Pati Mikwo Turbine MIM

Entwodiksyon pwodwi

Nwayo Ide: Teknoloji MIM (Metal Injection Molding) ka fabrike materyèl ki difisil pou trete ak lòt pwosesis tradisyonèl yo nan pati ki gen estrikti konplèks. Karakteristik sa a fè li ideyal pou pwodwi turbokonpreseur segondè-pèfòmans
Teknoloji MIM (Metal Injection Molding) ka fabrike materyèl sa yo ki difisil pou trete ak lòt pwosesis tradisyonèl yo nan pati ki gen estrikti konplèks. Karakteristik sa a fè li se yon metòd ideyal pou pwodwi segondè-pèfòmans pati turbocharger. Pwosesis inik Catamold BASF a ka ede rezoud yon seri de pwoblèm kle nan devlopman pati MIM turbocharger.

Turbocharger MIM Pati
Kè a nan yon turbokonpreseur se yon turbine andedan chanm nan turbine, kondwi pa koule nan gaz echapman cho, ak yon wou konpresyon sou bò lè frèt. Impellers konpresyon sèlman bezwen kenbe tèt ak pi ba tanperati, ak pèfòmans nan impellers aliminyòm ka konplètman satisfè kondisyon yo. Gaz echapman wo-tanperati nan chanm turbine a mande pou sèvi ak wo-tanperati ki reziste asye-wo kalite pou turbine a. Turbine se anjeneral ki pwodui pa pwosesis Distribisyon envestisman. Nan teyori, turbine ka fabrike pa pwosesis MIM.
Teknoloji piki metal (MIM) te itilize nan pati turbokonpreseur pou yon tan long. Akòz avantaj evidan MIM nan seleksyon materyèl ak libète konsepsyon, pati ki fabrike pa teknoloji MIM yo te lajman itilize nan dènye ane yo, epi pèfòmans li yo te pwouve nan itilizasyon aktyèl la.

Csal

Malgre ke teknoloji MIM te fè kèk pwogrè, toujou gen anpil travay sou optimize pwosesis, estrikti pati ak konsepsyon mwazi pou fabrike pati sa yo ki prèske mande. Lè twòp materyèl akimile nan zòn santral la nan turbine a, li ka lakòz fenomèn nan kavite kontraksyon. Sa a se akòz kontraksyon volim ki fèt pandan refwadisman. Tou de pwosesis yo gen potansyèl pou domaj sa a rive lè mwazi an plen ak materyèl fonn (metal fonn nan depoze envestisman, manje fonn nan MIM). Yo ka itilize teknik simulation modèn pou analiz detaye pwoblèm sa a. Pou egzanp, prediksyon egzat nan pwosesis bòdi piki MIM avèk èd nan lojisyèl ki apwopriye yo. Figi 1 montre efè turbo simulation ranpli mwazi. Pati sa a sèvi ak yon pòtay konik nan ki materyèl fonn yo enjekte nan pati a.
Anplis de tanperati mwazi ak fonn, pwosesis ranpli mwazi an ka similye anpil reyalistik lè w ajiste vitès piki a (cm3/s). Figi 1 ak 2 montre pwosesis pou ranpli mwazi turbine sou tan. Anba kondisyon yo mete, pati a ranpli nan 1.1s. Grafik tanperati koulè a ​​montre chanjman fizyon an sou tan pandan pwosesis ranpli a. Zòn ble yo ranpli an premye, zòn wouj an dènye. Lè w obsève pwosesis refwadisman pati a nan mwazi an oswa apre demoulding, li posib yo detekte pwosesis la sibtil nan solidifikasyon fonn nan zòn nan domaj. Presyon solidifikasyon kwa-seksyon View nan turbine a apre refwadisman nan mwazi an pou 40 s. Pi gwo zòn ble a nan mitan an endike ke presyon an te trè ba nan fen refwadisman, pandan y ap zòn nan adjasan gen solidifye materyèl, anpeche plis fonn antre nan. Se poutèt sa, kontraksyon an volim nan rejyon an ble akòz refwadisman nan materyèl la rezilta nan kreyasyon an kavite kontraksyon. Figi 4 montre klèman pwoblèm sa a, kote vid yo te koze pa materyèl ki pa solidifye apre tan refwadisman an.

Teknoloji debaz pèdi

Nan pwosesis Catamold la, apre bòdi piki a fini, lyan acetal la byen vit retire nan pati a pa dekonpoze nan yon anviwònman asid nan yon fou debinding.
Si yon nwayo se premye piki modle ak POM ak Lè sa a, manje ak overmolded alantou nwayo a, pati ki gen estrikti kre konplèks yo ka jwenn kòm nwayo a POM retire pandan debinding.
Yon gade kwa-seksyonèl ki montre kouman yon pati ki otreman solid fòme nan yon enteryè kre lè w mete yon nwayo pandan pwosesis bòdi piki a. Kòm yo retire nwayo a apre bòdi piki, yo pral fòme yon estrikti kre espesifik.
Figi 6 montre efè amelyorasyon teknoloji debaz pèdi sou zòn defo turbine a. Bann koulè yo reprezante tan ki nesesè pou chak rejyon solidifye. Pati pyès sa yo eksepte nwayo mwazi yo konplètman solidifye apre refwadisman pou 27s.
Konpare ak pwosesis òdinè MIM la, metòd nwayo pèdi a ka siyifikativman amelyore efikasite pwodiksyon pati yo. Sa a se paske, nan teyori, nwayo mwazi an ka fèt nan nenpòt fòm, epi estrikti entèn la ka ajiste selon gwosè aktyèl la ak chaj turbine a. An menm tan an, teknoloji sa a kapab tou redwi anpil pwa nan turbine a.

Pwosesis SINTERING

Etap final la nan teknoloji bòdi piki metal se SINTERING, pandan ki lyan ki rete a yo retire ak pati nan retresi nan gwosè. Tanperati a nan SINTERING se yon ti kras pi ba pase pwen an k ap fonn nan alyaj la itilize, ak chanjman nan gwosè yo pral gwo pandan pwosesis la.
Karakteristik kontraksyon yo nan pati MIM yo afekte pa fòm mwazi, estabilite pwodiksyon alontèm, divèjans pakèt materyèl, ak fenèt pwosesis. Yo nan lòd yo jwenn yon pousantaj kontraksyon ki estab, pwodiksyon an nan mwazi, espesyalman pou pati ki gen estrikti jeyometrik konplèks, mande pou plizyè jij nan optimize korije dimansyon yo. Gen kèk nan chanjman dimansyon sa yo difisil pou predi davans epi yo ka fòme pandan bòdi piki oswa SINTERING.
Li pa difisil imajine ke nan yon tanperati SINTERING ki wo tankou 1200 degre C ~ 1450 degre C (dapre diferan kalite materyèl), pati ki gen fòm konplèks yo fasil defòme. Nan anpil ka, distòsyon sa a ka evite atravè konsepsyon konpozan apwopriye ak kontwòl pwosesis.
Sepandan, sitiyasyon an vin pi konplike lè epesè miray, konstriksyon cantilever, ak friksyon akòz kontraksyon konbine pou lakòz deformation.
Yo te fè anpil rechèch fondamantal apwofondi pou kapab predi alavans posib deformation ak kontraksyon diferans, pou ke otank posib, yo ka elimine pa modifikasyon apwopriye nan mwazi an.

Modélisation de turbocharger gid Vanes

Yo montre vanes gid turbocharger yo itilize pandan simulation SINTERING la. Avèk èd nan lojisyèl an simulation, zòn ki pi fasil pou deformation ka idantifye. Modèl SINTERING ki dekri pa Barriere te itilize isit la. Nan modèl sa a, kontraksyon an vizib nan pati MIM yo konsidere kòm ranpe ak dekri dapre karakteristik sa yo nan materyèl viscoelastic. Graf la montre kontraksyon nan materyèl Catamold 310N sou tan (echèl dwat) nan de pousantaj chofaj (echèl gòch). Li evidan, diferan pousantaj chofaj mennen nan kontraksyon diferan, ki, konbine avèk lòt reyaksyon ki rive pandan SINTERING, ka mennen nan deformation nan pati a.
Yo montre sou bò gòch la vanes gid kwaze yo, ak liy yo ki endike kote yo te lè yo sintered. Konparezon sou bò dwat la montre pati a anvan ak apre sintering, kote chanjman nan fòm ak pozisyon nan pati a ka klèman wè.
Ki baze sou modèl la SINTERING ak pwopriyete yo kontraksyon nan materyèl la, kontraksyon an nan pati a nan direksyon an espasyal ka kalkile. Se poutèt sa, yo montre kontraksyon an ki fèt pandan sintering. Konplo tanperati koulè a ​​montre klèman tandans pou rejyon yo retresi epi vin pi piti. Lè nou konsidere kontraksyon sou direksyon axial la, ble fonse a reprezante zòn ki gen pi gwo degre kontraksyon an, epi pòsyon jòn tranzisyon soti nan jounal la rive nan vane gid la reprezante zòn ki gen mwens kontraksyon an.
Pou konparezon, pwosesis lay-plat SINTERING nan vane gid la te tou simulation. Rezilta yo jwenn nan simulation fè li posib pou konsidere epi pran mezi apwopriye pou elimine kontraksyon anisotropik pandan devlopman pati a.
matyè premyè
Yon lòt pwoblèm debaz ki enplike nan fabrikasyon turbin MIM se disponiblite materyèl apwopriye. Materyèl sa yo oblije kenbe tèt ak tanperati ki wo jiska 1080 degre anba chaj segondè. Avantaj kle nan MIM se ke li ka fè pati nan materyèl ki difisil pou machin pa depoze envestisman.
Superalliaj yo te itilize nan teknoloji MIM depi 2003 epi yo lajman li te ye. Nan seleksyon an nan materyèl turbocharger impeller, yon kondisyon debaz se gen gwo fòs nan tanperati ki wo. Figi 11 montre valè fòs ka zo kase nan diferan materyèl apre aksyon tanperati ki wo pou 1000h.
Akòz pwodiksyon an nan poud ultrafin, mikrostruktur nan pati MIM superalloy trè inifòm, ki se byen diferan de sa yo ki nan pati presizyon jete. Inconel 713 C, yon superalloy souvan itilize pou fè pati turbocharger, te devlope tou kòm yon materyèl MIM.
Akòz kontni an relativman wo nan aliminyòm ak Titàn, SINTERING nan materyèl sa a pa posib nan tout anba atmosfè SINTERING abityèl yo (idwojèn, nitwojèn). Sepandan, li te jwenn ke itilize nan agon kòm yon gaz pwoteksyon anpeche oksidasyon nan eleman sa yo pandan SINTERING ak reyalize kontwòl efikas sou kontraksyon.
Konparezon dirèk nan fòs mekanik pati MIM yo ak echantiyon Distribisyon envestisman nan tanperati chanm (tache tab la) pwouve ke pwosesis Catamold ka jwenn pwopriyete materyèl ekselan.

Rezime

Mache turbocharger la ap kontinye montre gwo kwasans nan kèk ane kap vini yo, youn nan rezon ki fè yo se ogmantasyon gradyèl nan aplikasyon pou turbocharger motè gazolin.
Teknoloji bòdi piki metal te pwouve yo dwe youn nan fason efikas yo pwodwi pati konplèks pou turbokonpreseur, men potansyèl la nan teknoloji MIM nan bòdi poko dekouvri.
Avèk aplikasyon an nan bòdi piki ak teknoloji simulation pwosesis SINTERING, li posib plis diminye etap yo optimize pwodwi nan pwosesis la devlopman pati. Teknoloji MIM bay ase garanti pou itilize materyèl segondè ki reziste chalè. Pati ki fèt ak materyèl ki reziste chalè tankou superalliaj MIM gen yon mikwostrikti trè inifòm, ak pwopriyete mekanik yo nan tanperati chanm nan menm depase sa yo nan pati depoze envestisman.

Sistèm deteksyon

Pwosesis bòdi piki metal