I. Hassas Döküm: Hassas Şekillendirme Sanatı. Hassas döküm (hassas döküm), eriyebilir kalıplama malzemesi ve refrakter kabuğun kompozit yapısı aracılığıyla hassas şekillendirme sağlar: 1. Kalıp Hazırlama: Parçayı 1:1 ölçekte benzeyecek şekilde balmumu-bazlı veya reçine{- bazlı bir kalıp yapılır. 2. Kabuk Yapımı: Refrakter bulamaç (silika sol + korindon tozu gibi), 10-15 kabuk katmanı oluşturmak için kalıbın yüzeyine tekrar tekrar uygulanır. 5-8mm. 3. kalınlıkta Kalıptan Çıkarma ve Pişirme: Kalıp malzemesi buhar veya kızgın yağ ile çıkarılır ve kabuk 900-1050 derecede yüksek sıcaklıkta pişirilerek güçlendirilir . 4. Döküm: Vakum veya inert gaz koruması altında, 1650-1750 derecede erimiş titanyum alaşımı kabuk içine enjekte edilir. Bu işlem, Ra1,6μm yüzey kalitesine, CT4-CT5 kalitesinde boyut doğruluğuna ulaşabilir ve malzeme kullanım oranı, geleneksel dövme ile karşılaştırıldığında %40'tan fazla artar. Özellikle türbin kanatları ve yapay bağlantılar gibi karmaşık yapısal parçaların üretimi için uygundur.
II. Titanyum Alaşımlı Dökümde "Malzeme Yasak Bölgesi" Zorlukları: Titanyum alaşımlarının erimiş haldeki kimyasal aktivitesi üç büyük teknik zorluğa yol açar: 1. Arayüz Reaksiyonu: Ara yüzey difüzyonu, yaygın kabuk malzemeleriyle (SiO₂ ve Al₂O₃ gibi) meydana gelir ve -kırılgan bir tabaka. 2. oluşturur. Termal Şok Hasarı: Titanyum sırasında 200-300 derecelik anlık sıcaklık farkı erimiş döküm kabuğun çatlamasına neden olur. 3. Gaz Kirliliği: Nemin ve gazın kabuktan soğurulması dökümde gözeneklilik kusurlarına yol açar. Örnek Olay İncelemesi: Belirli bir uçak-motor kanadının dökümünde, geleneksel Al₂O₃ kabuk, döküm yüzeyinde 0,2 mm kalınlığında bir kasa katmanına neden oldu; bu durum, çıkarılması için beş ek işleme işlemi gerektirdi ve bu da %35'e kadar yüksek bir malzeme kaybı oranıyla sonuçlandı.
III. Kabuk Malzemelerindeki Yenilikçi Atılımlar Araştırmacılar, titanyum alaşımlarının özelliklerine dayanarak üç tip özel kabuk malzemesi sistemi geliştirdiler: 1. Karbonlu Refrakter Malzeme Sistemi Temsili Malzeme: Yapay Grafit (Petrol kok + 2800 derecede kalsine edilmiş zift) Avantajları: • Vakum altında refrakterlik > 2200 derece • Termal genleşme katsayısı yalnızca 2,5×10⁻⁶/ derece • Mukavemet sıcaklıkla artar (ulaşarak) 1000 derecede 80MPa ) Sınırlamalar: • Oksidasyon ağırlık kazanım oranı 0,8 mg/cm²·saat'e (1000 derece) ulaşır • 80W/(m·K) kadar yüksek termal iletkenlik, döküm yüzeyinde kolayca mikro-çatlaklara neden olur İyileştirme Çözümü: Grafit yüzeyinde Y₂O₃ kaplama kullanılması oksidasyon oranını %70 azaltır ve döküm kalifikasyon oranını %70 artırır. %92. 2. Oksit Seramik Sistem Malzemesi Gradyan Tasarımı:
Anahtar Parametreler:
• Yüzey gözenekliliği < %8
• Yüksek-sıcaklıkta bükülme mukavemeti > 15 MPa (1600 derece)
• Termal şok direnci (1100 derece su soğutma) > 20 döngü
Uygulama Etkisi: Belirli bir uçak-motoru türü için bir ara mahfazanın dökümünde, bu sistemin kullanılması, dökümün boyut doğruluğunu ±0,3 mm'den ±0,1 mm'ye artırdı ve işleme payını %60 azalttı. 3. Refrakter Metal Sistemi için Yenilikçi Çözüm: • Üst Kaplama: Tungsten tozu (partikül boyutu D50=5μm) + itriyum sol sistemi kullanarak, kimyasal stabilite düzeyi 9 (0-10). • Arka Katman Takviyesi: Molibden örgü takviye yapısı, kabuğun darbe direncini 3 kat artırır. Teknik Atılımlar: • TC4 titanyum alaşımı 1700 derecede 240 saniye süreyle temas ettirildikten sonra arayüz reaksiyon katmanı kalınlığı şu şekilde olur:<15μm. • The casting surface roughness Ra is <0.8μm, achieving a mirror finish. Typical Application: Casting of artificial acetabular cups in the biomedical field, achieving "near-net-shape forming" without the need for subsequent polishing.
Kayıp-balmumu döküm yöntemi olarak da bilinen titanyum alaşımlı hassas döküm, bir mum kalıbı oluşturmayı, onu refrakter malzemeyle kaplamayı, mumu çıkarmak için ısıtmayı, erimiş titanyumu dökmeyi ve ardından yüksek-hassas titanyum alaşımı parçalar elde etmek için soğutmayı içerir. Bu teknoloji özellikle uçak motorları için türbin kanatları ve yapay eklemler gibi yüksek hassasiyet gerektiren-karmaşık şekilli bileşenlerin yapımı için uygundur ve malzeme israfını ve sonraki işlemeleri önemli ölçüde azaltır.
Temel Süreç Akışı:
Kalıp Hazırlığı: Balmumu veya reçine kullanarak parçanın 1:1 revetman kalıbını oluşturun.
Kabuk Yapısı: 5-8 mm kalınlığında 10-15 katmanlı bir kabuk oluşturmak için revetman kalıbına refrakter bulamacı (korindon tozu ile silika sol gibi) tekrar tekrar uygulayın.
Kalıptan Çıkarma ve Pişirim: Balmumu kalıbını buhar veya sıcak yağ kullanarak çıkarın, ardından kabuğu 900-1050 derece yüksek sıcaklıkta ateşleyin.
Dökme: Vakum veya inert gaz koruması altında 1650-1750 derecede erimiş titanyum alaşımını dökün.
Teknik Avantajlar:
Yüksek Hassasiyet: Boyutsal doğruluk CT4-CT5 seviyesine ulaşır, yüzey kalitesi Ra1.6μm.
Yüksek Malzeme Kullanımı: Geleneksel dövmeye göre %40'ın üzerinde daha fazla.
Karmaşık Parçalara Uygun: İnce-duvarlı, karmaşık-yapılı parçaların dökümünü yapabilir.
Endüstri Uygulamaları
Havacılık: Uçak motor bileşenleri, havacılık yapısal parçaları.
Biyomedikal: Yapay eklemler, diş protezleri.
Diğer Alanlar: Gemi pervaneleri, füze yapı parçaları vb.
Teknolojik Zorluklar ve Atılımlar
Zorluklar: Erimiş titanyumun yüksek reaktivitesi, onu kalıp kabuğuyla reaksiyona girerek kırılgan bir tabaka oluşturmaya eğilimli hale getirir ve ayrıca termal şok nedeniyle çatlayabilir veya gözeneklilik geliştirebilir.
Atılımlar: Dökümlerin kalitesini ve performansını artıran, molibden ağ takviyeli kalıp kabukları ve oksit seramik kalıp kabukları (zirkonyum oksit gibi) gibi yeni malzemeler geliştirildi.
Geleceğin Trendleri
Teknoloji, daha düşük maliyet, daha yüksek kalite ve daha çevre dostu çözümlere doğru gelişiyor. Yeni malzemeler ve süreç optimizasyonu (dijital ikiz simülasyonu gibi) kilit alanlardır ve gelecekteki uygulamalar daha da geniş olacaktır.
