1 tổng quan về vật liệu hợp kim nhiệt độ cao
Một loại chất kim loại có thể hoạt động trong thời gian dài dưới nhiệt độ cao và ứng suất nhất định trên 600 độ là hợp kim nhiệt độ cao. Hiệu suất nhiệt độ cao của chúng được cải thiện bằng cách thêm các nguyên tố hợp kim bao gồm molypden, crom và vonfram; cơ sở chính của chúng là các nguyên tố bao gồm sắt, coban và niken. Được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, năng lượng, hóa chất và các lĩnh vực khác, loại hợp kim này có độ bền nhiệt độ cao, hiệu suất mỏi tốt, độ bền gãy và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn đặc biệt.
Hợp kim nhiệt độ cao hầu hết được ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ để sản xuất các bộ phận có nhiệt độ cao như buồng đốt, cánh tuabin, đĩa tuabin, v.v. trong động cơ hàng không và máy bay. Các bộ phận này không chỉ phải giữ đủ độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao mà còn phải chịu được các tải trọng cơ và nhiệt phức tạp, do đó đòi hỏi hiệu suất vật liệu khá cao.
2 Công nghệ in 3D kim loại: Tóm tắt
Dựa trên mô hình 3D kỹ thuật số, in 3D kim loại - còn được gọi là sản xuất bồi đắp kim loại - là một công nghệ tiên tiến cho phép chế tạo nhanh các thành phần cấu trúc phức tạp theo từng lớp bột hoặc dây kim loại xếp chồng lên nhau. In 3D kim loại tự hào có chu kỳ sản xuất nhanh hơn, sử dụng vật liệu tốt hơn so với kỹ thuật sản xuất vật liệu trừ hoặc tương đương thông thường và tính linh hoạt trong thiết kế hơn.
Trong số một số vật liệu kim loại mà công nghệ in 3D kim loại có thể xử lý - bao gồm thép không gỉ, hợp kim nhôm, hợp kim titan, hợp kim niken và hợp kim nhiệt độ cao - không chỉ kiểm soát hoàn hảo cấu trúc vi mô vật liệu bằng cách kiểm soát chính xác các thông số in bao gồm cả năng lượng laser, tốc độ quét, độ dày lớp, v.v., từ đó tối ưu hóa hiệu suất vật liệu.
3 hợp kim nhiệt độ cao hàng không vũ trụ: Ứng dụng Kim loại in ba chiều
Sản xuất các bộ phận kết cấu phức tạp
Các bộ phận nhiệt độ cao trong ngành hàng không vũ trụ như các kênh làm mát cho cánh tuabin và lớp lót bên trong cho buồng đốt có dạng hình học và cấu trúc bên trong phức tạp. Mặc dù công nghệ in 3D kim loại có thể dễ dàng giải quyết khó khăn này, nhưng các kỹ thuật sản xuất truyền thống đôi khi gặp khó khăn trong việc xử lý chính xác các cấu trúc phức tạp này. Không cần đến các phụ kiện và khuôn phức tạp, các bộ phận có dạng hình học phức tạp và cấu trúc bên trong có thể được chế tạo chính xác bằng cách xếp chồng từng lớp bột kim loại.
Chủ nghĩa kiến tạo nhẹ nhàng
Một trong những mục tiêu chính trong ngành hàng không vũ trụ là trọng lượng nhẹ; nó có thể giúp máy bay nhẹ hơn, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện hiệu suất bay. Bằng kiến trúc kết cấu và phân bổ vật liệu, công nghệ in 3D kim loại cho phép các nhà thiết kế hiện thực hóa thiết kế gọn nhẹ. Ví dụ, trọng lượng có thể được giảm đi đáng kể mà không ảnh hưởng đến độ bền bằng cách chế tạo các cánh tuabin có cấu trúc rỗng hoặc dạng lưới.
Tối ưu hóa chất lượng vật liệu
Bằng cách kiểm soát chính xác cấu trúc vi mô của vật liệu, công nghệ in 3D kim loại có thể tối đa hóa chất lượng của chúng. Bằng cách sửa đổi các thông số in và kỹ thuật xử lý nhiệt, có thể đạt được sự kiểm soát chính xác cấu trúc vi mô bao gồm kích thước hạt, thành phần pha và sự phân bố trong quá trình sản xuất hợp kim nhiệt độ cao: Tối ưu hóa các cấu trúc vi mô này hỗ trợ độ bền nhiệt độ cao, khả năng chống mỏi và quá trình oxy hóa của vật liệu sức đề kháng được cải thiện.
Giảm chi phí sản xuất
Nhiều khi, việc sản xuất linh kiện hợp kim nhiệt độ cao truyền thống đòi hỏi một số quy trình - đúc, rèn, gia công, v.v. - không chỉ có chi phí sản xuất cao mà còn dễ dàng tạo ra các sản phẩm phế thải. Bằng cách trực tiếp sản xuất các bộ phận đã hoàn thiện hoặc gần hoàn thiện, công nghệ in 3D kim loại giảm đáng kể các thủ tục trung gian và tỷ lệ phế liệu, do đó cắt giảm chi phí sản xuất.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printed-automotive-metal-prototype.html