Kuidas saavad metallist 3D -trükitud osad parandada nende pinna kulumiskindlust?

一, protsessi parameetrite optimeerimine: mikrostruktuuriliste puuduste ennetamine nende päritolu juures
1. Skaneerimismeetodi ja laserivõimsuse ühistu juhtimine
Sulabasseini dünaamilist käitumist selektiivses lasersulamisprotsessis (SLM) mõjutab otseselt laservõimsuse ja skaneerimise kiiruse joondamine. Näiteks kui laseri võimsus on 250W ja skaneerimiskiirus on 1000 mm/s, võib sulabassein jahtuda kiirusega 10 k/s, moodustades väikesed tugevdavad sademed 'ja' 'faasid. See tõstab trükitud osa pinna kõvadust 450 HV -ni, mis on 30% kõrgem kui traditsioonilistel valatustel. See kehtib Inconeli 718, nikli - lindlaga. Teisest küljest võib kabelaua skaneerimise lähenemisviis tõhusalt levitada soojuspinget, vähendada pinnapragude tihedust ja vähendada kulumise ajal koorimise tõenäosust.
2. Energiatiheduse ja kihi paksuse täpne joondamine
Eksperimentaalsete andmete kohaselt saab 316L roostevabast terasest trükitud osade pinnakaredust vähendada RA -lt 8,2 μm kuni RA -ni 4,5 μm, kui kihi paksus väheneb 50 μm kuni 30 μm. Titaansulamist trükitud osade pinnatihedus võib läheneda 99,95% -le, ühendades energiatiheduse valemi (e=p/(v × h × t), kus P on võimsus, V on kiirus, H on täppis läbimõõt ja t on kihi paksus) ja parameetrite optimeerimine). See vähendab oluliselt pooride põhjustatud abrasiivset kulumist.
3. disaininnovatsioon toetavate struktuuride jaoks
Puu - kasutamine nagu tugiteenused, mitte tavapärased ruudustikud toetavad riputatavaid struktuure, võib pinnakahjustusi vältida postituse - töötlemise ajal ja vähendada tugede kontaktpinda üle 30%. Boeingi adaptiivne tugimeetod pakub kõrge - kvaliteetse substraadi järgnevaks kulumiseks - resistentse töötlemise jaoks, kohandades dünaamiliselt tugitihedust, et alandada trükitud lennundusmootori labade pinna defekti kiirust 0,3%-ni.
Pinna tihendamine ja mikrostruktuuri rekonstrueerimine on kaks postitust - töötlemise tugevdamise tehnoloogiaid.
Tihendusprotseduur, kasutades kuuma isostaatilist pressi (puusa)
Puusatehnoloogia kasutab kõrgrõhu (100–150 MPa) ja kõrge temperatuuri (1000–1200 kraadi) kombineeritud mõju, et eemaldada peaaegu 99% prinditud objektides leiduvatest pooridest. Pärast puusa töötlemist tõsteti veereva kontakti väsimuse eluiga 2,3 korda ja koobalti kroomisulamist valmistatud turbiini ketaste pinna kõvadus suurenes 380 HV -lt 520 HV -ni. Isegi atmosfääris, mille temperatuur on koguni 1500 kraadi, säilitab selle tehnika abil töödeldud hüppe mootori kütuse otsik, kasutades seda tehnikat.
2, pinna modifikatsioon hõõrde segamise kaudu (FSP)
FSP suudab tera suurust täpsustada 0,5 - 1 μm -ni, kasutades kõrge - kiiruse pöörlevate segamispead, et tekitada plastist deformatsiooni. Võrreldes töötlemata komponentidega võib FSP -töötlemine tõsta trükitud alumiiniumsulamiosade pinna kõvadust 180 HV -ni ja suurendada kulumiskindlust 40%võrra. Keerukate sisemiste voolukanalite konfiguratsioonide, näiteks kulumise - jahutuskanalite resistentse töötlemise korral õhusõidukite tõukejõudes, sobib see tehnoloogia eriti hästi pinna tugevdamiseks.
LSP või laseršoki peening
LSP loob materjali pinnale kuni 1 mm sügavusel survepingekihi, kasutades kõrge - energia impulsslaser - indutseeritud plasmašokilaineid. Pärast LSP -ravi oli TC4 titaanisulamist valmistatud trükitud osade väsimus kolmekordistunud ja pinna mikrokahjustus tõusis 520 HV -ni. C919 lennuki peamistel maandumisvahendite komponentidel on selle tehnoloogia abil pinnad tugevdatud.
3, konstrueeritakse funktsionaalse katte tehnoloogia abil mitme - skaala kaitsesüsteem.
1. kõva kattekiht füüsilise aurude ladestumise abil (PVD)
Hõõrdekoefitsienti saab langetada 0,15 -ni ja 316L roostevabast terasest trükitud osade pinna kõvadus võib läheneda 2200 HV -le, rakendades CRN -katte, kasutades multi - kaare ioonplaatimistehnoloogiat. 1000 kraadi kõrgel temperatuuril vähendas Siemensi energia gaasiturbiini labade oksüdatsiooni kulumiskiirust 80%, võrreldes substraadi materjaliga pärast Tialn -katte pealekandmist.
2. gradientkatte laserkatte abil
Nikli - põhiliste sulamite pinnal saab kasutada sünkroonset pulbri söötmise laserkatte tehnoloogiat, et luua fecraly/ysz gradient soojuse tõkkepinna katteid. Kõrge temperatuuril 1400 kraadi, säilitab kattek madala soojuspaisumiskoefitsiendi 0,5%, pikendades turbiini labade termilise väsimuse kestvat tööaega lennundusmootorites 2000 tsüklitele - viis korda pikem kui kampaaniata osadel.
3. Nano komposiidi elektroplaadimine
Võrreldes puhta niklikatetega võib katte kõvadust tõsta 650 HV -ni ja selle kulumiskindlus saab parandada 60%, lisades niklile - põhinevale elektroplaadimislahendusele 0,5 kaalu protsenti nanoosakesi. Selle tehnoloogia kasutusaega on liivase merevee keskkonnas suurenenud kolme aastani ja seda on kasutatud pumbapurkide pinna kaitsmiseks avamereplatvormidel.
4, tavapäraste juhtumid ja jõudluse hindamine
1. turbiini ketas lennukite mootoritele
Pärast 1000 tundi kõrget - temperatuuride testimist näitas Rulls - Royce poolt valmistatud Incolle 718 turbiini ketas, kasutades SLM+HIP+PVD komposiitprotsessi, märkimisväärset paranemist pinnakaredusel, suurenedes ainult 0,2 μm, vastupidiselt 0,8 μm tüüpilisele osale.
2. sügav - mere puurimisplatvormi käigukast
CSIC -i loodud 316L roostevabast terasest käigu töötlemiseks kasutatav SLM+FSP+laserkattega komposiit tõstab potentsiaali +0.3 v (SCE) 3,5% NACL -i lahuses ja annab 2,5 -kordse kulutakistuse, mis on vajalik API 6A standardite täitmiseks.
3. Kolvirõngad automootoritele
200 -kraadise kõrge temperatuuri korral vähendatakse terase - -l põhinev kolvirõie hõõrdekoefitsient 0,08 -ni ja kütusekulu kiirust vähendatakse 3,2% võrra pärast laseršoki tugevnemist ja Diamond - nagu süsiniku (DLC) kattega töötlemine.