Bagaimana bagian cetak 3D logam dapat meningkatkan ketahanan aus permukaannya?

一, Parameter Proses Mengoptimalkan: Mencegah Kelemahan Mikrostruktur Pada Asalnya
1. Manajemen Kooperatif Pendekatan Pemindaian dan Kekuatan Laser
Perilaku dinamis dari kumpulan leleh dalam proses peleburan laser selektif (SLM) secara langsung dipengaruhi oleh penyelarasan kekuatan laser dan kecepatan pemindaian. Misalnya, ketika daya laser 250W dan kecepatan pemindaian adalah 1000mm/s, kolam lebur dapat mendingin dengan kecepatan 10 k/s, membentuk endapan penguatan kecil fase 'dan' '. Ini meningkatkan kekerasan permukaan bagian yang dicetak menjadi 450 HV, yang 30% lebih tinggi dari coran tradisional. Ini adalah kasus untuk Inconel 718, nikel - paduan berbasis. Pendekatan pemindaian kotak -kotak, di sisi lain, dapat secara efisien mendistribusikan tekanan panas, mengurangi kepadatan retakan permukaan, dan mengurangi kemungkinan mengelupas selama keausan.
2. Penjajaran kepadatan energi dan ketebalan lapisan yang tepat
Menurut data eksperimental, kekasaran permukaan bagian cetak baja stainless 316L dapat dikurangi dari RA 8,2 μ m ke RA 4,5 μ m ketika ketebalan lapisan berkurang dari 50 μ m menjadi 30 μ m. Kepadatan permukaan bagian cetak paduan titanium dapat mendekati 99,95% dengan menggabungkan rumus kepadatan energi (E=p/(V × H × T), di mana P adalah kekuatan, V adalah kecepatan, h adalah diameter spot, dan T adalah ketebalan lapisan), dan kombinasi parameter yang mengoptimalkan. Ini sangat mengurangi keausan abrasif yang disebabkan oleh pori -pori.
3. Desain Inovasi untuk Struktur Pendukung
Menggunakan pohon - seperti dukungan daripada dukungan kisi konvensional untuk struktur gantung dapat mencegah kerusakan permukaan selama post - pemrosesan dan mengurangi area kontak dukungan lebih dari 30%. Metode Dukungan Adaptif Boeing menyediakan substrat kualitas - yang tinggi untuk pemakaian - yang berikutnya dengan secara dinamis menyesuaikan kepadatan dukungan untuk menurunkan laju cacat permukaan bilah mesin penerbangan cetak menjadi 0,3%.
Densifikasi permukaan dan rekonstruksi struktur mikro adalah dua post - pemrosesan teknologi penguatan.
Prosedur Densifikasi Menggunakan Hot Isostatic Pressing (HIP)
Teknologi pinggul menggunakan efek gabungan dari tekanan tinggi (100-150 MPa) dan suhu tinggi (1000-1200 derajat) untuk menghilangkan hampir 99% pori yang ditemukan pada benda cetak. Setelah perawatan pinggul, kehidupan kelelahan kontak bergulir dinaikkan 2,3 kali dan kekerasan permukaan cakram turbin yang terbuat dari paduan kobalt kromium meningkat dari 380 HV menjadi 520 HV. Bahkan di atmosfer dengan suhu setinggi 1500 derajat, nosel bahan bakar mesin lompatan yang diobati oleh GE Aviation menggunakan teknik ini mempertahankan ketahanan aus yang konsisten.
2, Modifikasi Permukaan melalui Pemrosesan Gesekan (FSP)
FSP dapat memperbaiki ukuran butir menjadi 0,5 - 1 μm dengan menggunakan head pengaduk berputar kecepatan {6} yang tinggi untuk membuat deformasi plastik. Jika dibandingkan dengan komponen yang tidak diobati, pengobatan FSP dapat meningkatkan kekerasan permukaan bagian paduan aluminium cetak hingga 180 HV dan meningkatkan ketahanan aus sebesar 40%. Untuk konfigurasi saluran aliran internal yang kompleks, seperti keausan - perlakuan resisten saluran pendingin dalam pendorong pesawat, teknologi ini sangat cocok untuk penguatan permukaan.
LSP, atau laser shock peening
LSP membuat lapisan tegangan tekan residual pada permukaan material hingga sedalam 1 mm dengan menggunakan laser berdenyut energi - tinggi - yang diinduksi gelombang kejut plasma. Setelah pengobatan LSP, kehidupan keausan kelelahan dari bagian -bagian cetak yang terbuat dari paduan titanium TC4 tiga kali lipat dan permukaan mikrohardness naik menjadi 520 HV. Komponen roda pendaratan utama dari pesawat C919 telah menguatkan permukaannya menggunakan teknologi ini.
3, sistem perlindungan skala multi - dibangun menggunakan teknologi pelapisan fungsional.
1. Lapisan keras menggunakan Deposisi Uap Fisik (PVD)
Koefisien gesekan dapat diturunkan menjadi 0,15 dan kekerasan permukaan bagian cetak baja stainless 316L dapat mendekati 2200 HV dengan menerapkan lapisan CRN yang menggunakan teknologi pelapisan ion multi -. Pada suhu tinggi 1000 derajat, energi Siemens menurunkan laju keausan oksidasi bilah turbin gas sebesar 80% dibandingkan dengan bahan substrat setelah menerapkan lapisan tialn.
2. Lapisan gradien menggunakan laser cladding
Teknologi laser laser powering sinkron dapat digunakan untuk membuat pelapis penghalang termal gradien fecraly/ysz pada permukaan nikel - paduan berbasis. Pada suhu tinggi 1400 derajat, lapisan mempertahankan koefisien ekspansi termal rendah 0,5%, memperpanjang umur kelelahan termal dari bilah turbin pada mesin penerbangan hingga 2000 siklus - lima kali lebih lama dari bagian yang tidak dilapisi.
3. Lapisan elektroplating komposit nano
Dibandingkan dengan pelapis nikel murni, kekerasan lapisan dapat dinaikkan menjadi 650 HV dan resistensi keausannya dapat ditingkatkan sebesar 60% dengan menambahkan 0,5 persen partikel nano sic ke nikel - solusi elektroplasi berbasis. Kehidupan layanan teknologi ini telah meningkat menjadi tiga tahun di pengaturan air laut berpasir, dan telah digunakan untuk melindungi permukaan poros pompa pengeboran pada platform lepas pantai.
4, kasus penggunaan umum dan evaluasi kinerja
1. Disc Turbin untuk Mesin Pesawat
Setelah 1000 jam - pengujian keausan suhu tinggi, inconel 718 turbin disc yang dibuat oleh gulungan - royce yang menggunakan proses komposit SLM+HIP+PVD menunjukkan peningkatan yang penting dalam kekasaran permukaan, hanya meningkat dengan 0,2 μm dibandingkan dengan 0,8 μm untuk tipikal yang khas.
2. Deep - Gearbox Platform Pengeboran Laut
Komposit kelongsong SLM+FSP+laser yang digunakan untuk mengobati gigi baja stainless 316L yang dibuat oleh CSIC meningkatkan potensi pitting untuk +0.3 V (SCE) dalam larutan NaCl 3,5% dan memberikan 2,5 kali resistansi keausan yang diperlukan untuk memenuhi standar API 6A.
3. Cincin piston untuk mesin mobil
Pada suhu tinggi 200 derajat, koefisien gesekan baja - cincin piston berbasis yang diproduksi oleh SLM diturunkan menjadi 0,08 dan laju konsumsi bahan bakar menurun sebesar 3,2% setelah penguatan guncangan laser dan berlian - seperti karbon (DLC) perawatan coating.