dari turbocharger adalah turbin di dalam ruang turbin, digerakkan oleh aliran gas buang panas, dan roda kompresi di sisi udara dingin. Impeller kompresi hanya perlu menahan suhu yang lebih rendah, dan kinerja impeller aluminium dapat sepenuhnya memenuhi persyaratan. Gas buang suhu tinggi di ruang turbin membutuhkan penggunaan baja tahan suhu tinggi berkualitas tinggi untuk turbin. Turbin biasanya diproduksi dengan proses pengecoran investasi. Secara teori, turbin dapat diproduksi dengan proses MIM.
Teknologi Metal Injection Moulding (MIM) telah digunakan di bagian turbocharger sejak lama. Karena keunggulan MIM yang jelas dalam pemilihan material dan kebebasan desain, suku cadang yang diproduksi dengan teknologi MIM telah digunakan secara luas dalam beberapa tahun terakhir, dan kinerjanya telah dibuktikan dalam penggunaan yang sebenarnya.

Ctantangan

Meskipun teknologi MIM telah membuat beberapa kemajuan, masih banyak pekerjaan dalam pengoptimalan proses, struktur bagian, dan desain cetakan untuk memproduksi bagian-bagian yang hampir menuntut tersebut. Ketika terlalu banyak material terakumulasi di area tengah turbin, dapat menyebabkan fenomena rongga penyusutan. Hal ini disebabkan penyusutan volume yang terjadi selama pendinginan. Kedua proses memiliki potensi cacat ini terjadi ketika cetakan diisi dengan bahan cair (logam cair dalam pengecoran investasi, umpan cair dalam MIM). Penggunaan teknik simulasi modern dapat digunakan untuk analisis rinci masalah ini. Misalnya, prediksi akurat proses pencetakan injeksi MIM dengan bantuan perangkat lunak yang sesuai. Gambar 1 menunjukkan efek pengisian cetakan simulasi turbo. Bagian ini menggunakan gerbang berbentuk kerucut di mana bahan baku cair disuntikkan ke bagian tersebut.
Selain suhu cetakan dan lelehan, proses pengisian cetakan dapat disimulasikan dengan sangat realistis dengan menyesuaikan lebih lanjut kecepatan injeksi (cm3/dtk). Gambar 1 dan 2 menunjukkan proses pengisian cetakan turbin dari waktu ke waktu. Di bawah kondisi yang ditetapkan, bagian diisi dalam 1,1 detik. Grafik suhu warna menunjukkan perubahan lelehan dari waktu ke waktu selama proses pengisian. Area biru diisi terlebih dahulu, area merah terakhir. Dengan mengamati proses pendinginan bagian dalam cetakan atau setelah demoulding, dimungkinkan untuk mendeteksi proses pemadatan leleh yang halus di area cacat. Tampilan penampang tekanan pemadatan turbin setelah pendinginan dalam cetakan selama 40 detik. Area biru yang lebih besar di tengah menunjukkan bahwa tekanan sangat rendah pada akhir pendinginan, sedangkan area yang berdekatan memiliki material yang mengeras, mencegah masuknya lelehan lebih lanjut. Oleh karena itu, penyusutan volume di daerah biru akibat pendinginan material mengakibatkan terciptanya rongga penyusutan. Gambar 4 dengan jelas menunjukkan masalah ini, dimana rongga disebabkan oleh material yang tidak padat setelah waktu pendinginan.

Kehilangan teknologi inti

Dalam proses Catamold, setelah pencetakan injeksi selesai, pengikat asetal dengan cepat dihilangkan dari bagian dengan membusuk di lingkungan asam dalam oven debinding.
Jika inti pertama kali diinjeksi dengan POM dan kemudian diumpankan dan dicetak berlebih di sekitar inti, bagian dengan struktur berongga kompleks dapat diperoleh saat inti POM dilepas selama debinding.
Tampilan penampang yang menunjukkan bagaimana bagian padat dibentuk menjadi interior berongga dengan memasukkan inti selama proses pencetakan injeksi. Saat inti dilepas setelah pencetakan injeksi, struktur berongga tertentu akan terbentuk.
Gambar 6 menunjukkan efek peningkatan teknologi inti yang hilang pada area cacat turbin. Garis-garis berwarna mewakili waktu yang dibutuhkan untuk setiap daerah untuk mengeras. Bagian dari bagian kecuali inti cetakan benar-benar mengeras setelah didinginkan selama 27 detik.
Dibandingkan dengan proses MIM biasa, metode inti yang hilang dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi produksi suku cadang. Ini karena, secara teori, inti cetakan dapat dibuat menjadi bentuk apa pun, dan struktur internal dapat disesuaikan dengan ukuran dan beban turbin yang sebenarnya. Pada saat yang sama, teknologi ini juga dapat sangat mengurangi berat turbin.

Proses sintering

Langkah terakhir dalam teknologi pencetakan injeksi logam adalah sintering, di mana pengikat yang tersisa dihilangkan dan ukuran bagian menyusut. Suhu sintering sedikit lebih rendah dari titik leleh paduan yang digunakan, dan perubahan ukuran akan besar selama proses berlangsung.
Karakteristik penyusutan bagian MIM dipengaruhi oleh bentuk cetakan, stabilitas produksi jangka panjang, variasi kumpulan bahan, dan jendela pemrosesan. Untuk mendapatkan tingkat penyusutan yang stabil, produksi cetakan, terutama untuk bagian dengan struktur geometris yang kompleks, memerlukan beberapa putaran pengoptimalan untuk mengoreksi dimensi. Beberapa dari perubahan dimensi ini sulit diprediksi sebelumnya dan dapat terbentuk selama pencetakan injeksi atau sintering.
Tidak sulit untuk membayangkan bahwa pada suhu sintering setinggi 1200 derajat C ~ 1450 derajat C (menurut jenis bahan yang berbeda), bagian dengan bentuk kompleks mudah berubah bentuk. Distorsi ini dalam banyak kasus dapat dihindari melalui desain komponen dan kontrol proses yang tepat.
Namun, situasinya menjadi lebih rumit ketika ketebalan dinding, konstruksi kantilever, dan gesekan akibat penyusutan digabungkan untuk menyebabkan deformasi.
Banyak penelitian mendasar yang mendalam telah dilakukan untuk dapat memprediksi terlebih dahulu kemungkinan perbedaan deformasi dan penyusutan, sehingga sebanyak mungkin dapat dihilangkan dengan modifikasi cetakan yang tepat.

Pemodelan Baling-Baling Panduan Turbocharger

Ditampilkan adalah baling-baling pemandu turbocharger yang digunakan selama simulasi sintering. Dengan bantuan perangkat lunak simulasi, area yang paling rentan terhadap deformasi dapat diidentifikasi. Model sintering yang dijelaskan oleh Barriere digunakan di sini. Dalam model ini, penyusutan bagian MIM yang terlihat dianggap sebagai mulur dan dijelaskan sesuai dengan karakteristik bahan viskoelastik. Grafik menunjukkan penyusutan material Catamold 310N dari waktu ke waktu (skala kanan) pada dua tingkat pemanasan (skala kiri). Jelas, laju pemanasan yang berbeda menyebabkan penyusutan yang berbeda, yang dikombinasikan dengan reaksi lain yang terjadi selama sintering, dapat menyebabkan deformasi bagian.
Ditampilkan di sebelah kiri adalah baling-baling pemandu yang terhubung silang, dengan garis yang menunjukkan di mana mereka berada saat disinter. Perbandingan di sebelah kanan menunjukkan part sebelum dan sesudah sintering, dimana perubahan bentuk dan posisi part dapat terlihat dengan jelas.
Berdasarkan model sintering dan sifat penyusutan material, penyusutan bagian dalam arah spasial dapat dihitung. Oleh karena itu, penyusutan yang terjadi selama sintering ditampilkan. Plot suhu warna dengan jelas menunjukkan kecenderungan daerah menyusut dan menjadi lebih kecil. Mempertimbangkan penyusutan sepanjang arah aksial, warna biru tua mewakili area dengan tingkat penyusutan terbesar, dan bagian kuning dari transisi dari jurnal ke baling-baling pemandu mewakili area dengan penyusutan paling kecil.
Sebagai perbandingan, proses sintering lay-flat dari guide vane juga disimulasikan. Hasil yang diperoleh dari simulasi memungkinkan untuk mempertimbangkan dan mengambil tindakan yang tepat untuk menghilangkan penyusutan anisotropik selama pengembangan bagian.
bahan baku
Isu inti lain yang terlibat dalam pembuatan turbin MIM adalah ketersediaan bahan yang cocok. Bahan-bahan ini dituntut untuk mampu menahan suhu tinggi hingga 1080 derajat di bawah beban tinggi. Keuntungan utama MIM adalah dapat membuat komponen dari bahan yang sulit dikerjakan dengan mesin pengecoran investasi.
Superalloy telah digunakan dalam teknologi MIM sejak tahun 2003 dan dikenal luas. Dalam pemilihan material impeller turbocharger, persyaratan dasarnya adalah memiliki kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi. Gambar 11 menunjukkan nilai kekuatan retak dari material yang berbeda setelah aksi suhu tinggi selama 1000 jam.
Karena produksi bubuk ultrafine, struktur mikro bagian superalloy MIM sangat seragam, yang sangat berbeda dari bagian cetakan presisi. Inconel 713 C, superalloy yang sering digunakan untuk membuat komponen turbocharger, juga telah dikembangkan sebagai material MIM.
Karena kandungan aluminium dan titanium yang relatif tinggi, sintering bahan ini sama sekali tidak mungkin dilakukan di bawah atmosfer sintering biasa (hidrogen, nitrogen). Namun, ditemukan bahwa penggunaan argon sebagai gas pelindung mencegah oksidasi elemen-elemen ini selama sintering dan mencapai kontrol penyusutan yang efektif.
Perbandingan langsung kekuatan mekanik bagian MIM dan sampel pengecoran investasi pada suhu kamar (tabel terlampir) membuktikan bahwa proses Catamold dapat memperoleh sifat material yang sangat baik.

Meringkaskan

Pasar turbocharger akan terus menunjukkan pertumbuhan yang kuat dalam beberapa tahun mendatang, salah satu alasannya adalah peningkatan aplikasi turbocharger mesin bensin secara bertahap.
Teknologi pencetakan injeksi logam telah terbukti menjadi salah satu cara efektif untuk memproduksi komponen kompleks untuk turbocharger, namun potensi teknologi MIM dalam pencetakan belum ditemukan.
Dengan penerapan teknologi simulasi proses injection molding dan sintering, dimungkinkan untuk lebih mengurangi langkah-langkah optimalisasi produk dalam proses pengembangan bagian. Teknologi MIM memberikan jaminan yang cukup untuk penggunaan material tahan panas tinggi. Bagian yang terbuat dari bahan tahan panas seperti superalloy MIM memiliki struktur mikro yang sangat seragam, dan sifat mekaniknya pada suhu kamar bahkan melampaui bagian pengecoran investasi.

Sistem Deteksi

Proses Pencetakan Injeksi Logam