Com poden millorar les peces impreses de metall 3D la resistència al desgast de la superfície?

一, optimització dels paràmetres del procés: prevenir els defectes microestructurals al seu origen
1. Gestió cooperativa de l’enfocament d’escaneig i el poder làser
El comportament dinàmic de la piscina de fusió en el procés selectiu de fusió làser (SLM) es veu directament afectat per l’alineació de la potència làser i la velocitat d’escaneig. Per exemple, quan la potència làser és de 250W i la velocitat d’escaneig és de 1000mm/s, la piscina de fusió es pot refredar a un ritme de 10 k/s, formant petits precipitats de les fases de "i" ". Això augmenta la duresa superficial de la part impresa a 450 HV, que és un 30% superior a la de les foses tradicionals. Aquest és el cas de Inconel 718, un aliatge basat en níquel -. En canvi, un enfocament d’escaneig de taulers pot distribuir de manera eficient la tensió de calor, disminuir la densitat d’esquerdes superficials i disminuir la probabilitat de pelar -se durant el desgast.
2. Alineació precisa de la densitat energètica i el gruix de la capa
Segons dades experimentals, la rugositat superficial de les parts impreses d’acer inoxidable de 316L es pot disminuir de RA 8,2 μ m a RA 4,5 μ m quan el gruix de la capa disminueix de 50 μ m a 30 μ m. La densitat superficial de les parts impreses d’aliatge de titani pot apropar -se al 99,95% combinant la fórmula de densitat d’energia (E=p/(V × H × T), on P és la potència, V és la velocitat, H és el diàmetre puntual i T és el gruix de la capa) i optimitzant les combinacions de paràmetres. Això redueix molt el desgast abrasiu causat pels porus.
3. Dissenyar innovació per a estructures de suport
L'ús de l'arbre - com els suports en lloc dels suports convencionals de la xarxa per a estructures penjades pot evitar danys superficials durant el processament post - i reduir la zona de contacte dels suports en més d'un 30%. El mètode de suport adaptatiu de Boeing proporciona un substrat de qualitat alt - per a un posterior desgast - un tractament resistent ajustant dinàmicament la densitat de suport per baixar la velocitat de defecte de la superfície de les fulles del motor d'aviació impresa fins al 0,3%.
La densificació de superfície i la reconstrucció de la microestructura són dues tecnologies de reforç de processament post-.
Procediment de densificació mitjançant la premsa isostàtica calenta (maluc)
La tecnologia de maluc utilitza els efectes combinats d’alta pressió (100–150 MPa) i alta temperatura (1000–1200 graus) per eliminar gairebé el 99% dels porus que es troben en objectes impresos. Després del tractament de maluc, la vida de fatiga de contacte rodant es va augmentar en 2,3 vegades i la duresa superficial dels discos de turbina fets d'aliatge de crom de cobalt va augmentar de 380 HV a 520 HV. Fins i tot en una atmosfera amb temperatures fins a 1500 graus, la boquilla de combustible del motor saltat tractada per GE Aviation que utilitza aquesta tècnica conserva una resistència al desgast constant.
2, modificació de superfície mitjançant processament de fricció (FSP)
FSP pot afinar la mida del gra a 0,5 - 1 μm mitjançant la velocitat - de velocitat remenant de velocitat per crear una deformació de plàstic. Si es compara amb components no tractats, el tractament amb FSP pot augmentar la duresa superficial de les parts d'aliatge d'alumini impreses a 180 HV i augmentar la resistència al desgast en un 40%. Per a configuracions complexes de canals de flux intern, com ara el tractament resistent del desgast - dels canals de refrigeració en els impulsors d’avions, aquesta tecnologia s’adapta especialment a l’enfortiment de la superfície.
LSP, o xoc làser
LSP crea una capa de tensió compressiva residual a la superfície del material fins a 1 mm de fondària mitjançant l’ús de les ones de xoc de plasma induïdes - energètica -. Després del tractament amb LSP, la fatiga porta la vida de les parts impreses fetes d’aliatge de titani TC4 es va triplicar i la microhardness superficial va augmentar fins a 520 HV. Els components clau de l’engranatge de l’avió C919 s’han reforçat les seves superfícies mitjançant aquesta tecnologia.
3, es construeix un sistema de protecció a escala multi - mitjançant la tecnologia de recobriment funcional.
1. Recobriment dur mitjançant la deposició de vapor físic (PVD)
El coeficient de fricció es pot baixar a 0,15 i la duresa superficial de les parts impreses d’acer inoxidable de 316L pot apropar -se a 2200 hv aplicant un recobriment CRN que utilitza la tecnologia de xapa d’ions Multi -. A una temperatura alta de 1000 graus, l’energia de Siemens va disminuir la taxa d’oxidació de les fulles de turbina de gas en un 80% en comparació amb el material del substrat després d’aplicar el recobriment Tialn.
2. Recobriment de gradient amb revestiment làser
La tecnologia de revestiment làser de l'alimentació de pols síncron es pot utilitzar per crear recobriments de barrera tèrmica de gradient de fecaly/ysz a la superfície del níquel - basats en aliatges. A una temperatura alta de 1400 graus, el recobriment manté un coeficient d’expansió tèrmica baixa del 0,5%, ampliant la vida de fatiga tèrmica de les fulles de turbina en motors d’aviació fins a 2000 cicles - cinc vegades més que la de les parts no recobertes.
3. Recobriment electroplicant de nano compost
En comparació amb els recobriments de níquel pur, la duresa del recobriment es pot augmentar a 650 HV i la seva resistència al desgast es pot millorar en un 60% afegint un 0,5 per cent de partícules de nano sic a la solució electroplicant basada en níquel -. La vida útil d’aquesta tecnologia s’ha incrementat fins a tres anys en entorns d’aigua de mar sorrenca i s’ha utilitzat per protegir la superfície dels eixos de la bomba de perforació a les plataformes fora del mar.
4, casos d'ús comú i avaluació del rendiment
1. Disc de turbines per a motors d’avions
Després de 1000 hores de prova de desgast de temperatura -, el disc de turbina Inconel 718 realitzat per Rolls - Royce utilitzant el procés compost SLM+HIP+PVD va mostrar una millora notable de la rugositat de la superfície, augmentant només 0,2 μm respecte a 0,8 μm per a parts forjades típiques.
2.
El compost de revestiment làser SLM+FSP+utilitzat per tractar l’engranatge d’acer inoxidable de 316L creat per CSIC augmenta el potencial de posada a +0.3 V (SCE) en una solució de NaCl del 3,5% i proporciona 2,5 vegades la resistència al desgast necessària per complir els estàndards API 6A.
3. Anells de pistó per a motors d'automòbils
A una temperatura elevada de 200 graus, el coeficient de fricció de l’anell de pistó basat en l’acer - produït per SLM es redueix a 0,08 i la taxa de consum de combustible disminueix un 3,2% després de l’enfortiment de xoc làser i el diamant - com el tractament amb carboni (DLC).