Ti-6Al-4V titanlegering: grunnleggende funksjoner
Aluminium 5,5–6,75 %, vanadium 3,5–4,5 %, og sporstoffer som jern, karbon, nitrogen, oksygen og hydrogen utgjør Ti-6Al-4V titanlegeringens primære kjemiske komponenter. Dens tetthet er 4,44g/cm³; området for smeltetemperatur er 1630–1650 grader. Med områder på henholdsvis 825–895 MPa og 895–1180 MPa viser denne titanlegeringen god forlengelse (10–15 %) og krymping i tverrsnitt (25–35 %). Dens strekkstyrke og flytestyrke er enestående.
Ti-6Al-4V titanlegeringens dårlige varmeledningsevne, sterke kjemiske aktivitet, kraftig herding, som gir lav skjærehastighet og kort verktøylevetid, derfor er maskineringsvanskene til denne legeringen svært betydelige. Varmebehandlingsteknikker inkludert gløding, løsningsbehandling og aldringsbehandling kan likevel bidra til å maksimere dens mekaniske kvaliteter. Legeringen er dessuten egnet for bruk i maritime og kjemiske sektorer, og viser stor korrosjonsbestandighet under krevende forhold, inkludert oksiderende, reduserende, sterk syre og sterk alkali.
Aerospace Metal 3D Printing Technology Application
Som en sofistikert additiv produksjonsteknikk, kan metall 3D-utskriftsteknologi gi integrert støping av kompliserte formede komponenter i romfartsindustrien, og dermed forbedre produksjonspresisjon og kvalitet. Utmerket anvendelse av Ti-6Al-4V titanlegering har gjort det til et av de mest undersøkte materialene for 3D-utskrift av metall.
Luftfartsutstyr, inkludert det koniske skallet til den elektriske kabinen, det sylindriske skallet til rakettens elektriske kontrollkabin, og haleskallet viser kompliserte former og spredte strukturer inkludert fremspring, ribber, vinduer osv. Mens 3D-utskriftsteknologi lett kan utføre integrert støping av Disse kompliserte strukturene og garanterer nøyaktigheten og kvaliteten på delene, er tradisjonelle produksjonsteknikker utfordrende å oppnå. Platinum Technology Company, for eksempel, produserte disse skallkomponentene for rakettene i "txi"-serien, som tilfredsstiller kriterier, har sterk generell deformasjonskontroll, stabil størrelse og mekaniske egenskaper, og mekanisk integritet.
Motorkomponenter: Spesielt for viktige komponenter som drivstoffinjektorer, turbopumper og forbrenningskamre, som har kompliserte strukturer og strenge krav til materialytelse og produksjonsnøyaktighet, krever produksjonen av rakettmotorer svært høye tekniske kriterier. Integrert støping av intrikate konstruksjoner er mulig ved bruk av 3D-utskriftsteknologi, noe som forbedrer motorens pålitelighet og ytelse.
Strukturelle komponenter av vinger: Selv om de har kompliserte konstruksjoner, må flyvinger ha stor styrke og liten vekt. Komplekse interne strukturer inkludert vingebjelker og ribber kan produseres via metall 3D-utskriftsteknologi for vingekomponenter. Å redusere vekten ved hjelp av strukturell design bidrar til å forbedre vingestyrken og stivheten samtidig.
blader for motorer: Flymotorbladenes fiendtlige driftsmiljø krever stor temperaturmotstand og slitestyrke på materialer. Motorblader med unike former og indre strukturer, inkludert blader med kjølekanaler, som kan øke kjøleeffektiviteten til bladene og forlenge levetiden, kan produseres med 3D-utskriftsteknologi av metall.
Problemer og løsninger for Ti-6Al-4V titanlegering metall 3D-utskrift
Ti-6Al-4V titanlegering byr fortsatt på visse vanskeligheter selv om den har flere fordeler for 3D-utskrift av metall. Typiske Ti-6Al-4V-additivproduserte komponenter har anisotropiske strekkegenskaper med grove søyleformede Prior-korn. Dermed har det å øke strekkegenskapene til likeaksede korn blitt et stort studieemne.
For å foredle Prior - kornene av Ti-6Al-4V-komponenter under laserrettet energiavsetning (LDED), har det koreanske vitenskapsakademiet og teknikk foreslått en teknikk for pulserende laserstøttet additiv produksjon (PLAAM). Ved å bruke laserproduserte sjokkbølger, kavitasjonsfenomener og akselerert Marangoni-strøm for å generere fine likeaksede Prior-kornstrukturer, inkluderer denne metoden nanosekundpulslasere med LDED-systemer for å levere høy pulsenergi til smeltebassenget, og gir derfor et gunstig miljø. Med 3,78 ganger mengden av Prior - korn per arealenhet sammenlignet med konvensjonelle additive produksjonsprøver, har forskning vist at PLAAM-prøver viser finere og mer likeaksede Prior - korn over hele konstruksjonshøyden på 30 mm.
additiv produksjonskomponentoptimalisering og ytelsesvurdering
Additivproduserte komponenter må tilfredsstille luftfartsindustriens krav dersom de skal brukes i sektoren. I samarbeid med Rolls Royce vurderte et forskerteam fra Nanyang Technological University i Singapore ytelsen til Ti-6Al-4V-prøver produsert og produsert ved bruk av additiv produksjon med laserpulverbedsmelting (L-PBF). Studier har indikert at genererte Ti-6Al-4V-prøver laget av L-PBF additiv produksjon behandlet med aeronautical manufacturing method (MoM) har en bedre utmattingslevetid enn produserte prøver fra fabrikasjon. Bortsett fra det, øker vibrasjonspoleringsteknikken overflateglatthet og utmattelseslevetid, samtidig som den fordelaktige gjenværende kompresjonsspenningen ved kulepering opprettholdes.
Studien bemerket også at overflatepolering med 50 % kan øke utmattelseslevetiden til maskinerte og kulepennede komponenter. Forlengelse av levetiden til komponentene og unngåelse av feil avhenger mye av overflatebehandlingsmetoder, inkludert kulepering og vibrasjonspolering. Shot peening introduserer trykkspenning ved å produsere plastisk deformasjon av materialer og forbedre overflate- og underjordiske kornstrukturer, og dermed forbedre utmattelsesytelsen. Skudpeening kan imidlertid forårsake variasjoner og for stor overflateruhet; så den nødvendige overflateruheten krever siste finpolering. Vibrasjonspolering er en batch-poleringsteknikk der materialet fjernes jevnt fra overflaten i regulert tempo og genererer jevne teksturer, og reduserer derfor overflateruheten samtidig som trykkspenning og kornforfining opprettholdes både på overflaten og under.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printed-tablet-stand.html