Những thành phần thiết bị công nghiệp nào phù hợp để in 3D thép hợp kim cường độ cao -?

一, tiềm năng của thép hợp kim cường độ cao-
Khả năng áp dụng in 3D của thép hợp kim cao - (ví dụ: thép có tuổi martensitic 18NI300, thép công cụ H13, 4140 Thấp- thép hợp kim) phát sinh từ các đặc tính kim loại đặc biệt của chúng và kỹ thuật sản xuất phụ kiện tổng hợp:
Khả năng điều khiển của cấu trúc vi mô
Tính năng "Lớp By By Layer Hising Rapid Col nhau" có thể chủ động điều chỉnh kích thước và hướng của các hạt trong thép hợp kim. Ví dụ, quy trình tan chảy laser chọn lọc (SLM) có thể làm cho các hạt trong thép tuổi 18NI300 martensitic nhỏ hơn đến mức micrometre. Điều này làm cho sức mạnh năng suất mạnh hơn 30% so với các phương pháp rèn điển hình. Viện kim loại tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cho thấy việc điều chỉnh quá trình xử lý nhiệt rất tốt có thể ngăn chặn lỗ chân lông hình thành và làm cho hợp kim Titanium chống lại sự mệt mỏi hơn 50%. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để cải thiện cấu trúc hạt của thép hợp kim cường độ cao -.
Khả năng tạo ra các cấu trúc phức tạp
Mọi người thường sử dụng thép hợp kim - để tạo ra các bộ phận có thể xử lý tải rất nặng, các đĩa tuabin như vậy cho động cơ máy bay và tàu áp lực cho các nhà máy điện hạt nhân. Trong quá khứ, sản xuất và hàn phải được thực hiện riêng. Tuy nhiên, với in 3D, bạn có thể tạo ra các hình dạng phức tạp như các hốc bên trong và các kênh làm mát phù hợp cùng một lúc. NASA sử dụng Inconel 718, một niken - hợp kim dựa trên crom 18% và 9% molybdenum, để tạo ra các vòi phun động cơ tên lửa với in 3D. Các thành phần vẫn có cấu trúc âm thanh ở nhiệt độ cao 2000 độ vì thiết kế kênh làm mát thấm. Điều này là không thể với đúc thông thường.
Sử dụng vật liệu và giảm chi phí
Sử dụng công nghệ rèn truyền thống, chỉ sử dụng 50% đến 70% vật liệu, nhưng in 3D có thể sử dụng hơn 90%. Ví dụ, Arup đã sử dụng in 3D để chế tạo khuôn bằng thép không gỉ cho xe hơi. Điều này đã cắt giảm trọng lượng của mỗi phần xuống 75%, lượng thép được sử dụng 30%và hiệu quả sản xuất gấp 10 lần. Đối với thép hợp kim cường độ cao - như thép công cụ H13, có giá 800 nhân dân tệ mỗi kg, sử dụng ít vật liệu hơn có nghĩa là tiết kiệm lớn cho chi phí.
2, Trường hợp sử dụng phổ biến: Sử dụng công nghiệp in 3D để tạo cao - thép hợp kim cường độ
1. Hàng không vũ trụ: Một bước đột phá kép trong các bộ phận động cơ máy bay cường độ nhẹ và cao -. Platinum Lite tạo ra trường hợp hợp kim nhiệt độ- cao cho ngành hàng không vũ trụ sử dụng Niken GH3039 - Hợp kim dựa trên 20% CR và 13% Công ty bằng cách sử dụng thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết, trọng lượng được cắt giảm 40% trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu đối với sức đề kháng cao ở nhiệt độ cao của 1 000.
Các bộ phận của cấu trúc tàu vũ trụ: Nhóm của Giáo sư Zhang Haiou đã tạo ra công nghệ in 3D "đúc, rèn và phay". Công nghệ này đã tạo ra các bộ phận hợp kim nhôm cường độ cao - dài 500 cm, bao gồm thiết bị hạ cánh và tải - Cấu trúc mang của máy bay C919. Công nghệ này thực hiện các quy trình đúc, rèn và phay cùng một lúc. Điều này làm cho các bộ phận mạnh mẽ gấp đôi so với mệt mỏi và giảm 60% thời gian sản xuất so với các phương pháp truyền thống.
2. Công nghiệp năng lượng và hóa học: đảm bảo khả năng chống ăn mòn và ổn định ở nhiệt độ cao
Các công cụ năng lượng hạt nhân: Thiết bị dùng chung sử dụng kỹ thuật phun chất kết dính để in 3D thép năng lượng hạt nhân (như SA - 508 Gr.3 Thép hợp kim thấp) và loại bỏ lỗ chân lông bên trong bằng cách ép nóng (hông) sau khi thực tế. Các thành phần có thể chịu được 360 độ và 17,2 MPa mà không bị ăn mòn, điều này đáp ứng các tiêu chí ASTM A923. Điều này có nghĩa là các vật đúc điển hình có thể kéo dài hơn ba lần.
Khai thác dầu khí: Schlumberger sử dụng công nghệ Helting Beam Melting (EBM) thành các đầu nối in 3D cho các nền tảng khoan biển Deep-. Các đầu nối được làm từ 4140 Thấp - Thép hợp kim, có 1% CR và 0,5% Mo. In chân không được loại bỏ các tạp chất và làm cho phần 50% khó khăn hơn ở -40 độ, đó là những gì phát triển dầu khí trong vòng tròn Bắc Cực cần.
3. Sản xuất ô tô: Một cách mới để làm cho mọi thứ nhẹ nhàng và hữu ích
Gói pin xe điện: Volvo đã sử dụng công nghệ in 3D bằng kim loại phun lạnh để tạo ra khung pin. Họ đã sử dụng thép công cụ H13 (có 5% CR và 1,5% V) và thiết kế cấu trúc mạng sinh học. Khả năng hấp thụ năng lượng tác động đã được tăng lên và trọng lượng đã được cắt giảm 35%. Điều này đáp ứng các quy định an toàn va chạm cho xe điện.
Động cơ có hiệu suất cao: Các vòng ghế van của động cơ sê-ri BMW M - được làm bằng hợp kim titan (Ti - 6al-4V) đã được in 3D. Các vòng sau đó được phủ bằng cacbua vonfram dựa trên niken thông qua lớp phủ laser bề mặt. So với các phương pháp luyện kim bột tiêu chuẩn, các bộ phận có khả năng chống mòn gấp bốn lần ở nhiệt độ 900 độ và dài hơn tám lần.
3, Các vấn đề kỹ thuật và giải pháp có thể: Các vấn đề quan trọng cần được giải quyết trước khi phòng thí nghiệm có thể trở thành nhà máy
In 3D thép Hợp kim cường độ cao - cung cấp rất nhiều lời hứa, nhưng vẫn có ba vấn đề chính cần được giải quyết trước khi nó có thể được sử dụng ở quy mô lớn:
Kiểm soát chi phí và tốc độ in
Vẫn mất 6 đến 8 giờ để in một phần lớn, như vỏ động cơ hàng không. Chi phí khấu hao thiết bị và bột làm cho chi phí sản xuất cao hơn 3 đến 5 lần so với các phương pháp trước đó. BLT BLT - S800 Multi - Công nghệ in song song laser có thể làm cho mọi thứ hiệu quả hơn gấp ba lần và công nghệ thu hồi bột kim loại có thể giảm 40%chi phí của nguyên liệu thô.
Kiểm soát ứng suất dư và biến dạng
Khi cao - Thép hợp kim cường độ nguội đi nhanh chóng, nó có thể gây ra ứng suất dư, có thể khiến các bộ phận bị uốn cong hoặc vỡ. Nhóm Addup và ECM đã làm việc cùng nhau để tạo ra một giải pháp xử lý nhiệt làm giảm căng thẳng dư trong các bộ phận hợp kim Inconel 718 70% và giữ biến dạng dưới 0,1mm thông qua ủ giai đoạn (cách nhiệt 500 độ trong 2 giờ + 700} độ điều trị lão hóa trong 4 giờ).
Tăng số lượng và các loại vật liệu
Right now, there are only a little over ten mature 3D-printed high-strength alloy steels. These steels are hard to use in really harsh conditions, such very high temperatures (>1200 độ) và ăn mòn đáng kể (như trong môi trường H2S ẩm). Việc tạo ra các vật liệu composite gốm kim loại mới, như vậy, như vậy - 18NI300, đang đẩy các giới hạn của vật liệu. Nó có thể trở nên khó khăn như HRC 65, khó hơn 50% so với kim loại nguyên chất. Điều này làm cho nó tốt cho việc tạo ra các bộ phận sẽ không bị hao mòn trên các nền tảng khoan biển sâu.