Bisakah komponen poros kekuatan - tinggi dicetak dengan paduan titanium?

一, pencetakan 3D dengan paduan titanium: melampaui batas bahan standar
1. Bekerja bersama untuk membuat kekuatan dan keuletan yang tinggi menjadi mungkin
Dalam logam khas, kekuatan dan keuletan sering memiliki koneksi "jungkat -jungkit", namun pencetakan 3D dapat mematahkan kendala ini dengan mengendalikan struktur mikro. Misalnya, Academy of Sciences dan Tim Universitas Northeastern menggunakan Teknologi Deposisi Energi terarah (DED) untuk membuat ti ∝ zr ₁ ₅nbval₀. Kekuatan luluh paduan entropi tinggi adalah 914 MPa, dan perpanjangan fraktur adalah 27,4%. Ini jauh lebih tinggi dari sampel casting standar (835 MPa, 18,8%). Bagian terpenting dari itu adalah:
Desain Struktur Heterogen: Ketika kristal kolom dan kristal ekueks bekerja sama untuk berubah bentuk, mereka membuat "pegas - seperti" mekanisme penyesuaian stres di dalam material. Ini membuat materi tetap kuat dan memberinya ruang untuk berubah bentuk.
Membuat Seragam Komposisi: Metode DED mendingin dengan sangat cepat (10 ⁴ -10 ⁶ K/S), yang menghentikan pemisahan elemen, menghentikan presipitasi fase berbahaya, dan mengatur tahap untuk karakteristik mekanis yang hebat.
Jenis bahan ini telah digunakan di beberapa bagian poros mesin penerbangan, dan kemampuannya untuk bekerja dengan baik pada suhu tinggi (regangan plastik mencapai 67,6% pada 600 derajat) membuka lebih banyak kegunaan untuk paduan titanium dalam kondisi yang sangat keras.
2. Jalur untuk meningkatkan kinerja resistensi kelelahan
Ukuran utama kehidupan kelelahan bagian poros adalah kehidupan kelelahan mereka . 3 D Pencetakan membuat segalanya lebih tahan terhadap kelelahan dengan menggunakan metode berikut:
Kontrol Cacat: Menggunakan teknologi laser selektif peleburan (SLM), Anda dapat menurunkan probabilitas inisiasi retak kelelahan dengan mengoptimalkan taktik pemindaian (pemindaian papan tulis seperti itu) ke porositas lebih rendah dari cacat fusi 0,8% menjadi 0,2% dan interlayer non -.
Mengelola stres residual: Peening tembakan menambah -400MPa stres tekan residual, yang membuat velg aluminium bertahan tiga kali lebih lama. Metode yang sama ini dapat digunakan pada bagian poros paduan titanium.
Proses Perlakuan Panas: Perawatan hot isostatic pressing (HIP) dapat menghilangkan pori -pori internal dan membuat kekuatan kelelahan paduan Ti6Al4V berubah dari 450MPA menjadi 620MPA.
2, Gunakan dalam Industri: Dari laboratorium ke manufaktur massal
1. Aerospace: Model cara menggabungkan cahaya dan fungsionalitas
Airbus A350 Trailing Edge High Lift System memiliki poros fleksibel paduan titanium yang merupakan contoh tengara dari bagian poros cetak 3D. Liebherr Aerospace membuat bagian ini menggunakan manufaktur aditif bubuk titanium dan memasukkannya ke dalam gearbox diferensial aktif dari sistem flap. Ini mengarah ke terobosan berikut:
Integrasi fungsi: Menyusun tujuh bagian tradisional menjadi satu, yang memotong berat sebesar 30% dan membuatnya 20% lebih dapat diandalkan.
Memeriksa Kinerja: Sertifikasi EASA telah menunjukkan bahwa 3D - bagian poros cetak dapat memenuhi standar penerbangan - tingkat kelelahan, yang berarti mereka dapat bertahan hingga 20 tahun.
Optimalisasi Biaya: Pencetakan 3D dengan paduan titanium menggunakan lebih sedikit bahan dan biaya 40% lebih murah dari metode penempaan tradisional.
2. Perangkat medis: Modifikasi dan kompatibilitas yang disesuaikan dengan sistem biologis
Di bidang implan ortopedi, komponen poros cetak 3D titanium paduan 3D, termasuk batang sendi pinggul, telah digunakan dalam pengaturan klinis. Beberapa manfaatnya adalah:
Adaptasi anatomi: desain khusus berdasarkan data CT pasien yang menurunkan efek pelindung stres dan mendorong integrasi tulang.
Desain Struktur Berpori: Membuat Struktur Berpori Biomimetik oleh Optimalisasi Topologi, yang tidak hanya membuatnya lebih ringan tetapi juga mempercepat pembentukan tulang. Misalnya, sebuah perusahaan membuat 3D - cetak kobalt chromium alloy sendi buatan yang bertahan lebih lama dari 95% bagian yang ditempa.
3. Membuat Mobil: Menemukan keseimbangan yang tepat antara kinerja tinggi dan ringan
Dalam dunia mobil kinerja - tinggi, bagian -bagian poros cetak 3D titanium, seperti poros gearbox dan sistem suspensi, perlahan -lahan menggantikan baja. Misalnya, grup BMW menggunakan 3D - jaket air paduan aluminium yang dicetak dan optimasi topologi untuk membuatnya 40% lebih ringan dan bertahan lebih dari 2000 jam.
Tesla menguji alloy titanium 3D - lengan kontrol yang dicetak dalam sistem suspensi CyberTruck. Desain heterostruktur membuatnya kuat dan tahan lama pada saat yang sama.