Làm thế nào các bộ phận in 3D kim loại có thể cải thiện khả năng chống mài mòn bề mặt của chúng?

, Tối ưu hóa các tham số quy trình: Ngăn chặn các lỗ hổng cấu trúc vi mô ở nguồn gốc của chúng
1. Quản lý hợp tác của phương pháp quét và sức mạnh laser
Hành vi động của nhóm tan chảy trong quá trình tan chảy laser chọn lọc (SLM) bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sự liên kết của công suất laser và tốc độ quét. Chẳng hạn, khi công suất laser là 250W và tốc độ quét là 1000mm/s, bể tan có thể làm mát với tốc độ 10 k/s, tạo thành các kết tủa tăng cường nhỏ của các pha 'và' '. Điều này làm tăng độ cứng bề mặt của phần in lên 450 HV, cao hơn 30% so với các vật đúc truyền thống. Đây là trường hợp của Inconel 718, một niken - hợp kim dựa trên. Mặt khác, một phương pháp quét bảng kiểm tra có thể phân phối hiệu quả ứng suất nhiệt, làm giảm mật độ của các vết nứt bề mặt và giảm khả năng bong tróc trong khi mòn.
2. Sự liên kết chính xác của mật độ năng lượng và độ dày lớp
Theo dữ liệu thử nghiệm, độ nhám bề mặt của các bộ phận in bằng thép không gỉ 316L có thể giảm từ RA 8.2 m đến RA 4,5 m khi độ dày lớp giảm từ 50 μ m xuống 30 m. Mật độ bề mặt của các bộ phận được in bằng hợp kim titan có thể đạt tới 99,95% bằng cách kết hợp công thức mật độ năng lượng (E=P/(V × H × T), trong đó P là công suất, V là vận tốc, H là đường kính điểm và t là độ dày lớp) và tối ưu hóa kết hợp tham số. Điều này làm giảm đáng kể hao mòn mài mòn do lỗ chân lông.
3. Đổi mới thiết kế cho các cấu trúc hỗ trợ
Sử dụng cây - giống như các hỗ trợ thay vì hỗ trợ lưới thông thường cho các cấu trúc treo có thể ngăn ngừa thiệt hại bề mặt trong quá trình xử lý Post- và giảm hơn 30%diện tích tiếp xúc của các hỗ trợ. Phương pháp hỗ trợ thích ứng của Boeing cung cấp chất lượng chất lượng - cao cho xử lý chống mài mòn tiếp theo - bằng cách điều chỉnh động mật độ hỗ trợ để giảm tốc độ khuyết tật bề mặt của lưỡi máy hàng không in xuống 0,3%.
Độ mật độ bề mặt và tái tạo cấu trúc vi mô là hai bài - Công nghệ tăng cường xử lý.
Quy trình mật độ bằng cách sử dụng máy ép nóng (hông)
Công nghệ hông sử dụng các hiệu ứng kết hợp của áp suất cao (100 Mạnh150 MPa) và nhiệt độ cao (1000 Lỗi1200 độ) để loại bỏ gần 99% lỗ chân lông được tìm thấy trong các vật thể in. Sau khi điều trị hông, tuổi thọ mỏi tiếp xúc lăn đã được tăng thêm 2,3 lần và độ cứng bề mặt của đĩa tuabin làm từ hợp kim crom cobalt tăng từ 380 HV lên 520 HV. Ngay cả trong bầu không khí có nhiệt độ cao tới 1500 độ, vòi phun động cơ Leap được xử lý bằng cách sử dụng kỹ thuật này vẫn giữ được khả năng chống mài mòn nhất quán.
2, Sửa đổi bề mặt thông qua xử lý khuấy ma sát (FSP)
FSP có thể tinh chỉnh kích thước hạt thành 0,5 - 1 μm bằng cách sử dụng các đầu khuấy quay tốc độ- cao để tạo biến dạng dẻo. Khi so sánh với các thành phần không được xử lý, xử lý FSP có thể làm tăng độ cứng bề mặt của các bộ phận hợp kim nhôm in lên 180 HV và tăng 40%điện trở hao mòn. Đối với các cấu hình kênh dòng chảy bên trong phức tạp, chẳng hạn như Wear - Xử lý các kênh làm mát trong bộ đẩy máy bay, công nghệ này đặc biệt phù hợp để tăng cường bề mặt.
LSP, hoặc laser sốc pening
LSP tạo ra một lớp ứng suất nén còn lại trên bề mặt vật liệu sâu đến 1 mm bằng cách sử dụng Laser xung năng lượng cao-} {- gây ra sóng xung kích plasma. Sau khi điều trị LSP, tuổi thọ mệt mỏi của các bộ phận in được làm từ hợp kim Tc4 titan đã tăng gấp ba lần và độ siêu nhỏ bề mặt tăng lên 520 HV. Các thành phần thiết bị hạ cánh chính của máy bay C919 đã được tăng cường bề mặt của chúng bằng công nghệ này.
3, Hệ thống bảo vệ tỷ lệ đa - được xây dựng bằng công nghệ phủ chức năng.
1. Lớp phủ cứng bằng cách sử dụng lắng đọng hơi vật lý (PVD)
Hệ số ma sát có thể được hạ xuống 0,15 và độ cứng bề mặt của các bộ phận in bằng thép không gỉ 316L có thể tiếp cận 2200 HV bằng cách áp dụng lớp phủ CRN sử dụng công nghệ mạ ion ARC đa-}. Ở nhiệt độ cao 1000 độ, năng lượng của Siemens đã giảm tốc độ hao mòn oxy hóa của lưỡi tuabin khí xuống 80% so với vật liệu cơ chất sau khi áp dụng lớp phủ Tialn.
2. Lớp phủ gradient bằng cách sử dụng ốp laser
Công nghệ ốp laser cho ăn bằng bột đồng bộ có thể được sử dụng để tạo ra lớp phủ rào cản nhiệt gradient fecraly/YSZ trên bề mặt của niken - Hợp kim dựa trên. Ở nhiệt độ cao 1400 độ, lớp phủ duy trì hệ số giãn nở nhiệt thấp 0,5%, kéo dài tuổi thọ mỏi nhiệt của lưỡi tuabin trong động cơ hàng không đến 2000 chu kỳ - dài hơn năm lần so với các bộ phận không mềm.
3. Lớp phủ mạ điện của Nano Composite
So với lớp phủ niken tinh khiết, độ cứng của lớp phủ có thể được nâng lên 650 HV và khả năng chống mài mòn của nó có thể được cải thiện 60% bằng cách thêm 0,5 hạt sic phần trăm trọng lượng vào niken - dung dịch mạ điện dựa trên. Tuổi thọ dịch vụ của công nghệ này đã được tăng lên ba năm trong các khu vực nước biển cát, và nó đã được sử dụng để bảo vệ bề mặt của các trục bơm khoan trên các nền tảng ngoài khơi.
4, Các trường hợp sử dụng phổ biến và đánh giá hiệu suất
1. Đĩa tuabin cho động cơ máy bay
Sau 1000 giờ cao - Kiểm tra độ mòn nhiệt độ, đĩa tuabin Inconel 718 được thực hiện bởi các cuộn - Royce sử dụng SLM+HIP+PVD COMPOSITE cho thấy sự cải thiện đáng chú ý về độ nhám bề mặt, tăng thêm 0,2 μM.
2. Deep - Hộp số khoan trên biển
Hợp chất ốp laser SLM+FSP+được sử dụng để xử lý các bánh răng bằng thép không gỉ 316L được tạo ra bởi CSIC làm tăng tiềm năng rỗ lên +0.3 V (SCE) trong dung dịch NaCl 3,5% và cung cấp 2,5 lần khả năng chống mài mòn để đáp ứng tiêu chuẩn API 6A.
3. Nhẫn piston cho động cơ ô tô
Ở nhiệt độ cao 200 độ, hệ số ma sát của thép - vòng piston dựa trên SLM được hạ xuống xuống 0,08 và tốc độ tiêu thụ nhiên liệu giảm 3,2% sau khi tăng cường sốc laser và kim cương -}}}