Micro Turbine MIM varahlutir

Vörukynning

Kjarnaráð: Metal Injection Molding (MIM) tækni getur framleitt efni sem erfitt er að vinna með öðrum hefðbundnum ferlum í hluta með flóknum byggingum. Þessi eiginleiki gerir hann tilvalinn til að framleiða afkastamikil forþjöppu
Metal Injection Molding (MIM) tækni getur framleitt þau efni sem erfitt er að vinna með öðrum hefðbundnum ferlum í hluta með flóknum byggingum. Þessi eiginleiki gerir hana að tilvalinni aðferð til að framleiða hágæða túrbóhluta. Einstakt Catamold ferli BASF getur hjálpað til við að leysa röð lykilvandamála í þróun MIM hluta túrbóhleðslutækis.

Turbocharger MIM varahlutir
Hjarta túrbóhleðslutækis er túrbína inni í túrbínuhólfinu, knúin áfram af heitu útblásturslofti og þjöppunarhjól á köldu lofthliðinni. Þjöppunarhjól þurfa aðeins að þola lægra hitastig og frammistaða álhjóla getur fullnægt kröfunum. Háhitaútblástursloftið í túrbínuhólfinu krefst notkunar á háhitaþolnu hágæða stáli fyrir hverflan. Hverflum er venjulega framleitt með fjárfestingarsteypuferli. Fræðilega séð er hægt að framleiða hverfla með MIM ferli.
Metal Injection Molding (MIM) tækni hefur verið notuð í túrbóhlutum í langan tíma. Vegna augljósra kosta MIM í efnisvali og hönnunarfrelsi hafa hlutar framleiddir með MIM tækni verið mikið notaðir á undanförnum árum og árangur þeirra hefur verið sannaður í raunverulegri notkun.

Cáskoranir

Þrátt fyrir að MIM tæknin hafi tekið nokkrum framförum er enn mikil vinna við hagræðingu ferla, hlutabyggingu og mótshönnun til að framleiða þá hluta sem eru næstum krefjandi. Þegar of mikið efni safnast fyrir á miðsvæði hverflans getur það valdið fyrirbæri rýrnunarhols. Þetta er vegna rúmmálsrýrnunar sem á sér stað við kælingu. Bæði ferlarnir hafa möguleika á að þessi galli komi fram þegar mótið er fyllt með bráðnu efni (bráðinn málmur í fjárfestingarsteypu, bráðið fóður í MIM). Notkun nútíma hermunatækni er hægt að nota til ítarlegrar greiningar á þessu máli. Til dæmis, nákvæm spá um MIM innspýtingarferla með hjálp viðeigandi hugbúnaðar. Mynd 1 sýnir áhrif túrbó-herma fyllingar á mold. Þessi hluti notar keilulaga hlið þar sem bráðnu hráefni er sprautað inn í hlutann.
Til viðbótar við mold og bræðsluhitastig er hægt að líkja eftir fyllingarferlinu á mjög raunhæfan hátt með því að stilla frekar innspýtingarhraðann (cm3/s). Myndir 1 og 2 sýna ferlið við að fylla túrbínumót yfir tíma. Við uppsett skilyrði er hluturinn fylltur innan 1,1 sek. Litahitagrafið sýnir breytingu bræðslunnar með tímanum meðan á fyllingarferlinu stendur. Blá svæði eru fyrst fyllt út, rauð svæði síðast. Með því að fylgjast með kælingarferli hlutans í moldinni eða eftir að mótun hefur verið tekin úr, er hægt að greina fíngerða ferlið bræðslustorknunar á gallasvæðinu. Storknunarþrýstingur þversniðsmynd af hverflinum eftir kælingu í mótinu í 40 s. Stærra bláa svæðið í miðjunni gefur til kynna að þrýstingurinn hafi verið mjög lágur í lok kælingar, en aðliggjandi svæði hefur storknað efni sem kemur í veg fyrir að frekari bráðnun komist inn. Þess vegna veldur rúmmálsrýrnun á bláa svæðinu vegna kælingar á efninu til rýrnunarhola. Mynd 4 sýnir greinilega þetta vandamál, þar sem tóm eru af völdum óstorkna efnis eftir kælingartímann.

Týnd kjarnatækni

Í Catamold ferlinu, eftir að sprautumótun er lokið, er asetalbindiefnið fljótt fjarlægt úr hlutanum með því að brotna niður í súru umhverfi í afbindingsofni.
Ef kjarni er fyrst sprautað með POM og síðan fóðraður og ofmótaður í kringum kjarnann, er hægt að fá hluta með flóknum holum byggingum þar sem POM kjarninn er fjarlægður við afbindingu.
Þverskurðarmynd sem sýnir hvernig annars solid hluti myndast í hol innréttingu með því að setja inn kjarna í sprautumótunarferlinu. Þegar kjarninn er fjarlægður eftir sprautumótun myndast ákveðin hol uppbygging.
Mynd 6 sýnir umbótaáhrif tapaðrar kjarnatækni á gallasvæði hverflans. Lituðu rendurnar tákna þann tíma sem þarf fyrir hvert svæði að storkna. Hlutarnir í hlutanum nema moldkjarnanum eru fullkomlega storknaðir eftir kælingu í 27s.
Í samanburði við venjulegt MIM ferli getur tapaða kjarnaaðferðin verulega bætt framleiðslu skilvirkni hluta. Þetta er vegna þess að fræðilega er hægt að gera moldkjarnann í hvaða lögun sem er og innri uppbyggingu er hægt að stilla í samræmi við raunverulega stærð og álag hverflans. Á sama tíma getur þessi tækni einnig dregið verulega úr þyngd túrbínu.

Sinterunarferli

Lokaskrefið í málmsprautumótunartækni er sintun, þar sem bindiefnið sem eftir er er fjarlægt og hlutinn minnkar að stærð. Hitastig sintunar er aðeins lægra en bræðslumark málmblöndunnar sem notað er og stærðarbreytingin verður mikil meðan á ferlinu stendur.
Rýrnunareiginleikar MIM hluta eru fyrir áhrifum af lögun myglusvepps, langtíma framleiðslustöðugleika, frávik í framleiðslulotu og vinnsluglugga. Til þess að ná stöðugum rýrnunarhraða þarf framleiðsla á mótum, sérstaklega fyrir hluta með flóknum rúmfræðilegum byggingum, nokkrar umferðir af hagræðingu til að leiðrétta mál. Sumar af þessum víddarbreytingum er erfitt að spá fyrir um fyrirfram og geta myndast við sprautumótun eða sintrun.
Það er ekki erfitt að ímynda sér að við sintunarhitastig allt að 1200 gráður C ~ 1450 gráður C (samkvæmt mismunandi gerðum efna) eru hlutir með flókin lögun auðveldlega aflöguð. Þessa röskun er í mörgum tilfellum hægt að forðast með réttri íhlutahönnun og ferlistýringu.
Hins vegar verður ástandið flóknara þegar veggþykkt, burðarvirki og núningur vegna rýrnunar sameinast og veldur aflögun.
Miklar og ítarlegar grundvallarrannsóknir hafa verið gerðar til þess að hægt sé að spá fyrir um hugsanlega aflögunar- og rýrnunarmun fyrirfram, þannig að hægt sé að útrýma þeim eins og kostur er með viðeigandi breytingu á myglunni.

Líkanagerð af stýrisskírum fyrir forþjöppu

Sýndar eru stýrispinnar túrbóhleðslunnar sem notaður er við hermun á hermingu. Með hjálp hermirhugbúnaðarins er hægt að bera kennsl á þau svæði sem eru mest fyrir aflögun. Hertu líkanið sem Barriere lýsti var notað hér. Í þessu líkani er litið á sýnilega rýrnun MIM hluta sem skrið og lýst í samræmi við eiginleika seigjateygjanlegra efna. Línuritið sýnir rýrnun Catamold 310N efnis með tímanum (hægri mælikvarði) við tvo hitunarhraða (vinstri mælikvarða). Augljóslega leiðir mismunandi hitunarhraði til mismunandi rýrnunar, sem, ásamt öðrum viðbrögðum sem eiga sér stað við sintrun, getur leitt til aflögunar á hlutanum.
Sýndir til vinstri eru krosstengdu stýrispinnar, með línunum sem gefa til kynna hvar þeir voru þegar þeir voru hertir. Samanburðurinn hér til hægri sýnir hlutann fyrir og eftir sintrun, þar sem breytingu á lögun og staðsetningu hlutans sést vel.
Byggt á hertu líkaninu og rýrnunareiginleikum efnisins er hægt að reikna rýrnun hlutans í staðbundna átt. Þess vegna er rýrnunin sem verður við sintrun sýnd. Litahitaspjaldið sýnir greinilega tilhneigingu svæðisins til að minnka og minnka. Miðað við rýrnun meðfram ásstefnunni, þá táknar dökkblái svæðið með mesta rýrnun, og guli hlutinn á umskiptin frá tappinu yfir í stýrisflakkann táknar svæðið með minnstu rýrnunina.
Til samanburðar var einnig hermt eftir sléttu sintunarferli stýrisflans. Niðurstöðurnar sem fengnar eru úr uppgerðinni gera það mögulegt að íhuga og gera viðeigandi ráðstafanir til að koma í veg fyrir anisotropic rýrnun við þróun hlutans.
hrátt efni
Annað kjarnaatriði sem tengist framleiðslu MIM hverfla er framboð á viðeigandi efni. Þessi efni eru nauðsynleg til að þola háan hita allt að 1080 gráður við mikið álag. Helsti kosturinn við MIM er að það getur búið til hluta úr efnum sem erfitt er að vinna með með fjárfestingarsteypu.
Ofurblöndur hafa verið notaðar í MIM tækni síðan 2003 og eru víða þekktar. Við val á forþjöppuhjólaefni er grunnkrafan að hafa mikinn styrk við háan hita. Mynd 11 sýnir brotstyrksgildi mismunandi efna eftir háhitavirkni í 1000 klst.
Vegna framleiðslu á ofurfínu dufti er örbygging MIM ofurblendihluta mjög einsleit, sem er nokkuð frábrugðin nákvæmnissteypuhlutum. Inconel 713 C, ofurblendi sem oft er notað til að búa til túrbóhlutahluta, hefur einnig verið þróað sem MIM efni.
Vegna tiltölulega hás innihalds áls og títans er sintun þessa efnis alls ekki möguleg undir venjulegu hertulofti (vetni, köfnunarefni). Hins vegar kom í ljós að notkun argon sem hlífðargas kemur í veg fyrir oxun þessara þátta við sintun og nær skilvirkri stjórn á rýrnun.
Beinn samanburður á vélrænni styrkleika MIM hluta og fjárfestingarsteypusýni við stofuhita (meðfylgjandi tafla) sannar að Catamold ferli getur fengið framúrskarandi efniseiginleika.

Tekið saman

Markaðurinn fyrir forþjöppu mun halda áfram að sýna mikinn vöxt á næstu árum, ein af ástæðunum er smám saman aukning á notkun forþjöppu fyrir bensínvélar.
Málmsprautumótunartækni hefur reynst ein af áhrifaríku leiðunum til að framleiða flókna hluta fyrir túrbóhleðslutæki, en möguleikar MIM tækninnar í mótun hafa enn ekki verið uppgötvaðir.
Með beitingu sprautumótunar- og sintunarferlishermunartækni er hægt að draga enn frekar úr hagræðingarskrefum vörunnar í hlutaþróunarferlinu. MIM tækni veitir nægilega tryggingu fyrir notkun á háhitaþolnum efnum. Hlutar úr hitaþolnum efnum eins og MIM ofurblendi hafa mjög einsleita örbyggingu og vélrænni eiginleikar þeirra við stofuhita fara jafnvel fram úr fjárfestingarsteypuhlutum.

Uppgötvunarkerfi

Málmsprautumótunarferli