Vai detaļām ir nepieciešama siltuma apstrādes uzlabošana pēc drukāšanas pabeigšanas?

一, tehniskais princips: kā termiskā apstrāde maina drukāto detaļu mikrostruktūru un veiktspēju
Īpašais veids, kā tiek izgatavoti 3D drukātie priekšmeti, ir tas, kas izraisa to veiktspējas problēmas. Piemēram, ar metāla lāzera pulvera gultnes kausēšanu (l - PBF) paņēmienu lāzera stars ātri skenē pulvera gultu, izraisot materiāla smagus kausēšanas un sacietēšanas temperatūras ciklus. Tas noved pie šādām problēmām:
Atlikušā stresa uzkrāšanās: ātra dzesēšana rada temperatūras gradientu, kas liek stiepes spriegumam. Tas var izraisīt tā saliekšanu vai pat satricinājumu.
Mikrostruktūras defekti: maziem ekvivalentiem graudiem ir daudz dislokāciju un poras, kas materiālu padara vājāku un mazāk izturīgu.
Veiktspējas anizotropija: saiknes starp slāņiem stiprums ir mazāks nekā pašā materiālā, kas saīsina detaļu noguruma dzīvi.
Pārvaldot tādas lietas kā temperatūra, laiks un vide, siltuma apstrāde rūpīgi kontrolē iespiesto priekšmetu mikrostruktūru. Konkrētais mehānisms sastāv no:
ATKLĀŠANA Stresa mazināšanai: izolācija zem materiāla pārkristalizācijas temperatūras, lai atlikušo spriedzi izvadītu caur šļūdes mehānismu. Piemēram, ja pēc drukāšanas atkausējat aviācijas motora asmeņus 650 grādos, jūs varat samazināt atlikušo spriegumu par vairāk nekā 80% un saglabāt deformāciju 0,1 mm robežās.
Graudu augšana un pārkristalizācija: Virziena pārkristalizācijas tehnoloģijas izmantošana, sīki graudi tiek pārvērsti kolonnu kristālos, kas sakrīt ar galveno stresa asi. Tas padara materiālu daudz izturīgāku pret rāpošanu. Niķeļa - balstītā augsta - temperatūras sakausējuma drukāšanā MIT komanda ar ātrumu 2,5 mm/h pa karsto zonu ar 1235 grādu. Tas palielināja graudu lielumu par trim lieluma kārtām un samazināja šļūdes ātrumu uz pusēm.
Karstā izostatiskā presēšana (gūžas) ir blīvēšanas procedūra, kas atbrīvojas no iekšējām porām, mainot materiāla formu zem augsta spiediena (100–150 MPa) un augstu temperatūru (1000–1200 grādu). Siemens enerģija samazināja gāzes turbīnu asmeņu porainību no 0,8% līdz 0,02% un trīskāršoja to noguruma kalpošanas laiku pēc gūžas apstrādes.
2, pieprasījums nozarē: augsts - beigu ražošana ir ļoti atkarīga no siltuma apstrādes uzlabošanas.
1. Aviācijas un kosmosa laukā ir divas problēmas: veiktspēja un svars.
Turbīnu asmeņiem gaisa kuģu motoros jāspēj 1300 grādu temperatūrā tikt galā ar vairāk nekā 100MPA stresu. Tradicionālie lāpstiņas izmanto virzītu sacietēšanas tehnoloģiju, lai pielāgotu graudu orientāciju . 3 d izdrukātos asmeņus, no otras puses, ir jābūt termiski apstrādājamiem, lai rīkotos tāpat. GE izmantoja l - PBF tehnoloģiju, lai izdrukātu Leap motora degvielas sprauslu. Tas optimizē “fāzes nokrišņu, izmantojot cietu šķīdumu un novecojošu apstrādi, kas samazina svaru par 25% un paaugstina temperatūras izturību līdz 1100 grādiem.
2. enerģijas aprīkojuma lauks: uzticamības standarti ļoti skarbos apstākļos
Vairāk nekā 20 gadus tvaika ģeneratora siltuma pārneses caurulēm ultra superkritiskās termiskās jaudas vienībās jāstrādā pie 620 grādiem un 31 MPa. Lai fiksētu oksīda plēvi un nepilnīgas saplūšanas kļūdas starp drukātajiem slāņiem, 3D drukātie gabali ir jāsarsina. Vietējais uzņēmums izmanto vakuuma atkvēlināšanu un virsmas alumīnija infiltrācijas apstrādi, lai padarītu GH1333 sakausējuma siltuma pārneses caurules, kas ir pietiekami spēcīgas, lai pārsniegtu kodolenerģijas drošības noteikumus (120MPa).
3. Medicīnisko implantu jomā jābūt līdzsvaram starp bioloģisko savietojamību un mehānisko savietojamību.
Lai samazinātu stresa ekranēšanas iedarbību, titāna sakausējuma ortopēdiskajiem implantiem jābūt pareizam stiprības un elastības moduļa sajaukumam. 3D drukātās gūžas locītavas protēzes elastīgo moduli var nolaist no 110GPA līdz 80GPA, kontrolējot + divfāzu audus ar termisko apstrādi. Tas ir tuvāk cilvēka garozas kaula elastīgajam modulam (10-30GPA).
3, izplatīts piemērs: termiskās apstrādes izmantošana, lai uzlabotu industrializāciju
1. piemērs: gāzes turbīnu asmeņu izmantošana rūpniecībā
Siemens Energy izmanto l - PBF tehnoloģiju, lai izdrukātu SGT-8000H gāzes turbīnu asmeņus. Lai uzlabotu veiktspēju, tie izmanto šādas termiskās apstrādes metodes:
Risinājumu ārstēšana: uzturiet 1150 grādu 4 stundas, lai izšķīdinātu 'fāzi un mazinātu atlikušo drukas stresu.
Laika apstrāde: turiet 850 grādu 16 stundas, lai izveidotu matricu ar nano - skalas fāzi.
Ārstēšana ar gūžu: blīvēšana ar 1200 grādu /150 MPa, lai atbrīvotos no trūkumiem iekšpusē.
Pēc pārbaudes apstrādāto asmeņu augstā - temperatūras izturības stiprums pieauga par 40%, un to šļūdes līmenis samazinājās par 60%. Viņi izturēja 5000 stundu ekvivalenta dzīves pārbaudi.
2. gadījums: kodolreaktoru apšuvumu caurulīšu veiktspējas pārbaude
Ķīnas Zinātņu akadēmijas Metāla pētījumu institūts ir izgatavojis 3D - izdrukātas GH1333 sakausējuma apšuvuma caurules, kas atbilst ātrās reaktoru vajadzībām, kas tās atdzesē.
Pārkristalizācija noteiktā virzienā: Lai izveidotu kolonnu kristāla struktūru, izejiet caur apsildāmu zonu ar 1250 grādu ātrumā 5 mm/min.
Oksidācijas aizsargājošais pārklājums: pēc termiskās apstrādes, izsmidziniet CR3C2 NICR pārklājumu. Tas samazina oksidācijas pretestības ātrumu par 90% tvaika vidē ar 600 grādiem.
Apšuvuma caurules vērtspapīru pretestības veiktspēja simulētos negadījuma apstākļos tiek palielināta par 20%, salīdzinot ar tipiskām ekstrudētām caurulēm, nodrošinot būtisku tehnoloģisko atbalstu ceturtās paaudzes kodolenerģijas aprīkojuma lokalizācijai.