Vai trò của in 3D kim loại trong sửa chữa lò và nồi hơi công nghiệp là gì?

1. Sửa chữa các cấu trúc phức tạp: vượt ra ngoài những hạn chế về thể chất của sự khéo léo truyền thống
Cao - ăn mòn nhiệt độ, đạp xe ứng suất nhiệt hoặc hao mòn cơ học có thể gây ra sự cố cục bộ trong các phần chính của lò và nồi hơi công nghiệp, như buồng đốt, ống trao đổi nhiệt và lưới. Hàn và phun là các phương pháp sửa chữa truyền thống bị hạn chế bởi cách chúng hoạt động và khó sử dụng trên các hình học phức tạp như mỏng - các cấu trúc có tường bao quanh, kênh dòng chảy bên trong hoặc bề mặt không đều. Ví dụ, tiêu đề siêu nhiệt nồi hơi cần 56 lỗ hơi chính xác để làm việc. Trong đúc cát truyền thống, lõi phải được định vị, nhưng sắt nóng chảy ở nhiệt độ cao có thể di chuyển lõi, khiến vị trí lỗ di chuyển quá nhiều. Sau đó, cần điều chỉnh khoan tay, chi phí rất nhiều tiền và mất nhiều thời gian.
Mô hình kỹ thuật số và lớp - bởi - Sản xuất xếp chồng lớp đã hoàn toàn giải quyết thách thức này với công nghệ in 3D kim loại. Công ty đúc Boro đã sử dụng công nghệ in cát 3D để cắt giảm thời gian để kết hợp khuôn cho tiêu đề siêu nhiệt từ 14 giờ xuống còn 3,5 giờ trong dự án sửa chữa đầu máy hơi nước Tyseley ở Anh. Điều này đã tiết kiệm 67% chi tiêu. Ngoài ra, có thể tạo 56 lỗ hơi cùng một lúc mà không cần thêm công việc. Trường hợp này cho thấy in 3D có thể đặt chính xác các lõi phức tạp, loại bỏ các vấn đề chất lượng đến từ chuyển động cốt lõi trong các thủ tục cũ và giảm 30% sử dụng năng lượng ở những nơi không chịu trọng lượng khi sử dụng thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết trong khi vẫn đảm bảo sức mạnh.

2. Tùy chỉnh hiệu suất của vật liệu: đáp ứng nhu cầu sửa chữa của hoàn cảnh làm việc rất khắc nghiệt
Industrial furnaces and boilers work in very difficult conditions, and their parts have to be able to handle a lot of stress, like high temperatures (>1000 °C), high pressures (>10MPa), oxy hóa và ăn mòn. Niken - dựa trên và cobalt - Hợp kim là ví dụ về các vật liệu sửa chữa truyền thống ổn định ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, thật khó để tìm thấy sự cân bằng giữa nhiều phẩm chất của họ, chẳng hạn như khả năng chống mài mòn và khả năng chống sốc nhiệt. In 3D kim loại có thể tùy chỉnh chính xác các thuộc tính của vật liệu bằng cách thay đổi cách tạo ra bột và kiểm soát các tham số quy trình.
Ví dụ, khi cố định lưỡi tuabin động cơ máy bay, loại bột hợp kim In718 Niken -} do Công ty Công nghệ Bạch kim sản xuất, bằng cách kiểm soát phân phối kích thước hạt bột (D 50=45 M) và hàm lượng oxy (<50ppm), along with selective laser melting (SLM) technology, achieves a persistent strength of ≥ 900MPa at a high temperature of 650 ℃, meeting the extreme working conditions requirements of aircraft engines. Xi'an Jiaotong University developed the WC Co hard alloy composite powder for use in boilers. It is printed on the cutting teeth of a tunnelling machine using laser selective sintering (SLS) technology. It has a hardness of HRC68, is three times more resistant to wear than traditional forged parts, and can last up to 12 months. This kind of material innovation shows that 3D printing may improve the composition and microstructure of materials in a specific way dependent on the specific working conditions of the area being repaired, like temperature gradient and stress distribution. This is called "on-demand repair."
3. Số hóa toàn bộ quá trình: xây dựng lại và sửa chữa mô hình hiệu quả của ngành công nghiệp
Cách cũ để sửa chữa mọi thứ mất hơn 10 bước, chẳng hạn như tìm ra vấn đề, nhận phụ tùng, gia công và xử lý nhiệt. Phải mất vài tháng và dựa trên kinh nghiệm của con người, dẫn đến những thay đổi lớn về chất lượng. Chế độ "Sản xuất kỹ thuật số Digital Sản xuất thông minh" của công nghệ in 3D kim loại tăng tốc quy trình sửa chữa xuống dưới 72 giờ và có thể tuân theo toàn bộ quá trình.
Quá trình sửa chữa có thể được chia thành bốn bước:
Phát hiện thông minh: Ranger3 High - Máy ảnh 3D tốc độ quét các thành phần với tốc độ khung hình 46kHz với độ chính xác là 0,02mm. Nó tự động tìm thấy kích thước và vị trí của các khuyết tật như vết nứt và hao mòn.
Mô hình ngược: Sử dụng phần mềm địa chất X để biến dữ liệu đám mây điểm thành các mô hình CAD có thể thay đổi, cùng với các kỹ thuật tối ưu hóa cấu trúc liên kết, để sử dụng ít vật liệu hơn trong khi vẫn mạnh;
Sản xuất phụ gia: Sử dụng công nghệ SLM hoặc Electron chùm (EBM), các lớp sửa chữa được in dựa trên dữ liệu cắt mô hình. Độ dày của mỗi lớp có thể được điều chỉnh trong khoảng từ 20 đến 50 μm, cho phép điều khiển kích thước cấp độ micromet -}.
Bài đăng - Xử lý: Nhấn nóng (HIP) được loại bỏ các lỗ chân lông bên trong và tăng mật độ lên 99,95%. Sau đó, đánh bóng bề mặt được thực hiện để thực hiện các tiêu chuẩn chính xác của lắp ráp.
Khi Rolls Royce sử dụng kỹ thuật này để sửa các phụ tùng cho động cơ máy bay, nó đã cắt giảm giá trị hàng tồn kho toàn cầu từ 4,2 tỷ đô la xuống còn 1,8 tỷ đô la và cắt giảm thời gian để máy bay của khách hàng trở lại không khí từ 72 giờ xuống còn 8 giờ. Điều này đã tiết kiệm cho hãng hàng không hơn 500 triệu đô la một năm cho chi phí hoạt động.