Rura podnosząca ciecz z tytanianu aluminium

Kluczowym elementem odlewu „antygrawitacyjnego” jest ceramiczna rura podnosząca ciecz

 W starożytności opanowaliśmy technologię obróbki cieplnej metali w odlewnictwie – wytapianie metalu do postaci ciekłej, spełniającej określone wymagania, a następnie odlewanie do formy. Po schłodzeniu i zestaleniu, proces czyszczenia ma na celu uzyskanie określonego kształtu, rozmiaru i parametrów. Proces odlewania jest procesem odlewania, takim jak najwcześniejsze odlewanie brązu. Cienkościenne formy odlewnicze stanowią kierunek rozwoju nowoczesnej technologii odlewniczej i podstawę do tworzenia lekkich produktów. Realizacja odlewów cienkościennych ma ogromne znaczenie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, elektronicznym i innych dziedzinach. Rodzaj wypełnienia jest kluczem do technologii produkcji odlewów cienkościennych. Duże, złożone odlewy cienkościenne charakteryzują się szybkim odprowadzaniem ciepła, krótkim czasem krzepnięcia i wysoką odpornością na wypełnienie. Dlatego formowanie odlewów zawsze stanowiło jedną z trudności w przemyśle wytwórczym, a szczególnie trudne jest odlewanie dużych, złożonych, cienkościennych odlewów z nadstopów.

 Odlewy antygrawitacyjne, ze względu na racjonalny rozkład temperatury, płynne wypełnianie i dobrą podatność na skurcz w stanie ciekłym, znalazły szerokie zastosowanie w produkcji wysokiej jakości odlewów ze stopów aluminium i magnezu. Stały się one główną technologią formowania, szczególnie w produkcji dużych, złożonych, cienkościennych elementów wysokiej jakości, stając się niemal niezastąpionym sposobem produkcji. Odlewy można podzielić na odlewy niskociśnieniowe, odlewy różnicowociśnieniowe, odlewy z regulacją ciśnienia oraz odlewy próżniowe.

1. Czym jest odlewanie antygrawitacyjne?

 Antygrawitacja jest częścią grawitacji odczuwanej w codziennym życiu. Zanim przyjrzysz się odlewaniu antygrawitacyjnemu, przyjrzyj się najpierw koncepcji odlewania grawitacyjnego. Odlewnictwo grawitacyjne odnosi się do odlewania ciekłego metalu pod wpływem ziemskiej grawitacji, znanego również jako odlewanie grawitacyjne. Uogólnione odlewanie grawitacyjne obejmuje odlewanie piaskowe, odlewanie metali, odlewanie w stopie, odlewanie kokilowe, odlewanie błotne itp. Wąskie odlewanie grawitacyjne odnosi się głównie do odlewania metali.

Odlewanie antygrawitacyjne (ang. Counter-Gravity Casting, CGC) to proces formowania odlewów opracowany w latach 50. XX wieku, który stanowi zastosowanie zasady Pascala w produkcji odlewów. Jest to metoda polegająca na przezwyciężeniu przez metal w tyglu oporu grawitacyjnego i innych sił wzdłuż rury wznoszącej pod wpływem ciśnienia, co pozwala na uzyskanie odlewu pod ciśnieniem. Charakteryzuje się ona tym, że siła napędowa ciekłego stopu wypełniającego odlew jest przeciwna do kierunku grawitacji, a ciekły stop przepływa w kierunku przeciwnym do grawitacji.

Zasada Pascala

Przenoszenie ciśnienia cieczy

Ciśnienie dodane do zamkniętej cieczy,

S2 15

Możliwość zmiany rozmiaru po obu stronach

ECT FS

Aby przejść, to prawo nazywa się

Dziwne

Zasada Pascala. (P1=P2)

 Zasada Pascala: przenoszenie ciśnienia w cieczy.

 W odlewaniu antygrawitacyjnym ciekły metal jest wypełniany pod wpływem grawitacji i przyłożonej siły napędowej. Zewnętrzna siła napędowa jest dominującą siłą w procesie wypełniania ciekłym metalem, co pozwala mu pokonać własną grawitację, opór wnęki i inne siły zewnętrzne, aby dokończyć proces wypełniania i odlewania. Dzięki działaniu zewnętrznej siły napędowej, odlewanie antygrawitacyjne staje się procesem kontrolowanym. W procesie wypełniania ciekłym metalem, napełnianie może odbywać się z różną prędkością poprzez kontrolowanie przyłożonej siły; odlew krzepnie pod wpływem silnego działania, co poprawia wypełnianie i skurcz ciekłego metalu, a także redukuje wady odlewu, takie jak pęcherze skurczowe, stomy i otwory szpilkowe.

Technologia formowania antygrawitacyjnego może być parametryzowana w całym procesie formowania, aby zapewnić powtarzalność procesu, co jest szeroko stosowane w produkcji wysokiej jakości odlewów. Odlewy antygrawitacyjne nadają się do szerokiego zakresu zastosowań, w tym do stopów aluminium, magnezu, miedzi, tytanu, stopów wysokotemperaturowych i innych materiałów, o masie odlewu od kilkudziesięciu gramów do kilku ton.

2. Jednym z kluczowych elementów odlewu antygrawitacyjnego jest rura podnosząca

Rura podnosząca jest jednym z kluczowych elementów odlewania antygrawitacyjnego. Podczas napełniania, pod wpływem ciśnienia powietrza, ciekły metal wpływa do odlewu z tygla przez rurę wznoszącą. Podczas redukcji ciśnienia, nieskrzepnięty ciekły metal jest również zawracany do tygla przez rurę wznoszącą. Jako ważny element systemu odlewania, rura podnosząca pełni funkcję zmiany kierunku i kurczenia. Powinna charakteryzować się szczelnością, bezwładnością chemiczną i stabilnością procesu napełniania, odgrywając kluczową rolę w procesie odlewania antygrawitacyjnego. Rura wznosząca może być wykonana z różnych materiałów, głównie metalowych i ceramicznych. Podczas procesu odlewania ciśnieniowego, stop aluminium (temperatura 700-900°C)℃) jest dociskany do wnęki formy z rury ssącej ciecz co 3–5 minut. Rura podnosząca ciecz musi charakteryzować się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i dobrą odpornością na szok termiczny, aby wydłużyć jej żywotność.

1. Metalowa rura do podnoszenia cieczy

Metalowe rury hydrauliczne są wykonane głównie ze stali bezszwowej spawanej lub żeliwa szarego, szczotkowanego wewnątrz i na zewnątrz, z powłoką ognioodporną. Zaletą rur metalowych są dobre właściwości mechaniczne, dobra szczelność, łatwość obróbki i niska cena. Wadą jest różnica między współczynnikiem rozszerzalności cieplnej metalu a powłoką, łatwość zdejmowania powłoki, podatność rur metalowych na korozję, zanieczyszczenie stopu oraz odkształcenia rur metalowych podczas użytkowania, co wpływa na prędkość i kierunek przepływu cieczy stopowej. Ponadto żywotność rur żeliwnych jest krótka, a czas wymiany części wpływa na wydajność produkcji.

2, ceramiczna rura podnosząca z tytanianu aluminium

 Ceramika tytanianu glinu nie tylko ma wysoką temperaturę topnienia (1860℃), niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (alfa 2.010-6/K), ale ma również cechy wielu metali nieżelaznych, takich jak aluminium, dzięki czemu jest doskonałym materiałem do produkcji rur do podnoszenia cieczy z odlewów aluminiowych. Tytanian glinu łatwo ulega jednak rozkładowi na alfa -Al2O3 i rutyl TiO2 w temperaturze 750~1300℃, co skutkuje obniżeniem właściwości mechanicznych materiału i odporności na szok termiczny. Krajowe badania nad rurą wstępującą z tytanianem glinu koncentrują się głównie na poprawie jej odporności na szok termiczny. W porównaniu z tradycyjnymi rurami wznoszącymi z żeliwa (to samo dotyczy azotku krzemu i ceramiki Ceron, o których mowa poniżej), pozwala to na utrzymanie ciepła podczas odlewania ciśnieniowego pod niskim ciśnieniem.

Rura z tytanianu aluminium do podnoszenia cieczy, dobra żywotność produktu 3 miesiące +, standardowa żywotność produktu około dziesięciu dni. Rura z tytanianu aluminium jest używana od dawna, charakteryzuje się lepszą opłacalnością i jest szeroko stosowana.

3. Rurka ceramiczna z azotku krzemu do podnoszenia cieczy

 Jako zaawansowany materiał ogniotrwały, azotek krzemu charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, dobrą odpornością na uderzenia cieplne, wysokimi właściwościami mechanicznymi w wysokich temperaturach oraz wysoką odpornością na erozję metalu. Temperatura topnienia azotku krzemu wynosi 1900°C.℃, a współczynnik rozszerzalności cieplnej wynosi 2,510-6/K, co nie powoduje zwilżania wielu metali. Rura nośna z czystego azotku krzemu charakteryzuje się lepszą odpornością na szoki cieplne i temperaturę niż rura nośna z tytanianu glinu, a także długą żywotnością, ale jest droga.

Rurka podnosząca z azotku krzemu, droga, ale bardzo trwała, ma podobno żywotność ponad 14 miesięcy; zastosowanie azotku krzemu w połączeniu z rurką podnoszącą z węglika krzemu zapewnia normalną, ciągłą pracę przez ponad 30 dni, co przekłada się na dobry stosunek ceny do jakości. W porównaniu z innymi materiałami, charakteryzuje się lepszą trwałością, ale jest stosunkowo droga. Wybór odpowiedniego punktu równowagi, porównywalnej wydajności i żywotności, jest kluczowy dla doboru materiałów.

4. Ceramiczna rurka podnosząca ciecz Selon

 Ceramika Theron to wysokotemperaturowy materiał spiekany z serii Si3N4-Al2O3, który jest częściowo przekształcany przez atomy Al2O3 i O w atomy Si i N w Si3N4, tworząc układ Si-Al-ON. Ceramika Ceron charakteryzuje się dobrą wytrzymałością w wysokich temperaturach, doskonałą stabilnością właściwości chemicznych w temperaturze pokojowej i wysokiej, dobrą odpornością na zużycie, niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej (2,4~3,210-6/K) oraz dobrą odpornością na uderzenia cieplne.

Ceramika Theron łączy w sobie wszechstronne właściwości azotku krzemu (wysoka wytrzymałość, twardość, odporność na pękanie i niska rozszerzalność cieplna) i tlenku glinu (odporność na korozję, bezwładność chemiczną, odporność na wysokie temperatury i utlenianie) z bardzo dobrymi właściwościami termicznymi i mechanicznymi. Według danych, ceramiczna rura wyciągowa Selon, produkowana przez profesjonalną firmę, charakteryzuje się doskonałą odpornością na uderzenia cieplne i żywotnością do 12 miesięcy.

5. Rurka podnosząca ciecz z materiału kompozytowego

Kompozytowa rura hydrauliczna jest wykonana głównie ze staliwa i stali żaroodpornej jako szkieletu, a powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne są pokryte lub pokryte odporną na wysokie temperatury ceramiką i innymi materiałami niemetalowymi o określonej grubości. Charakteryzuje się dobrą szczelnością i wysokimi właściwościami mechanicznymi metalowej rury hydraulicznej, a także wysoką odpornością na temperaturę i stabilnością chemiczną w wysokiej temperaturze, charakterystyczną dla materiałów niemetalowych. Proces produkcji takich rur podnoszących jest złożony i kosztowny.

W porównaniu z powyższymi, seria ceramiki tytanianu glinu przedstawia się następująco:

1. Tło produkcji produktu:

Tytanian glinu (Al2TiO5) to ogniotrwały związek chemiczny składający się z mola tlenku glinu (Al2O3) i mola dwutlenku tytanu (TiO2). Ten polikrystaliczny materiał ceramiczny jest zazwyczaj wytwarzany poprzez spiekanie reakcyjne proszku tlenku glinu i dwutlenku tytanu w celu utworzenia stechiometrycznie proporcjonalnego roztworu stałego. Ze względu na dobrą odporność chemiczną, niską przewodność cieplną i wysoką odporność na szoki termiczne (dzięki niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej), tytanian glinu może być odpowiednim materiałem do różnych zastosowań technologicznych, takich jak elementy odlewnicze (dysze, tygle, wlewki), konwertery samochodowe i formy do przemysłu szklarskiego. Ceramika z serii tytanianu glinu charakteryzuje się wysoką wytrzymałością w temperaturze pokojowej i wysokiej temperaturze, odpornością na korozję i niską rozszerzalnością cieplną, brakiem żużla i pęknięć, długą żywotnością i brakiem infiltracji roztworem aluminium. Dzięki swoim właściwościom jest idealnym materiałem do odlewania niskociśnieniowego w przemyśle metalurgicznym, w tym do rur cieczowych, wody i wylotów. Obecnie wysokiej jakości rurki do podnoszenia cieczy są nadal w dużej mierze uzależnione od importu. Po pierwsze, ich cena jest wysoka, a po drugie, nie można zagwarantować ciągłości produkcji. Powstanie ceramicznej rurki do podnoszenia cieczy z kompozytu glinowo-tytanowego ma dalekosiężne znaczenie dla transformacji i promocji tradycyjnej chińskiej technologii przemysłowej oraz rewitalizacji przemysłu elektroniki samochodowej.

 Cechy produktu:

1. Doskonała odporność na ciepło i uderzenia. Tytanian glinu (Al2TiO5) charakteryzuje się doskonałą odpornością na ciepło i uderzenia. Pomimo niewielkich wahań wytrzymałości, elementy wykonane z tego materiału są w stanie je wytrzymać.

2. Stop aluminium i inne roztwory metali nieżelaznych nie przenikają do roztworu. Tytanian glinu to materiał ceramiczny, którego nie można zwilżyć ciekłym aluminium i który jest również znany ze swojej doskonałej odporności na szok termiczny.

3. Wyższa temperatura pokojowa i wysoka intensywność temperaturowa. Temperatura pracy: wyjątkowo niska rozszerzalność cieplna 900℃ (<1×10-6 K 0-1 w zakresie od 20 do 600°C), wysoka izolacja (1,5 W/mK).

4, doskonała odporność na zużycie i korozję. Niski moduł Younga (17–20 GPa) zapewnia dobrą odporność chemiczną i słabą zwilżalność stopionego metalu. Doskonała odporność chemiczna i odporność na zużycie zapewniają wysoką czystość stopu.

5 i niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej. Tytanian glinu z łatwością radzi sobie z trudnymi warunkami panującymi w przemyśle metali nieżelaznych, ponieważ tradycyjne materiały po prostu nie wytrzymują wysokich temperatur panujących w tym przemyśle.

6, o niskiej przewodności cieplnej. Dzięki temu rury z tytanianu glinu idealnie nadają się do odlewni aluminium. Niska przewodność cieplna pozwala oszczędzać energię, a niezrównana odporność na udar cieplny sprawia, że rury te są zazwyczaj stosowane do wytrzymywania wysokich naprężeń termicznych komponentów. Pozwala to na automatyzację i ciągłość procesu produkcyjnego w niskociśnieniowych maszynach odlewniczych, co przekłada się na poprawę wydajności i obniżenie kosztów produkcji.

3. Wskaźniki wydajności produktu:

4. rozmiar produktu:

Uwaga: W zależności od potrzeb klienta, możemy wyprodukować różne rodzaje rur podnoszących z tytanianu aluminium.