Er høy - temperaturlegering egnet for å skrive ut damputstyrsdeler?

一, de teknologiske fordelene ved 3D -utskrift med høy - Temperaturlegeringer: Å overvinne grensene for tradisjonell produksjon
1. Evnen til å lage kompliserte strukturer
Når du lager hule kniver for dampturbiner ved bruk av den typiske investeringsstøpingsteknikken, tar det mange skritt for å splitte kjølekanalene. Dette betyr at mindre enn 10% av materialet brukes og at knivene sannsynligvis vil ha sveisefeil. Gjennom laserselektiv smelting (SLM) eller Electron Beam Melting (EBM) -prosedyrer, kan 3D -utskriftsteknologi direkte skrive ut kompliserte funksjoner som konformkjølekanaler og gitterstrukturer. For eksempel har turbinbladene som Platinum Technology skrev ut for et visst gassturbinselskap gjort avkjøling av 30% mer effektive og gjort bladene 25% lettere. Dette har forbedret den termiske effektiviteten og driftsstabiliteten til damputstyr.
2. Evnen til å forbedre egenskapene til materialer
Når høye - temperaturlegeringer er 3D -trykt, kan en avkjølingshastighet på 106–108 grader /s lage ultrafine kornmønstre og til og med amorfe faser. Dette gjør materialet sterkere og mer motstandsdyktig mot tretthet ved høye temperaturer. Avic Maites In738 High - temperaturlegeringspulver, laget av 3D -utskrift, har en avkastningsstyrke på 900MPa for gassturbinblader ved en høy temperatur på 1200 grader. Dette er 15% større enn tradisjonelle støpegods. Å bruke AI -algoritmer for å hjelpe med å optimalisere prosessparametere (slik endring av laserkraft og skannehastighet på farten) kan gi deg fin kontroll over mikrostrukturen til materialet og hjelpe deg med å lære mer om ytelsespotensialet til høy - temperaturlegeringer.
3. Å senke kostnadene og tiden det tar å lage ting
Å lage høy - Temperaturlegering Deler Old - Motet måte tar 12 trinn, for eksempel smelting, smiing og varmebehandling, og kan ta opptil seks måneder. Med "Digital Model Direct Molding" -modus kutter 3D -utskriftsteknologi produksjonssyklusen til under to uker. Xi'an Bolite brukte SLM -teknologi for å trykke turbinplater for luftfartsmotorselskaper. Dette gjorde det mulig for nøkkelkomponenter i damputstyr å raskt bli iterert. Selskapet var i stand til å bruke 90%av materialet i stedet for de vanlige 15%, og kostnadene for hvert stykke gikk ned med 40%.
2, Utfordringen med å skrive ut damputstyrsdeler til industriell bruk: gapet mellom laboratoriet og verkstedet
1. Problemer med å holde prosessen stabil
Når høy - temperaturlegeringer er 3D -trykt, samhandler laseren og pulveret i fire forskjellige tilstander: fast, væske, gass og plasma. Dette gjør at det smeltede bassenget oppfører seg på en komplisert og skiftende måte. For eksempel, når SLM skriver ut Inconel 718 -legering, hvis skannehastigheten ikke er innenfor det ideelle området, vil det sannsynligvis skje mangler som brudd og porer, noe som betyr at mindre enn 70% av delene er kvalifiserte. Problemet med å skjeve deformasjon forårsaket av gjenværende stressoppbygging er spesielt dårlig når du skriver ut store damputstyrsdeler (som kjelemembranvegger). Det må løses med ekstra trinn som forvarming av underlaget og stress frigjør varmebehandling.
2. Garanti for konsekvent materialytelse
Ytelsen til alle deler av damputstyr må være veldig konsistent. For eksempel må varmeoverføringsrørene i kjernekraftverk jobbe i lang tid ved 360 grader og 17,2 MPa. Eventuelle endringer i ytelsen i et bestemt område kan være farlige. Imidlertid kan små endringer i størrelsesfordelingen av pulverpartikler, tettheten av pulveret og andre parametere gjennom 3D -utskriftsprosessen forårsake forskjeller i kornstørrelse og nedbørsfasefordeling i forskjellige deler av produktet. Bare noen få innenlandske selskaper, som Huashu High Tech, har satt opp systemer for å spore pulverpartier og online overvåkingsplattformer for å holde ytelsesendringer innen ± 5%. Imidlertid er det fortsatt vanskelig å oppnå de høye spesifikasjonene for komponenter for kjernekraft.
3. Ingen system for standardisering
De globale standardene for å sertifisere 3D - trykt høyt - temperaturlegeringsdeler er ennå ikke ferdige. ASTM International har publisert de "generelle kravene til additiv produksjon av metalliske materialer", men det er fremdeles et gap i testmetodologier for visse arbeidssituasjoner med damputstyr, som oksidasjon på dampsiden og korrosjon ved vanndamp. Et innenlandsk selskap laget superheaterrørbunter for termiske kraftverk, men prosjektakseptprosessen ble utvidet med 18 måneder fordi det ikke var noen spesielle teststandarder for ting som høye temperaturutholdenhetsstyrke og oksidasjonshastighet for dampsiden. Dette gjorde prosjektet mer risikabelt for industrialisering.
3, Gjennombrudd i applikasjonsscenarier: Fra pilot til full - skala
1. Flytte teknologi fra en bransje til en annen i romfart
Når du designer varme endedeler, trenger både flymotorer og dampturbiner ting som effektiv kjøling og å være lette. GE brukte 3D -utskrift for å lage sprangmotorens drivstoffdyse, som kombinerer 20 deler til en. Denne teknikken har også blitt brukt med hell til å lage dampturbindyser. Ouzhong Technology, et kinesisk selskap, trykket en reguleringsventilkjerne for en Ultra - superkritisk termisk kraftenhet. Denne utformingen reduserte vekten med 35% og fremskyndet reguleringsresponstiden til 0,2 sekunder, og forbedret den dynamiske kontrollytelsen til damputstyr.
2. Tilpassede behov innen kjernefysisk energifelt
Fjerde - Generering av kjernefysiske reaktorer, som natrium - avkjølte raske reaktorer og smeltet saltreaktorer, har strengere kriterier for materialene som brukes i dampgeneratorer. For eksempel må de holde seg stabile under forhold med høye temperaturer og alvorlig stråling over 600 grader . 3 D -utskrift kan gjøre det mulig å nesten forme vanskelig - til - maskinmetaller (slik GH1333), kuttet ned på mengden sveisede ledd, og minske risikoen for radioaktive lekkasje, knep på mengden sveisede ledd. Institute of Metal Research ved Chinese Academy of Sciences har utviklet et 3D - trykt GH1333 -legeringsrør som er 20% bedre til å motstå hevelse enn tradisjonelle ekstruderte rør når de testes under simulerte ulykkeforhold. Dette gir teknisk støtte for lokalisering av kjernefysisk energiutstyr.
3. Raske endringer i industrielle kjeler
3D -utskriftsteknologi kan hjelpe bittesmå og modulært damputstyr med å vokse raskt innen distribuert energi. For eksempel sysselsetter ett selskap SLM -teknologi for å lage brennere til biomassekjeler. Biomimetisk strømningskanaldesign øker forbrenningseffektiviteten med 12% og forkorter tiden det tar å gå fra design til levering til 45 dager, noe som er tre ganger raskere enn standardmetoder. I fremtiden vil det være mulig å tilpasse og lage damputstyr på forespørsel ved bruk av digital tvillingteknologi og 3D -utskrift.