금형 제조에 고온-합금을 적용하는 방법은 무엇입니까?

一, 고온 합금의 물리적 품질을-금형의 요구 사항에 맞게 정확하게 일치시킵니다.
고온-온도 합금은 철, 니켈, 코발트로 만들어진 금속으로, 600도 이상과 같이 고온과 많은 응력이 가해지는 상황에서 장기간 지속될 수 있습니다. 세 가지 차원은 주요 이점을 보여줍니다.
니켈-기반-온도 합금은 섭씨 800도에서 600MPa 이상의 항복 강도를 유지할 수 있으며 이는 표준 H13 금형강보다 3배 더 강합니다. K403 니켈{7}} 기반 합금 금형은 항공기 엔진 터빈 디스크를 단조하는 동안 1200도에서 티타늄 합금 빌렛의 충격을 견딜 수 있습니다. 단일 금형의 수명은 기존 재료의 200배에서 1500배로 향상되었습니다.
열피로 저항성: 고온-온도 합금은 '상(Ni ∝ (Al, Ti))의 크기와 분포를 변경하여 특별한 '자가 치유' 산화물 코팅을 생성할 수 있습니다. 5000회 열 사이클 후 자동차 배기 매니폴드 다이캐스팅 금형에 사용되는 GH2135 철-기반 합금 금형의 표면 균열은 5CrNiMo 강철 금형의 1/5에 불과합니다.
내식성: 고온-합금 표면에 형성되는 Cr 2 O3/Al 2 O3 복합 산화물 층은 난연제가 포함된 엔지니어링 폴리머가 분해될 때 염화물 이온의 통과를 효과적으로 차단할 수 있습니다. 전자 연결 사출 금형에서 인코넬 718 합금으로 만든 금형은 DC53 금형강보다 수명이 8배 더 길고 제품 표면에 부식 반점이 없습니다.
2, 일반적인 응용 프로그램 설정의 기술 발전
1. 항공우주: 매우 혹독한 작동 환경에서 구조물 복제
PEEK 소재로 드론용 경량 연결을 만들 때 금형은 380도의 용융 온도와 150MPa의 사출 압력을 처리할 수 있어야 합니다. 이러한 작업 조건에서 기존 금형강은 크리프가 많이 발생하지만 코발트-기반 고온-합금 HS-21로 만든 금형은 다음과 같은 현상이 발생하지 않습니다.
토폴로지 디자인을 개선하여 코어 벽 두께가 12mm에서 6mm로 증가하여 무게가 55% 감소했습니다.
PVD(물리적 기상 증착)로 만든 TiAlN 코팅의 표면 경도는 HV3200입니다.
실제 생산에서는 0.02mm 미만의 크기 변화가 500,000회 사출 주기 이내에 발생해야 합니다.
2. 신에너지 자동차 산업: 긴 수명과 고효율의 균형을 찾으세요
PA66+GF30 압축성형으로 배터리팩 냉각수 파이프를 제작할 때 유리섬유는 1000회 반복마다 0.03mm의 속도로 금형에서 마모됩니다. 분말야금 공정을 사용하여 만든 니켈-기반 고온-합금 금형:
작업층의 경도는 FGM(Gradient Functional Materials)을 만들어 HRC58에 도달할 수 있으며, 매트릭스는 HRC42에서 견고하게 유지됩니다.
표준 방전 가공 대신 초고압 워터젯 절단을 사용하여 Ra1.6 μm에서 Ra0.4 μm까지 캐비티 표면을 덜 거칠게 만듭니다.
실제 생활에서 금형 수명은 80,000회에서 400,000회로 늘어났으며, 개당 비용은 65% 감소했습니다.
3. 반도체 패키징:-마이크로미터 수준의 장기간 정확성 보장
QFN 패키징 금형의 핀 간격은 0.3mm에 불과하므로 금형의 열팽창계수(CTE)는 이에 매우 가까워야 합니다. 방향성 응고 공정으로 제작된 니켈{2}}기반 단결정 고온{3}}합금 금형:
결정 방위 조절을 통해 열팽창계수(CTE)를 12×10⁻⁶/도까지 낮추고, 세라믹 충진재와의 상용성을 40% 향상시켰다.
레이저 선택적 용융(SLM) 기술로 만들어진 형상적응형 냉각수 채널은 금형 온도를 ±15도에서 ±3도까지 균일하게 만듭니다.
실제 생산에서는 제품 휨률이 0.5%에서 0.15%로 낮아지고, 수율은 99.8%까지 올라갔다.
3, 사물을 만드는 새롭고 향상된 방법
1. 사물을 변화시키는 방식으로 사용되는 적층 가공
고온을 견딜 수 있는 금속 주형으로 제품을 만드는 일반적인 문제는 3D 프린팅 기술을 통해 해결되고 있습니다.
토폴로지 최적화를 위한 설계: 우리는 Altair OptiStruct 소프트웨어를 사용하여 특정 항공기 엔진 블레이드 몰드의 무게를 1.2톤에서 680kg으로 줄이고 강성을 25% 더 가볍게 만들어 설계를 더 가볍게 만들었습니다.
기능적 구배를 갖는 구조: LPBF(레이저 파우더 베드 용융) 기술은 금형 작업층과 기판층 사이에 경도 구배 전이 영역을 만들어 응력 집중을 제거합니다.
무작위 냉각 시스템: Magics 소프트웨어를 사용하여 수로 구조를 개선함으로써 대형 커버 몰드의 냉각 효율이 40% 향상되고 사이클 시간이 35% 단축되었습니다.
2. 표면 강화 기술의 큰 진전
초음속(HVOF)으로 불꽃을 분사합니다. 금형 캐비티의 표면은 최대 HV1400의 경도를 가지며 모재 재료보다 내마모성이 5배 더 강한 WC-12Co로 코팅됩니다.
플라즈마 질화는 플라즈마를 사용하여 물건을 더 단단하게 만드는 공정입니다. 심질화(0.3mm)로 코어의 인성을 동일하게 유지하면서 금형의 표면 경도를 HV1100으로 높였습니다.
레이저 클래딩을 이용한 수리: Inconel 625 합금 분말을 사용하여 마모된 부위를 고정하고 수리층과 기판 사이의 결합 강도는 400MPa 이상입니다.
4. 경제 및 산업 동향
고온-합금 금형은 처음에는 일반 금형보다 비용이 3~5배 더 비싸지만 전체 수명 주기 비용 이점은 큽니다.
자동차 업계에서는 특정 자동차 모델의 범퍼 금형에 고온 합금을 사용하면 금형당 80만 위안의 비용이 더 들지만, 사이클 시간이 25% 단축되고 수율이 12% 높아져 연간 생산 비용이 1,200만 위안을 절약했습니다.
항공우주 분야: 특정 유형의 엔진 터빈 디스크의 단조 금형에 코발트{0}} 기반 합금을 사용하여 금형 수명을 50개에서 300개로 연장하고 단일 부품 제작 비용을 78% 절감했습니다.
디지털 트윈 기술을 통해 ±50시간의 정확도로 고온 합금 금형의 유지보수 주기를 예측할 수 있게 되었습니다.{0}} 또한 전체 장비 효율(OEE)도 85% 이상으로 향상되었습니다. 고온 합금 금형의 세계 시장은 2028년까지 45억 달러 이상의 가치가 있을 것으로 예상되며, 연평균 성장률은 12.3%입니다. 적층 제조 금형은 이 시장의 30% 이상을 차지할 것입니다.