Kuinka metalli 3D -tulostetut osat voivat parantaa niiden pinnan kulumiskestävyyttä?

一, Prosessiparametrien optimointi: mikrorakenteellisten virheiden estäminen niiden alkuperästä
1. Skannauslähestymistavan ja laservoiman osuuskunta
Laservoiman ja skannausnopeuden kohdistaminen vaikuttaa suoraan selektiivisen lasermuodostusprosessin (SLM) sulamisprosessin dynaamiseen käyttäytymiseen. Esimerkiksi, kun laservoima on 250 W ja skannausnopeus on 1000 mm/s, sulapool voi jäähtyä nopeudella 10 k/s, muodostaen pienet vahvistavat saostumat 'ja' 'vaiheet. Tämä nostaa painetun osan pinnan kovuuden 450 HV: iin, mikä on 30% korkeampi kuin perinteisten valujen. Näin on Inconel 718: n, nikkelin - pohjaisen seoksen kohdalla. Tammilevyn skannausmenetelmä puolestaan ​​voi levittää lämpörasitusta tehokkaasti, vähentää pintahalkeamien tiheyttä ja vähentää kuorinnan todennäköisyyttä kulumisen aikana.
2. Energiatiheyden ja kerroksen paksuuden tarkka kohdistus
Kokeellisten tietojen mukaan 316 litran ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien pinnan karheus voidaan vähentää RA: sta 8,2 μm: sta RA 4,5 μm: iin, kun kerroksen paksuus laskee 50 μm: stä 30 μm: iin. Titaniumseostulostettujen osien pintatiheys voi lähestyä 99,95% yhdistämällä energiatiheyskaava (E=p/(V × H × T), missä P on teho, V on nopeus, H on spot -halkaisija ja T on kerroksen paksuus) ja parametriyhdistelmien optimointi. Tämä vähentää huomattavasti huokosten aiheuttamia hankaavia kulumisia.
3. Suunnitteluinnovaatio rakenteiden tukemiseen
Puun - käyttäminen tukevien tukien sijasta tavanomaisten ruudukkojen tuet roikkuurakenteille voi estää pintavaurioita postin - prosessoinnin aikana ja vähentää tukien kosketusaluetta yli 30%. Boeingin mukautuva tukimenetelmä tarjoaa korkean - laadun substraatin seuraavalle kulumiselle - kestävää käsittelyä säätämällä tukitiheyttä dynaamisesti painettujen ilmailumoottorin terien pintavirheiden määrän alentamiseksi 0,3%: iin.
Pinnan tiheys ja mikrorakenteen rekonstruointi ovat kaksi postia - Vahvistustekniikan prosessointia.
Tiheysmenettely kuumaa isostaattista puristamista (HIP) käyttämällä
HIP -tekniikka käyttää korkean paineen (100–150 MPa) ja korkean lämpötilan (1000–1200 asteen) yhdistettyjä vaikutuksia lähes 99%: lla painetuista esineistä löydetyistä huokosista. Hip -hoidon jälkeen liikkuvan kosketusväsymysten käyttöikä nostettiin 2,3 kertaa ja kobolttikromiseoksesta valmistettujen turbiinilevyjen pintakovuus kasvoi 380 HV: stä 520 HV: hen. Jopa ilmakehässä, jonka lämpötilat ovat jopa 1500 astetta, GE -ilmailulla käsitelty LEAP -moottorin polttoainesuutin, joka käyttää tätä tekniikkaa hyödyntämällä, säilyttää jatkuvan kulutuskestävyyden.
2, pinnan modifikaatio kitkan sekoittamisen avulla (FSP)
FSP voi tarkentaa raekokoon 0,5 - 1 μm: iin käyttämällä korkeaa - nopeutta pyörivää sekoittavia päätä muodostaaksesi plastisen muodonmuutoksen. Käsittelemättömiin komponentteihin verrattuna FSP -käsittely voi nostaa painetun alumiiniseososien pinnan kovuutta 180 HV: n ja lisätä kulutuskestävyyttä 40%. Monimutkaisissa sisäisissä virtauskanavakokoonpanoissa, kuten kulumiskanavien kulumisessa - ilma-aluksen poistojen jäähdytyskanavien käsittely, tämä tekniikka soveltuu erityisen hyvin pinnan vahvistamiseen.
LSP tai laseriskin piikkeneminen
LSP luo jäljellä olevan puristusjännityskerroksen materiaalin pinnalle jopa 1 mm syvälle käyttämällä korkeaa - energiapulssilaseria - aiheuttamia plasma -iskuaalloja. LSP -hoidon jälkeen TC4 -titaaniseoksesta valmistettujen painettujen osien väsymysten käyttöikä kolminkertaistui ja pintamikrohardness nousi 520 HV: hen. C919 -lentokoneen tärkeimmät laskutelineiden komponentit ovat vahvistuneet tällä tekniikalla.
3, Multi - asteikon suojausjärjestelmä rakennetaan funktionaalisen pinnoitustekniikan avulla.
1. Kova pinnoitus fyysisen höyryn laskeutumisen avulla (PVD)
Kitkakerroin voidaan laskea arvoon 0,15 ja 316L ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien pintakovuus voi lähestyä 2200 HV: tä soveltamalla CRN -pinnoitetta, joka käyttää multi - kaari -ionin pinnoitustekniikkaa. Suuressa lämpötilassa 1000 asteessa Siemens Energy laski kaasuturbiinien terien hapettumisen kulumisnopeutta 80% verrattuna substraattimateriaaliin tialn -pinnoitteen levittämisen jälkeen.
2. Gradientin pinnoite laserlevyllä
Synkronista jauhetta syövä laserlevytekniikkaa voidaan käyttää Fecraly/YSZ -gradientin lämpöesteiden pinnoitteiden luomiseen - pohjaisten seoksien pinnalla. Korkeassa lämpötilassa 1400 asteessa päällyste ylläpitää alhaisen lämpölaajennuskertoimen olevan 0,5%, mikä pidentää turbiinien terien lämpötilan käyttöä ilmailumoottoreissa 2000 sykliin - viisi kertaa pidempään kuin päällystämättömien osien lämpötila.
3. Nanokomposiitin elektropanoiva pinnoitus
Verrattuna puhtaisiin nikkelipinnoitteisiin, pinnoitteen kovuus voidaan nostaa 650 HV: hen ja sen kulumiskestävyyttä voidaan parantaa 60% lisäämällä 0,5 painoprosentti -nano -sic -hiukkasia nikkeliä - -pohjaiseen elektroplointiratkaisuun. Tämän tekniikan käyttöikä on nostettu kolmeen vuoteen hiekkaveden meriveden olosuhteissa, ja sitä on käytetty porauspumppu -akselien pinnan suojaamiseen offshore -alustoilla.
4, Yleiset käyttötapaukset ja suorituskyvyn arviointi
1. Turbiinilevy lentokoneiden moottoreille
1000 tunnin korkean - lämpötilan kulumistestauksen jälkeen rullien - Royce -tapahtuman Inconel 718 -levyn avulla SLM+HIP+PVD -komposiittiprosessin hyödyntäminen osoitti huomattavan parannuksen pinnan karkeudesta, joka kasvaa vain 0,2 μm: n suhteen 0,8 μm: n tyypillisissä takotuissa osissa.
2. Syvä - Sea Dorwilling Platform Gearbox
CSIC: n luomien 316L: n ruostumattomasta teräksestä valmistetun teräsvaihteen käsittelemiseen käytetty SLM+FSP+Laser -verhouskomposiitti herättää pisteen potentiaalin +0.3 V (SCE) 3,5% NaCl -liuoksessa ja tarjoaa 2,5 kertaa API 6A -standardien täyttämiseen tarvittavan kulutuskestävyyden.
3. Männän renkaat automoottorit
Korkeassa 200 asteen lämpötilassa teräksen - -pohjaisen männän renkaan kitkakerroin lasketaan arvoon 0,08 ja polttoaineenkulutuksenopeus laskee 3,2% laserin iskunvahvistuksen ja timantin -, kuten hiili (DLC) pinnoituksen hoidon jälkeen.