Katere komponente industrijske opreme so primerne za 3D tiskanje visokega - moči zlitine?

一, potencial visokega - jekla zlitine, ki je 3D natisnjeno: kombinacija materialnih lastnosti in koristi od procesov
3D -tiskarska uporabnost visokih - jakostnih zlitinskih jekel (npr. Martensit Staro jekleno jeklo 18ni300, H13 Tool Steel, 4140 nizko - zlitine) izhaja iz njihovih značilnih metalurških značilnosti in sinergistične tehnike proizvodnje dodatkov:
Nadzorovalnost mikrostrukture
Funkcija "Plast taljenja plasti" 3D tiskanja lahko aktivno uravnava velikost in smer zrn v jeklom zlitine. Na primer, postopek selektivnega laserskega taljenja (SLM) lahko zrna v 18ni300 martenzitnem jeklom, ki je manjši do mikrometra. Zaradi tega je trdnost donosa za 30% močnejša od tipičnih metod kovanja. Inštitut za kovine na kitajski akademiji znanosti je ugotovil, da lahko urejanje postopka toplotne obdelave zelo dobro prepreči oblikovanje pore in postane titanovo zlitino več kot 50% bolj odporne proti utrujenosti. To metodo lahko uporabite tudi za izboljšanje zrnske strukture visokega - jakosti zlitine jekla.
Sposobnost izdelave zapletenih struktur
Ljudje pogosto uporabljajo visoko - trdno zlitinsko jeklo za izdelavo delov, ki zmorejo zelo težke obremenitve, kot so turbinske diske za letalske motorje in tlačne posode za jedrske elektrarne. V preteklosti je bilo treba proizvodnjo in varjenje opraviti ločeno. S 3D -tiskanjem pa lahko naenkrat naredite zapletene oblike, kot so notranje votline in konformne hladilne kanale. NASA uporablja Inconel 718, zlitino na osnovi niklja - z 18% kromom in 9% molibdenom, za izdelavo šobe raketnih motorjev s 3D tiskanjem. Komponente ostanejo strukturno zvočni pri visokih temperaturah 2000 stopinj, ker do prepustne zasnove hladilnega kanala. To ni mogoče z navadnim igranjem.
Uporaba materialov in znižanja stroškov
Z uporabo tradicionalne tehnologije kovanja se uporablja le 50% do 70% materiala, vendar lahko 3D tiskanje porabi več kot 90%. Arup je na primer uporabil 3D tiskanje za izdelavo kalupov iz nerjavečega jekla za avtomobile. To je zmanjšalo težo vsakega dela za 75%, količino jekla, ki ga uporablja 30%, in učinkovitost proizvodnje za 10 -krat. Za visoko - zlitinsko jeklo, kot je jeklo orodja H13, ki stane 800 juanov na kilogram, z uporabo manj materiala pomeni velike prihranke pri stroških.
2, Primer skupne uporabe: Industrijska uporaba 3D tiskanja za izdelavo visoko - moči jeklo jeklo
1. Aerospace: Dvojni preboj v lahkih in visokih - delih motorjev. Platinum Lite naredi visoko - primer temperaturne zlitine za vesoljsko industrijo, ki uporablja zlitino na osnovi GH3039 niklja -, ki ima 20% CR in 13% Co. Z uporabo topološke optimizacijske zasnove se teža zmanjša za 40%, medtem ko še vedno izpolnjuje zahteve za upornost na visoki temperaturi na visoki temperaturi na visoki temperaturi na visoki temperaturi na visoki temperaturi.
Deli strukture vesoljskega plovila: ekipa profesorja Zhang Haiou je ustvarila tehnologijo 3D tiskanja "integriranega igranja, kovanja in rezkanja". Ta tehnologija je naredila visoko - deli aluminijeve zlitine, ki so dolgi 500 cm, vključno z pristajalno prestavo in obremenitvijo - ležajne strukture letala C919. Ta tehnologija hkrati izvaja kasting, kovanje in rezkanje. Zaradi tega so deli dvakrat močnejši proti utrujenosti in skrajša čas izdelave za 60% v primerjavi s tradicionalnimi metodami.
2. Energetska in kemična industrija: jamstvo za korozijsko odpornost in stabilnost pri visokih temperaturah
Jedrska električna orodja: Oprema v skupni rabi uporablja tehniko razprševanja lepila za 3D tiskano jedrsko jeklo (takšno SA - 508 gr.3 nizko zlitino) in se znebi notranje pore z vročim izostatičnim stiskanjem (kolkom) po dejstvu. Komponente lahko prenesejo 360 stopinj in 17,2 MPa brez korodiranja, kar izpolnjuje merila ASTM A923. To pomeni, da lahko tipična odlitka trajajo trikrat dlje.
Ekstrakcija nafte in plina: Schlumberger uporablja tehnologijo taljenja elektronskih žarkov (EBM) za 3D tiskalne konektorje za globoke - morske vrtalne ploščadi. Konektorji so izdelani iz 4140 nizkih - zlitine jeklo, ki ima 1% CR in 0,5% mesečno vakuumsko tiskanje se znebi nečistoč in dela 50% težje pri -40 stopinj, kar je tisto, kar razvoj nafte in plina v arktičnem krogu potrebuje.
3. Avtomobilska proizvodnja: nov način za lahke in uporabne stvari
Električni avtomobilski baterijski paket: Volvo je za izdelavo nosilcev za baterijo uporabljal 3D -tiskanje s hladnim razpršilcem. Uporabili so H13 Tool Steel (ki ima 5% CR in 1,5% V) in zasnovo biomimetične rešetke. Zmogljivost absorpcije energije je bila povečana, teža pa se je zmanjšala za 35%. To izpolnjuje predpise o varnostnih trkih za električna vozila.
Motor z visoko zmogljivostjo: sedežni obroči ventila BMW M - serije motorja so izdelan iz titanijeve zlitine (ti - 6AL-4V), ki je bil 3D natisnjen. Obroče se nato prevlečejo z volframovim karbidom na osnovi niklja skozi površinsko lasersko oblogo. V primerjavi s standardnimi metodami metalurgije v prahu so deli štirikrat bolj odporni proti obrabi pri temperaturah 900 stopinj in zadnjih osemkrat dlje.
3, Tehnične težave in možne rešitve: Pomembne težave, ki jih je treba rešiti, preden lahko laboratoriji postanejo tovarne
3D tiskanje visoke - jakostne zlitine jeklo ponuja veliko obljube, vendar je še vedno tri glavne težave, ki jih je treba rešiti, preden ga je mogoče uporabiti v velikem obsegu:
Nadzor stroškov in hitrosti tiskanja
Še vedno traja 6 do 8 ur, da natisnete en velik del, kot je lupina letalskega motorja. Stroški amortizacije in prahu so stroški proizvodnje 3 do 5 -krat višji od prejšnjih metod. Platinum BLT - S800 Multi - Laserska tehnologija vzporednega tiskanja lahko stvari naredi trikrat učinkovitejše, tehnologija obnavljanja kovinskega prahu pa lahko zniža stroške surovin za 40%.
Nadzor preostalega stresa in deformacije
Kadar se visoko - zlitina z zlitino hitro ohladi, lahko povzroči preostali napetost, kar lahko povzroči, da se deli upognejo ali razbijejo. Skupina Addup in ECM sta sodelovala pri ustvarjanju raztopine za toplotno obdelavo, ki zniža preostali stres v zlitinskih delih Inconel 718 za 70% in ohranja deformacijo do 0,1 mm z uprizorjenim žarjenjem (500 stopinjska izolacija za 2 uri + 700 Stopnja staranja 4 ure).
Povečanje števila in vrst materialov
Right now, there are only a little over ten mature 3D-printed high-strength alloy steels. These steels are hard to use in really harsh conditions, such very high temperatures (>1200 stopinj) in pomembna korozija (kot v okolju vlažnega H2S). Ustvarjanje novih kovinskih keramičnih kompozitnih materialov, kot je TIC - 18ni300, potisne meje materialov. Lahko postane tako trdo kot HRC 65, kar je 50% težje od čistih kovin. Zaradi tega je dobro za izdelavo delov, ki se ne bodo obrabile na globokomorskih vrtalnih ploščadih.