Jak metalowe części drukowane 3D mogą poprawić odporność na zużycie powierzchni?

一, Optymalizacja parametrów procesu: zapobieganie wadom mikrostrukturalnym po ich pochodzeniu
1. Współpracujące zarządzanie podejściem do skanowania i energii laserowej
Na dynamiczne zachowanie puli stopu w selektywnym procesie topnienia laserowego (SLM) ma bezpośredni wpływ na wyrównanie mocy laserowej i prędkości skanowania. Na przykład, gdy moc laserowa wynosi 250 W, a prędkość skanowania wynosi 1000 mm/s, topni może się ochłodzić z prędkością 10 k/s, tworząc małe wzmacniające osady faz „i„ ”. Podnosi to twardość powierzchni wydrukowanej części do 450 HV, która jest o 30% wyższa niż tradycyjne odlewy. Tak jest w przypadku stopu opartego na Nickel 718, niklu -. Z drugiej strony podejście do skanowania w szachownicy może skutecznie rozłożyć naprężenie cieplne, zmniejszyć gęstość pęknięć powierzchniowych i zmniejszyć prawdopodobieństwo obierania podczas zużycia.
2. Dokładne wyrównanie gęstości energii i grubości warstwy
Zgodnie z danymi eksperymentalnymi chropowatość powierzchni 316L części drukowanych ze stali nierdzewnej można zmniejszyć z RA 8,2 μm do RA 4,5 μm, gdy grubość warstwy jest zmniejszona z 50 μm do 30 μm. Gęstość powierzchniowa części drukowanych ze stopu tytanu może zbliżać się do 99,95%, łącząc wzór gęstości energii (e=P/(v × h × t), gdzie p jest mocą, V jest prędkością, H jest średnicą plamki, a t jest grubością warstwy), i optymalizując kombinacje parametrów. To znacznie zmniejsza zużycie ścierne spowodowane przez pory.
3. Projektowanie innowacji dla konstrukcji wspierających
Korzystanie z drzewa -, takie jak podporki, a nie konwencjonalne norsze siatki dla wiszących struktur może zapobiec uszkodzeniom powierzchni podczas przetwarzania postu - i zmniejszyć obszar kontaktowy wsporników o ponad 30%. Metoda adaptacyjnego wsparcia Boeinga zapewnia podłoże wysokiej jakości - dla późniejszego obróbki odpornego na zużycie - poprzez dynamiczne dostosowanie gęstości podporowej w celu obniżenia szybkości defektu powierzchniowych łopat silnika lotniczego do 0,3%.
Zagęszenie powierzchni i rekonstrukcja mikrostruktury to dwa posty - technologie wzmacniania przetwarzania.
Procedura zagęszczania przy użyciu gorącego nacisku izostatycznego (bioder)
Technologia stawu biodrowego wykorzystuje połączone efekty wysokiego ciśnienia (100–150 MPa) i wysokiej temperatury (1000–1200 stopni) w celu usunięcia prawie 99% porów znalezionych w drukowanych obiektach. Po zabiegu stawu biodrowego żywotność zmęczenia kontaktowego została podniesiona o 2,3 razy, a twardość powierzchni dysków turbinowych wykonanych ze stopu chromu kobaltowego wzrosła z 380 hV do 520 hV. Nawet w atmosferze o temperaturach aż do 1500 stopni, dysza paliwowa LEAP traktowana przez Aviation z wykorzystaniem tej techniki zachowuje stałą odporność na zużycie.
2, Modyfikacja powierzchni przez przetwarzanie zamieszania tarcia (FSP)
FSP może udoskonalić rozmiar ziarna do 0,5 - 1 μm, używając wysokiej - obracających głowic prędkości, aby stworzyć deformację plastiku. W porównaniu z nietraktowanymi składnikami obróbka FSP może zwiększyć twardość powierzchni wydrukowanych części stopu aluminium do 180 HV i zwiększyć odporność na zużycie o 40%. W przypadku złożonych konfiguracji wewnętrznych kanałów przepływowych, takich jak odporne na zużycie - traktowanie kanałów chłodzących w pędnikach samolotów, technologia ta jest szczególnie odpowiednia do wzmocnienia powierzchni.
LSP lub laserowy szok
LSP tworzy resztkową warstwę naprężenia ściskającego na powierzchni materiału o głębokości do 1 mm, używając wysokich - laser z pulsacyjnym energią - fale uderzeniowe plazmy. Po zabiegu LSP żywotność zużycia zmęczenia z drukowanych części wykonanych ze stopu tytanu TC4 potroiono, a mikroardowość powierzchniowa wzrosła do 520 hV. Kluczowe elementy lądowania samolotu C919 zostały wzmocnione za pomocą tej technologii.
3, System ochrony skali Multi - jest konstruowany przy użyciu technologii powłoki funkcjonalnej.
1. Twarda powłoka za pomocą fizycznego osadzania pary (PVD)
Współczynnik tarcia można obniżyć do 0,15, a twardość powierzchni 316L części drukowanych ze stali nierdzewnej może zbliżyć się do 2200 HV, stosując powłokę CRN z wykorzystaniem technologii platformy jonowej Multi -. W wysokiej temperaturze 1000 stopni energia Siemensa zmniejszyła szybkość zużycia utleniania łopat turbin o 80% w porównaniu z materiałem podłoża po zastosowaniu powłoki TiALN.
2. Powłoka gradientu za pomocą okładziny laserowej
Technologia laserowa z synchronicznym karmieniem proszkowym można zastosować do tworzenia powłok termicznych okładów bariery termicznej FECRALY/YSZ na powierzchni stopów niklu -. W wysokiej temperaturze 1400 stopni powłoka utrzymuje niski współczynnik rozszerzania cieplnego wynoszący 0,5%, przedłużając żywotność zmęczenia termicznego łopat turbin w silnikach lotniczych do 2000 cykli - pięć razy dłuższy niż w przypadku niepohamowanych części.
3. Pokrywa galwaniczne nano kompozytowego
W porównaniu z czystymi powłokami niklu, twardość powłoki można podnieść do 650 HV, a jej odporność na zużycie można poprawić o 60%, dodając 0,5 procentowe cząstki nano sic do niklu - roztworu galwanicznego. Żywotność serwisowa tej technologii została zwiększona do trzech lat w ustawieniach Water Sea Water i została wykorzystana w celu ochrony powierzchni wałek pompy wiertniczej na platformach morskich.
4, wspólne przypadki użycia i ocena wydajności
1. Dysk turbiny do silników samolotów
Po 1000 godzinach wysokiego - testowania zużycia temperatury, dysk turbiny Inconel 718 wykonany przez rolki - Royce wykorzystujący proces kompozytowy SLM+HIP+PVD.
2. Deep - Platforma Platforma Morskiego
SLM+FSP+Laser Cladding Composites stosowany do leczenia 316L Stal nierdzewnego utworzonego przez CSIC podnosi potencjał wżerowy do +0.3 V (SCE) w roztworze 3,5% NaCl i zapewnia 2,5 -krotność rezystancji zużycia potrzebnego do spełnienia standardów API 6A.
3. Pierścienie tłokowe dla silników samochodowych
Przy wysokiej temperaturze 200 stopni współczynnik tarcia stali - pierścień tłokowy wytwarzany przez SLM jest obniżony do 0,08, a szybkość zużycia paliwa jest zmniejszona o 3,2% po wzmocnieniu wstrząsu lasera i diamentu - jak węgiel (DLC).