티타늄 합금의 정밀 주조 기술은 무엇입니까?

티타늄 합금은 화학적 활성이 높고 기계 가공성이 낮으며 전통적인 주조 방법을 통해 복잡한 구조 구성 요소를 형성하기가 어렵습니다. 티타늄 합금의 매몰 주조 기술은 이러한 과제를 극복하여 복잡하고 정밀한 티타늄 합금 부품의 주류 성형 방법이 되었으며 다양한 고급 분야에서 티타늄 합금의 광범위한 적용을 촉진했습니다.{1}}

 

이미지 출처 : JC Casting 《티타늄 인베스트먼트 캐스팅 익스프레스란 무엇인가?》

 

대상 부품과 동일한 형태의 왁스 패턴을 제작한 후, 내화물을 코팅하여 몰드 쉘을 형성하는 공정입니다. 다음 단계는 고온- 로스팅을 통해 왁스 패턴을 녹여 제거하고, 특정 환경에서 용융된 티타늄 합금을 금형 쉘에 붓는 것입니다. 그런 다음 냉각, 응고, 쉘 파괴 및 후속 처리를 거쳐 정밀 주조를 얻을 수 있습니다.

 

왁스 패턴 준비

• 첫째, 수치 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 준비 프로세스를 최적화합니다. 왁스 패턴과 몰드 모델은 주조품의 3D 모델에 따라 설계되며 공정 매개변수는 잠재적인 결함을 예측하고 방지하도록 설정됩니다.

 

• 그런 다음 용융된 왁스를 금형에 주입합니다. 냉각 후 초기 왁스 패턴을 꺼냅니다. 표면 결함이 있는 왁스 패턴은 매끄러운 표면과 정확한 치수를 보장하기 위해 필요에 따라 수리, 광택, 세척 및 건조됩니다. 최근에는 왁스 패턴 준비에 적층 가공 기술이 적용되어 금형 개발 주기를 대폭 단축할 뿐만 아니라 복잡한 구조의 왁스 패턴을 빠르게 형성할 수 있습니다.

금형 쉘 준비

• 준비 과정에서 게이팅 시스템을 갖춘 적합한 왁스 패턴을 지르코니아 또는 알루미나{0}} 기반 내화성 슬러리에 반복적으로 담근 후 샌딩 및 건조하여 4~10개 층의 주형 쉘을 형성합니다. 고급-주물에는 구조적 강도를 강화하기 위해 3겹의 특수 주형 쉘이 필요합니다.

 

• 건조 후, 몰드 쉘을 870~980도의 고온에서 구워 왁스와 물을 완전히 제거하고, 몰드 쉘을 세라믹 구조물로 소성합니다. 이 공정은 금형 쉘의 강도, 통기성 및 치수 안정성을 향상시킵니다. 고온 화학 반응으로 인해 발생하는 개재물 및 블로우홀과 같은 주조 결함을 방지하기 위해 금형 쉘 재료는 티타늄 합금의 특성과 엄격하게 일치해야 합니다.

녹고 붓는다

• 티타늄 합금은 고온에서 화학적 활성이 매우 높기 때문에 용융 및 주입은 제한된 압력의 진공 환경이나 아르곤 보호 하에서 수행되어야 합니다. 이는 합금 용융물과 공기, 도가니 또는 주형 껍질 사이의 반응을 방지하여 주물의 순도와 기계적 특성을 보장합니다.

 

• 용융은 진공 유도 또는 플라즈마 아크 용융 기술을 채택합니다. 티타늄 합금 잉곳을 가열하여 완전한 용융 및 균질화를 달성하고 불순물과 가스를 제거합니다.

 

• 타설 작업에는 온도, 속도 및 금형 충전 압력을 정밀하게 제어해야 합니다. 수치 시뮬레이션은 게이팅 시스템을 최적화하고, 금형 충진 결함을 예측 및 방지하며, 합금 용융물로 금형 캐비티를 안정적이고 완전하게 충전하고, 잘못된 작동, ​​수축 캐비티 및 균열과 같은 문제를 방지하는 데 사용됩니다.

 

• 부은 후에는 주물을 2시간 이상 냉각해야 합니다. 제어된 냉각 속도는 내부 응력을 줄이고 변형과 균열을 방지합니다.

치료 후-

• 쉘 파괴 및 구성요소 추출: 금형 쉘은 고압의 물 분사 또는 진동을 통해-파괴됩니다. 주물을 꺼내고 게이팅 시스템을 차단합니다.

 

• 표면 처리: 잔여 껍질과 산화물 스케일은 30-80메시 모래를 사용한 1차 샌드블라스팅을 통해 제거됩니다. 주물을 질산과 불산 혼합용액에 산세하여 두께 5mm 이하의 표면층을 제거합니다. 2차 다단계{5}}샌드블래스팅은 80~250메시 모래를 사용하여 수행한 후 연마하여 설계된 표면 거칠기를 달성합니다. 고급-주물은 코팅 호환성을 향상시키기 위해 추가적인 표면 활성화 처리를 거칩니다.

 

• 성능 개선: 주조품의 적용 요구 사항에 따라 열처리, 열간 등압 성형 및 기타 공정이 적용됩니다. 내부 응력을 제거하고 입자를 미세화하며 강도, 인성 및 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 일부 주물은 내부의 숨겨진 결함을 발견하기 위해 비파괴 검사를 거쳐{2}}작동 신뢰성을 보장합니다.

 

• 높은 성형 정밀도와 탁월한 표면 품질을 제공합니다. 주물의 치수 공차는 ±0.1mm 이내로 제어할 수 있으며, 표면 거칠기는 Ra1.6~6.3μm에 이릅니다. 이는 후속 가공의 양을 크게 줄여 거의-순 모양 성형을 가능하게 하여 제조 비용과 재료 낭비를 줄입니다.

 

• 복잡한 곡면, 벽이 얇은-부품, 작은 구멍 등 기계 가공이 어려운-구조적 구성 요소를 형성하는 데 매우 적합합니다. 용접 및 브레이징과 같은 공정이 주조품의 강도와 무결성에 미치는 부정적인 영향을 방지합니다.

 

Ruihang Group은 주로 정밀 제조용 원자재를 생산합니다. 자세한 내용은 다음 이메일로 문의해 주세요.Sam.Rui@bjrh-titanium.com