Kuidas peaksite määrama 3D-prinditud väljalaskekollektori turboääriku tolerantsi?

Turboäärik näeb koormuste kombinatsiooni, mida samaaegselt kogevad vähesed muud kollektori funktsioonid. Heitgaaside temperatuur ületab regulaarselt 800–950 kraadi. Äärik peab jääma tasaseks, samal ajal kui ülejäänud kollektor laieneb ja tõmbub kokku sadade termiliste tsüklite kaudu. Samal ajal kannab see turboülelaaduri enda raskust ja vibratsiooni. Kõik kõrvalekalded tasasuses või poldiaugu asendis ilmnevad kohe lekke või pingestatud tihendina.

Metallpulberkihi sulatamine ehitab detaili kiht-kihi haaval. Iga kiht jahtub ja tõmbub kokku veidi erineva kiirusega, jättes järele jääkpinge ja vähesel määral moonutusi. Tasased pinnad, mis näevad CAD-mudelis head välja, jätavad masinasse sageli mõõdetava kõveruse. Trükitud pinna karedus on samuti suurem kui töödeldud pealispinnal, mis kahjustab tihendamist veelgi.

Mis juhtub, kui tolerants on liiga lõtv

Väljalaske lekib turbo ääriku juurest

Tihendid purunevad ebaühtlaselt ja purunevad varakult

Kaotatud võimendus ja kõrgem heitgaasi temperatuur

Lisasoojus kandub turbo laagritesse ja õlisse

Rasketel juhtudel mõranenud äärikud või purunenud naastud ebaühtlasest kinnitusest

Enamikku neist probleemidest saab vältida selgemate jooniste ja planeeritud töötlemisetapiga.

See aitab käsitleda trükitud tolerantsi ja järeltöötluse tolerantsi kahe eraldi numbrikomplektina.

Laserpulberkihtsulandumise (SLM/DMLS) puhul teatavad enamik tööstusteenuste pakkujaid prinditud üldised tolerantsid vahemikus ±0,1–0,2 mm objektide puhul, mille suurus on alla 100 mm, ja ligikaudu ±0,1–0,2% nominaalmõõtmest suuremate objektide puhul. Üks teenusepakkuja määrab üldiseks tolerantsiks ±0,2 mm mõõtmete puhul alla 100 mm ja ±0,2% pikkusest suuremate mõõtmete puhul. Need arvud on tüüpilised hästi juhitud protsessidele; tegelikud tulemused sõltuvad endiselt geomeetriast, orientatsioonist, tugistrateegiast ja materjalist.

Võrdluseks, sarnaste kollektorite investeerimisvalu on sageli ligikaudu ±0,75% nominaalsuurusest, kusjuures absoluutne hälve kasvab osa suurenedes. Metallilisandite tootmine algab seetõttu rangemast lähtejoonest kui traditsiooniline valamine, kuid see ei ole siiski piisavalt täpne, et tihendusäärik oleks otse ehitusplaadilt maha võetud.

Trükitud vs järeltöötlus

Kriitilised tihendus- ja asukoha määramise pinnad nõuavad peaaegu alati töötlemist.

Need viis üleskutset käsitlevad enamikku valdkonnaprobleemidest:

Ääriku tasasus
Pärast töötlemist suunake tihenduspinnale 0,05 mm või rohkem. Sellel üksikul väärtusel on suurim mõju sellele, kas vuuk jääb lekkevabaks.

Poldiaugu asendi tolerants
Eelistage tõelise asukoha väljakutsumist (näiteks Ø0,1 mm maksimaalse materjali tingimustes), mis on seotud selge nullpunkti skeemiga. Lihtsad kahepoolsed tolerantsid üksikutel aukudel ebaõnnestuvad sageli, kui mitu auku tuleb korraga joondada.

Väljalaskeava ava juht-/klapi kontsentrilisus
Kui turbo kasutab asukohaotsa, hoidke kontsentrilisus 0,05–0,08 mm sees, et turbiini korpus asetseks sirgelt.

Pinna karedus
Tihenduspinnale määrake Ra 1,6–3,2 µm. Karedad pinnad lühendavad tihendi eluiga ja suurendavad mikrolekete võimalust.

Töötlemise lisatasu
Inconeli ja sarnaste kõrge temperatuuriga sulamite jaoks jätke ääriku pinnale 0,5–0,8 mm varsi; 316L jaoks piisab sageli 0,3–0,5 mm. Need on soovituslikud lähteväärtused – kinnitage tootjaga valitud protsessi ja materjali täpne lubatud väärtus.

Märgistage kõik kriitilised mõõtmed "pärast töötlemist", et tarnija käsitleks prinditud detaili peaaegu võrgutoorikuna.

Hoidke äärik piisavalt paks. Õhuke osa paindub printimisel ja kuumtöötlemisel rohkem ning seda on veskil raskem tasapinnal hoida.

Kui geomeetria seda võimaldab, suunake osa nii, et ääriku pind oleks konstruktsiooniplaadiga paralleelne või risti; see vähendab trepiastmete liikumist ja jääkpinget tihendustasandis ning muudab turboääriku tolerantsi pärast töötlemist hõlpsamini kinni hoidmiseks.

Enne kriitiliste tahkude lõplikku töötlemist käivitage pinge leevendamine (ja vajadusel HIP).

Materjali valik mõjutab liikumist. Inconel 625 ja 718 pakuvad paremat vastupidavust kõrgel temperatuuril, kuid liiguvad termiliste tsüklite ajal rohkem kui 316 liitrit, seega vajavad need tavaliselt töötlemismaterjalide valiku kõrgemat otsa.

Lisage joonisele selged nullpunktid ja töötlemiskoordinaatide süsteem. See eemaldab CNC-programmeerija oletustest ja parandab ääriku tasasuse ja ava asukoha korratavust.

Jõudluspood vajas suure võimendusega rakenduse jaoks kohandatud Inconel 625 kollektorit. Esimene artikkel trükiti 0,6 mm varuga nii pea kui ka turboäärikutele. Pärast pinge leevendamist oli turboäärikul umbes 0,35 mm tasapinnaline kõrvalekalle, mida saab kasutada võrgulähedase kujuna, kuid mitte tihendamiseks.

Äärikud töödeldi CNC-ga 0,04 mm tasaseks ja poldi muster hoiti 0,05 mm tegelikus asendis. Tihenduspinna karedus mõõdetud Ra 1,8 µm. Valmis kollektori lekketest tehti 1,5 baari juures simuleeritud töötemperatuuril mitmekihilise terastihendiga; mõõdetavat rõhulangust ei esinenud. Sama järjestust korrati väikese partii puhul, mis koosnes viiest täiendavast kollektorist ühtsete tulemustega.

Otsustavaks sammuks oli prinditud detaili käsitlemine võrgulähedase toorikuna ja turboääriku tolerantsinõuete seadmine töödeldud seisukorrale.

Kui hindate tootjat või tehast väikesemahulise või tellimustöö jaoks, vaadake printimisvõimsusest kaugemale.

Ettevõttesisene või tihedalt integreeritud CNC-töötlus, nii et sama meeskond juhib nii printimist kui ka kriitilisi tahke

Võimalus esitada CMM-i või 3D-skannimise kontrollimise aruandeid valmis äärikute kohta

Tõestatud kogemus kõrge temperatuuriga sulamitega (Inconel 625/718, 316L jne)

Valmisolek käitada väikseid partiisid ja aktsepteerida OEM- või ODM-projekte

Selged soovitused töötlemisvarude ja saavutatavate järeltöötluse tolerantside kohta

Tarnija, kes ainult prindib ja seejärel töötleb allhanke korras, lisab üleandmisi ja riske. Usaldusväärsemad partnerid käsitlevad printimist, kuumtöötlemist, töötlemist ja kontrollimist ühe pideva protsessina.