การศึกษาการหล่อเทอร์โบชาร์จเจอร์ไทเทเนียมอลูมิไนด์

โลหะผสมไททาเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการผลิตทางอุตสาหกรรม เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง ทนทานต่อการแตกหัก และทนทานต่อการกัดกร่อนได้เหนือกว่า บริษัทจำนวนมากขึ้นต้องการใช้โลหะผสมไทเทเนียม TC11 แทน TC4 ในการผลิตใบพัดและใบมีด เนื่องจากคุณสมบัติต้านทานการเผาไหม้ที่ดีกว่าและความสามารถในการทำงานในอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน โลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุคลาสสิกที่ตัดเฉือนยาก เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงโดยธรรมชาติ โดยคงไว้ที่อุณหภูมิสูงและมีการนำความร้อนต่ำ ส่งผลให้มีอุณหภูมิในการตัดสูง สำหรับส่วนประกอบของเครื่องยนต์อากาศยานบางชนิด เช่น ใบพัด ซึ่งมีพื้นผิวบิดเบี้ยว เป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการด้านคุณภาพพื้นผิวที่สูงขึ้นเรื่อยๆ โดยเพียงแค่ใช้การกัดเท่านั้น

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในของยานยนต์ โรเตอร์เทอร์โบชาร์จเจอร์มีส่วนทำให้ทั้งประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการลดการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น เนื่องจากก๊าซไอเสียส่งเสริมประสิทธิภาพไอดีโดยไม่ต้องสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม โรเตอร์เทอร์โบชาร์จเจอร์มีข้อเสียร้ายแรงที่เรียกว่า "เทอร์โบแล็ก" ซึ่งทำให้การทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์ในสถานะคงที่ช้าลงต่ำกว่า 2,000 รอบต่อนาที ไทเทเนียมอลูมิไนด์สามารถลดน้ำหนักลงได้ครึ่งหนึ่งของเทอร์โบชาร์จเจอร์ทั่วไป นอกจากนี้ โลหะผสม TiAl ยังมีความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงจำเพาะสูง คุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม และทนความร้อน ดังนั้นโลหะผสม TiAl จึงสามารถขจัดปัญหาเทอร์โบแล็กได้ จนถึงขณะนี้ การผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์ได้รวมเอาผงโลหะวิทยาและกระบวนการหล่อเข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะใช้กระบวนการโลหะวิทยาแบบผงกับการผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์ เนื่องจากมีความแข็งแรงและความสามารถในการเชื่อมต่ำ

จากมุมมองของกระบวนการที่คุ้มต้นทุน การหล่อแบบลงทุนถือได้ว่าเป็นเทคโนโลยีรูปทรงสุทธิทางเศรษฐกิจสำหรับโลหะผสม TiAl อย่างไรก็ตาม เทอร์โบชาร์จเจอร์มีทั้งส่วนโค้งและส่วนที่ผนังบาง และไม่มีข้อมูลที่เหมาะสม เช่น ความสามารถในการหล่อและความลื่นไหลตามอุณหภูมิแม่พิมพ์ อุณหภูมิหลอมละลาย และแรงเหวี่ยง การสร้างแบบจำลองการหล่อเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่าในการศึกษาประสิทธิภาพของพารามิเตอร์การหล่อต่างๆ

อ้างอิง

ลอเรีย อีเอ. แกมมาไทเทเนียมอลูมิไนด์เป็นวัสดุโครงสร้างในอนาคต อินเตอร์เมทัลลิก 2000;8:1339e45.