Kako metalni 3D ispisani dijelovi poboljšavaju otpornost na površinu?

一, Optimiziranje parametara procesa: Sprječavanje mikrostrukturnih nedostataka u njihovom nastanku
1. Kooperativno upravljanje skenirajućim pristupom i laserskoj moći
Dinamičko ponašanje baze tališta u procesu selektivnog laserskog taljenja (SLM) izravno utječe poravnavanjem laserske snage i brzine skeniranja. Na primjer, kada je laserska snaga 250W, a brzina skeniranja 1000 mm/s, bazen taline može se ohladiti brzinom od 10 k/s, tvoreći male jasne taloge 'i' 'faza. To povećava površinsku tvrdoću tiskanog dijela na 450 HV, što je 30% veće od one tradicionalnih odljeva. To je slučaj za Inconel 718, nikl - legura. S druge strane, pristup skeniranja ploča može učinkovito raspodijeliti toplinski stres, umanjiti gustoću površinskih pukotina i umanjiti vjerojatnost pilinga tijekom trošenja.
2. Precizno usklađivanje gustoće energije i debljine sloja
Prema eksperimentalnim podacima, površinska hrapavost tiskanih dijelova od nehrđajućeg čelika od 316L može se smanjiti od RA 8,2 µm do RA 4,5 µm kada se debljina sloja smanjuje sa 50 µm na 30 µm. Površinska gustoća tiskanih dijelova legure od titana može se približiti 99,95% kombiniranjem formule gustoće energije (e {= p/(v × h × t), gdje je p snaga, V je brzina, h je promjer spota, a t debljina sloja) i optimizirajuća kombinacija parametara. To uvelike smanjuje abrazivno trošenje uzrokovano pore.
3. Dizajnska inovacija za potporne strukture
Korištenje stabla - poput nosača, a ne konvencionalnih nosača mreže za viseće strukture, može spriječiti površinsko oštećenje tijekom obrade postova - i smanjiti područje kontakta s nosačima za preko 30%. Boeingova metoda prilagodljive podrške pruža visoku - supstrat kvalitete za naknadno trošenje - rezistentnog tretmana dinamičkim podešavanjem gustoće potpore kako bi se smanjila brzina površinskog oštećenja motora tiskanih zrakoplovnih motora na 0,3%.
Površinska zgušnjavanje i rekonstrukcija mikrostrukture su dvije post - tehnologije za jačanje obrade.
Postupak zbliženja pomoću vrućeg izostatskog pritiska (HIP)
Tehnologija kuka koristi kombinirane učinke visokog tlaka (100–150 MPa) i visoke temperature (1000–1200 stupnjeva) za uklanjanje gotovo 99% pora nađenih u tiskanim objektima. Nakon tretmana kuka, vijek trajanja kotrljanja kontakta povećao se za 2,3 puta, a površinska tvrdoća turbinskih diskova izrađenih od legure kobaltovog kroma povećala se s 380 HV na 520 HV. Čak i u atmosferi s temperaturama od čak 1500 stupnjeva, mlaznica za gorivo s LEAP motorom tretirana GE zrakoplovstvom koristeći ovu tehniku ​​zadržava stalnu otpornost na habanje.
2, modifikacija površine putem obrade miješanja trenja (FSP)
FSP može pročistiti veličinu zrna na 0,5 - 1 µm pomoću visokih - brzine rotirajuće glave za stvaranje plastične deformacije. U usporedbi s neobrađenim komponentama, FSP tretman može podići površinsku tvrdoću dijelova tiskanih aluminijskih legura na 180 HV i povećati otpornost na habanje za 40%. Za složene konfiguracije kanala unutarnjeg protoka, poput trošenja - rezistentnog tretmana hlađenja kanala u zrakoplovima, ova je tehnologija posebno prikladna za jačanje površine.
LSP ili laserski šok peening
LSP stvara sloj preostalog tlačnog naprezanja na površini materijala do 1 mm dubine pomoću visokog - energetski pulsiranog lasera - induciranih pticanih valova plazme. Nakon LSP tretmana, vijek trajanja zamora tiskanih dijelova izrađenih od legure TC4 Titanium utrostručio se, a površinska mikrohardnost porasla na 520 HV. Ključne komponente zupčanika za slijetanje u zrakoplovu C919 pojačale su njihove površine pomoću ove tehnologije.
3, Multi - sustav zaštite skale konstruiran je pomoću funkcionalne tehnologije premaza.
1. Tvrdi premaz pomoću fizičkog taloženja pare (PVD)
Koeficijent trenja može se spustiti na 0,15, a površinska tvrdoća od 316L dijelova od nehrđajućeg čelika može se približiti 2200 HV primjenom CRN premaza koristeći multi - lučne ionske tehnologije. Na visokoj temperaturi od 1000 stupnjeva, SIEMENS energija je smanjila brzinu oksidacijskog noža plinskih turbina za 80% u usporedbi s materijalom supstrata nakon nanošenja TIALN premaza.
2. Ovlačenje gradijenta pomoću laserskog obloga
Sinhrono tehnologija laserskog oblika u prahu može se koristiti za stvaranje Feklalije/YSZ gradijentnih toplinskih prevlaka na površini nikla -. Na visokoj temperaturi od 1400 stupnjeva, premaz održava nizak koeficijent toplinske ekspanzije od 0,5%, proširujući trajanje toplinskog umora turbinskih lopatica u zrakoplovnim motorima na 2000 ciklusa - pet puta duži od onog od neograničenih dijelova.
3. Elektroplana premaza nano kompozita
U usporedbi s čistim nikl premazima, tvrdoća premaza može se povećati na 650 hV, a njegov otpor habanja može se poboljšati za 60% dodavanjem 0,5 postotak nano sic čestica u nikl -. Životni vijek ove tehnologije povećan je na tri godine u postavkama pješčane morske vode, a koristi se za zaštitu površine bušaćih osovina pumpe na obalnim platformama.
4, uobičajeni slučajevi uporabe i procjena performansi
1. turbinski disk za motore zrakoplova
Nakon 1000 sati visoke - ispitivanja temperaturnog trošenja, disk turbina Inconel 718 napravljen kolutima - royce koristeći SLM+HIP+PVD kompozitni kompozitni postupak pokazao je značajno poboljšanje u površinskoj hrabrosti, povećavajući se samo 0,2 µm, za razliku od 0,8 µm.
2. Duboko - Morska platforma za bušenje platforme
SLM+FSP+laserski kompozit za oblikovanje koji se koristi za obradu zupčanika od nehrđajućeg čelika od 316L stvoren od strane CSIC -a povećava potencijal pittinga na +0.3 V (SCE) u 3,5% otopini NaCl i osigurava 2,5 puta otpornost na habanje potrebnim za ispunjavanje standarda API 6A.
3. Klipni prstenovi za automobilske motore
Na visokoj temperaturi od 200 stupnjeva, koeficijent trenja čelika - klipni prsten koji se proizvodi SLM smanjuje se na 0,08, a stopa potrošnje goriva smanjuje se za 3,2% nakon jačanja laserskog udara i dijamanta- liječenja u obliku karbona (DLC).