Kako lahko kovinski 3D tiskani deli izboljšajo odpornost na površinsko obrabo?

一, Optimizacija parametrov procesa: preprečevanje mikrostrukturnih napak pri njihovem izvoru
1. sodelovanje pri pristopu skeniranja in laserske moči
Na poravnavo laserske moči in hitrosti skeniranja neposredno vpliva dinamično vedenje bazena taline v postopku selektivnega taljenja (SLM). Na primer, ko je laserska moč 250W in hitrost skeniranja 1000 mm/s, se lahko talilni bazen ohladi s hitrostjo 10 k/s, kar tvori majhne krepitvene oborine faz 'in' '. To dvigne površinsko trdoto tiskanega dela na 450 HV, kar je 30% več kot pri tradicionalnih odlitkah. To je primer za Inconel 718, zlitino na osnovi niklja -. Po drugi strani lahko pristop skeniranja na šahovnici učinkovito porazdeli toplotni stres, zmanjša gostoto površinskih razpok in zmanjša verjetnost luščenja med obrabo.
2. natančna poravnava gostote energije in debeline plasti
Glede na eksperimentalne podatke se lahko površinska hrapavost 316L izvlečenih del izvleče z RA 8,2 μm na RA 4,5 μm, ko se debelina plasti zmanjša s 50 μm na 30 μm. Površinska gostota titanijevih zlitin natisnjenih delov se lahko približa 99,95% s kombiniranjem formule gostote energije (e=p/(v × h × t), kjer je p moč, V je hitrost, h je premer točke in t je debelina sloja) in optimizirajo debeline plasti). To močno zmanjša abrazivno obrabo, ki jo povzročajo pore.
3. Oblikovalna inovacija za podporo strukture
Uporaba drevesa -, kot so nosilci in ne običajni podpornik za viseče strukture, lahko prepreči poškodbe površine med post - obdelavo in zmanjša kontaktno območje nosilcev za več kot 30%. Boeingova prilagodljiva podporna metoda zagotavlja visoko - kakovostni substrat za nadaljnjo obrabo - odporne obdelave z dinamično prilagajanjem gostote podpore za znižanje hitrosti površinske napake tiskanih letalskih rezil na 0,3%.
Površinsko zgoščevanje in rekonstrukcija mikrostrukture sta dva post - tehnologije za krepitev obdelave.
Postopek zgoščevanja z uporabo vročega izostatičnega stiskanja (HIP)
Tehnologija HIP uporablja kombinirane učinke visokega tlaka (100–150 MPa) in visoke temperature (1000–1200 stopinj), da odstrani skoraj 99% pore, ki jih najdemo v tiskanih predmetih. Po zdravljenju s kolki se je življenjsko dobo kontaktne kontaktne stike dvignila za 2,3 -krat in površinska trdota turbinskih diskov, narejenih iz kobaltovega kromove zlitine, se je povečala s 380 HV na 520 HV. Tudi v atmosferi s temperaturami do 1500 stopinj je šoba za preskočno gorivo, ki jo obdela GE Aviation, ki uporablja to tehniko, ohranja konstantno odpornost na obrabo.
2, Sprememba površine s predelavo trenja (FSP)
FSP lahko izboljša velikost zrna na 0,5 - 1 μm z uporabo visokih - hitrosti, ki se vrtijo mešalne glave, da ustvarijo plastično deformacijo. V primerjavi z neobdelanimi komponentami lahko obdelava FSP dvigne površinsko trdoto tiskanih aluminijevih zlitin na 180 HV in poveča odpornost na obrabo za 40%. Za zapletene konfiguracije notranjih pretočnih kanalov, kot je obraba - odporna obdelava hladilnih kanalov v letalih letala, je ta tehnologija še posebej primerna za krepitev površine.
LSP ali laserski šok peening
LSP ustvari preostalo tlačno napetostno plast na površini materiala do 1 mm globoko z uporabo visokega - energijskega pulziranega laserja - inducirane plazemske udarne valove. Po zdravljenju z LSP se je utrujenost obrabe tiskanih delov, narejenih iz titanove zlitine TC4, potrojila, površinska mikrovarnost pa se je dvignila na 520 HV. Ključne komponente pristajalnega orodja letala C919 so se s to tehnologijo okrepile njihove površine.
3, več - zaščitni sistem lestvice je zgrajen s pomočjo tehnologije funkcionalne prevleke.
1. Trda prevleka z uporabo fizičnega odlaganja hlapov (PVD)
Koeficient trenja se lahko zniža na 0,15, površinska trdota 316L tiskanih delov iz nerjavečega jekla pa se lahko približa 2200 HV z uporabo CRN prevleke z uporabo Multi - arc ionske tehnologije. Pri visoki temperaturi 1000 stopinj je Siemens energija zmanjšala hitrost oksidacije obrabe plinskih turbinskih rezil za 80% v primerjavi s substratnim materialom po nanosu tialne prevleke.
2. Gradientna prevleka z uporabo laserske obloge
Sinhrona tehnologija laserske obloge s prahom se lahko uporabi za ustvarjanje Fecraly/YSZ Gradient Gradient Termical Baries na površini zlitin na osnovi niklja -. Pri visoki temperaturi 1400 stopinj prevleka vzdržuje nizki koeficient toplotne ekspanzije 0,5%, kar podaljša življenjsko dobo termične utrujenosti turbinskih rezil v letalskih motorjih na 2000 ciklov - petkrat dlje kot v neobdelanih delih.
3. Galerna prevleka nano kompozita
V primerjavi s čistimi nikljevimi prevleki lahko trdoto prevleke dvignemo na 650 HV, njegovo upornost pa lahko izboljšamo za 60%, tako da dodamo 0,5 -odstotni odstotni delci nano sic v raztopino na osnovi niklja -. Življenjska doba te tehnologije se je povečala na tri leta v nastavitvah peščene morske vode in se uporablja za zaščito površine jaškov vrtalnih črpalk na obalnih ploščadih.
4, Primeri običajne uporabe in ocena uspešnosti
1. Turbinski disk za letalske motorje
Po 1000 urah visokega - testiranja temperaturne obrabe je turbinski disk Inconel 718, narejen z zvitki - Royce z uporabo kompozitnega procesa SLM+HIP+PVD, pokazal opazno izboljšanje hrapavosti površine, ki se poveča za samo 0,2 μm za značilne kovane dele.
2. Globoko - Menjalnik platforme za vrtanje morske vrtanja
Laserska kompozitna obloga SLM+FSP+, ki se uporablja za zdravljenje 316L nerjavečega jekla, ki ga je ustvaril CSIC, dvigne potencial pittinga na +0.3 V (SCE) v 3,5% NACL raztopini in zagotavlja 2,5 -kratno odpornost obrabe, potrebne za izpolnjevanje standardov API 6A.
3. Batni obroči za avtomobilske motorje
Pri visoki temperaturi 200 stopinj se koeficient trenja batnega obroča na osnovi jekla -, ki ga proizvede s SLM, zniža na 0,08, hitrost porabe goriva pa se zmanjša za 3,2% po krepitvi laserskega šoka in diamantnim obdelavo - (DLC).