High - Hợp kim nhiệt độ có phù hợp để in các bộ phận thiết bị hơi nước không?

一, lợi ích công nghệ của in 3D với Hợp kim nhiệt độ-}
1. Khả năng tạo ra các cấu trúc phức tạp
Khi chế tạo các lưỡi rỗng cho các tuabin hơi bằng cách sử dụng kỹ thuật đúc đầu tư điển hình, phải mất nhiều bước để ghép các kênh làm mát. Điều này có nghĩa là ít hơn 10% vật liệu được sử dụng và các lưỡi có khả năng có lỗ hổng hàn. Thông qua các quy trình tan chảy chọn lọc bằng laser (SLM) hoặc các quy trình nóng chảy chùm electron (EBM), công nghệ in 3D có thể in trực tiếp các tính năng phức tạp như các kênh làm mát phù hợp và cấu trúc mạng. Ví dụ, các lưỡi tuabin mà công nghệ bạch kim được in cho một công ty tuabin khí nhất định đã giúp làm mát hiệu quả hơn 30% và làm cho lưỡi dao nhẹ hơn 25%. Điều này đã cải thiện đáng kể hiệu quả nhiệt và sự ổn định hoạt động của thiết bị hơi nước.
2. Khả năng cải thiện phẩm chất của vật liệu
Khi cao - Hợp kim nhiệt độ được in 3D, tốc độ làm mát là 106 Lỗi108 độ /s có thể tạo ra các mẫu hạt siêu âm và thậm chí các pha vô định hình. Điều này làm cho vật liệu mạnh hơn và chống lại sự mệt mỏi hơn ở nhiệt độ cao. Avic Maite's In738 High - Bột hợp kim nhiệt độ, được thực hiện bởi in 3D, có cường độ năng suất 900MPa cho các lưỡi tuabin khí ở nhiệt độ cao 1200 độ. Điều này lớn hơn 15% so với đúc truyền thống. Ngoài ra, bằng cách sử dụng các thuật toán AI để giúp tối ưu hóa các tham số quá trình (như vậy, việc thay đổi công suất laser và tốc độ quét khi đang bay) có thể cung cấp cho bạn kiểm soát tốt cấu trúc vi mô của vật liệu và giúp bạn tìm hiểu thêm về tiềm năng hiệu suất của hợp kim nhiệt độ cao-.
3. Giảm chi phí và thời gian cần thiết để làm mọi thứ
Làm cho cao - Các bộ phận hợp kim nhiệt độ - theo cách thời trang thực hiện 12 bước, chẳng hạn như luyện kim, rèn và xử lý nhiệt, và có thể mất đến sáu tháng. Với chế độ "mô phỏng trực tiếp mô hình kỹ thuật số", công nghệ in 3D cắt giảm chu kỳ sản xuất xuống dưới hai tuần. Xi'an Bolite đã sử dụng công nghệ SLM để in đĩa tuabin cho các công ty động cơ hàng không. Điều này làm cho các thành phần chính trong thiết bị hơi nước được lặp lại nhanh chóng. Công ty đã có thể sử dụng 90%vật liệu thay vì 15%thông thường và chi phí của mỗi mảnh giảm 40%.
2, Thử thách in các bộ phận thiết bị hơi nước cho sử dụng công nghiệp: Khoảng cách giữa phòng thí nghiệm và hội thảo
1. Các vấn đề với việc giữ cho quá trình ổn định
Khi cao - Hợp kim nhiệt độ được in 3D, laser và bột tương tác ở bốn trạng thái khác nhau: rắn, chất lỏng, khí và huyết tương. Điều này làm cho hồ bơi nóng chảy hoạt động theo cách phức tạp và thay đổi. Chẳng hạn, khi SLM in hợp kim Inconel 718, nếu tốc độ quét không nằm trong phạm vi lý tưởng, các khiếm khuyết như gãy xương và lỗ chân lông có thể xảy ra, điều đó có nghĩa là ít hơn 70% các bộ phận là đủ điều kiện. Ngoài ra, vấn đề biến dạng cong vênh gây ra bởi sự tích tụ ứng suất dư đặc biệt xấu khi in các bộ phận thiết bị hơi nước lớn (như tường màng nồi hơi). Nó cần được cố định với các bước bổ sung như làm nóng chất nền và điều trị nhiệt giải phóng căng thẳng.
2. Đảm bảo hiệu suất vật liệu nhất quán
Hiệu suất của tất cả các phần của thiết bị hơi phải rất nhất quán. Ví dụ, các ống truyền nhiệt trong các nhà máy điện hạt nhân cần phải làm việc trong một thời gian dài ở 360 độ và 17,2 MPa. Bất kỳ thay đổi trong hiệu suất trong một khu vực cụ thể có thể nguy hiểm. Tuy nhiên, những thay đổi nhỏ trong phân bố kích thước của các hạt bột, mật độ của bột và các thông số khác trong suốt quá trình in 3D có thể gây ra sự khác biệt về kích thước hạt và phân bố pha kết tủa trong các phần khác nhau của sản phẩm. Chỉ có một vài công ty trong nước, như Huashu High Tech, đã thiết lập các hệ thống để theo dõi các lô bột và nền tảng giám sát trực tuyến để giữ thay đổi hiệu suất trong vòng 5%. Tuy nhiên, vẫn khó để đạt được các thông số kỹ thuật cao cho các thành phần cấp năng lượng hạt nhân.
3. Không có hệ thống để tiêu chuẩn hóa
Các tiêu chuẩn toàn cầu để chứng nhận 3D - được in cao - Các bộ phận hợp kim nhiệt độ chưa hoàn thành. ASTM International đã công bố "các yêu cầu chung về sản xuất vật liệu kim loại", nhưng vẫn còn một khoảng cách trong các phương pháp thử nghiệm đối với một số tình huống làm việc của thiết bị hơi nước, như quá trình oxy hóa ở phía hơi nước và ăn mòn bằng hơi nước. Một công ty trong nước đã tạo ra các gói ống siêu nhiệt cho các nhà máy nhiệt điện, nhưng quá trình chấp nhận dự án đã được kéo dài thêm 18 tháng vì không có tiêu chuẩn thử nghiệm đặc biệt nào cho những thứ như cường độ sức bền nhiệt độ cao và tốc độ oxy hóa bên hơi nước. Điều này làm cho dự án trở nên rủi ro hơn cho công nghiệp hóa.
3, Đột phá trong các kịch bản ứng dụng: Từ phi công đến toàn bộ -
1. Công nghệ di chuyển từ ngành này sang ngành khác trong hàng không vũ trụ
Khi thiết kế các bộ phận kết thúc nóng, cả động cơ máy bay và tuabin hơi nước cần những thứ như làm mát hiệu quả và được ánh sáng. GE đã sử dụng in 3D để làm cho vòi phun nhiên liệu động cơ Leap, kết hợp 20 phần thành một. Kỹ thuật này cũng đã được sử dụng thành công để tạo ra các vòi phun nước hơi nước. Công nghệ Ouzhong, một công ty Trung Quốc, đã in lõi van điều chỉnh cho một đơn vị nhiệt điện siêu tới hạn -. Thiết kế này đã giảm 35% trọng lượng và tăng tốc thời gian đáp ứng quy định xuống 0,2 giây, cải thiện đáng kể hiệu suất điều khiển động của thiết bị hơi nước.
2. Nhu cầu tùy chỉnh trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân
Thứ tư - Các lò phản ứng hạt nhân thế hệ, như natri - Các lò phản ứng nhanh được làm mát và lò phản ứng muối nóng chảy, có tiêu chí chặt chẽ hơn cho các vật liệu được sử dụng trong máy phát hơi. Ví dụ, chúng cần giữ ổn định trong các điều kiện có nhiệt độ cao và bức xạ nghiêm trọng trên 600 độ . 3 d in có thể khiến nó có thể định hình gần như khó khăn - thành - kim loại máy (như GH1333). Viện nghiên cứu kim loại tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển 3D - Ống vỏ hợp kim GH1333 in tốt hơn 20% trong việc chống sưng so với các ống ép đùn truyền thống khi được thử nghiệm trong điều kiện tai nạn mô phỏng. Điều này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc bản địa hóa các thiết bị năng lượng hạt nhân.
3. Thay đổi nhanh chóng đối với nồi hơi công nghiệp
Công nghệ in 3D có thể giúp thiết bị hơi nước nhỏ và mô -đun phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực năng lượng phân tán. Ví dụ, một công ty sử dụng công nghệ SLM để tạo ra đầu đốt cho nồi hơi sinh khối. Thiết kế kênh dòng chảy sinh học tăng hiệu quả đốt cháy lên 12% và rút ngắn thời gian cần thiết để chuyển từ thiết kế sang phân phối xuống 45 ngày, nhanh hơn ba lần so với các phương pháp tiêu chuẩn. Trong tương lai, có thể cá nhân hóa và chế tạo thiết bị hơi nước theo yêu cầu bằng công nghệ đôi kỹ thuật số và in 3D.