Aliatge de titani Ti-6Al{-4V: característiques fonamentals
L'alumini 5,5-6,75%, el vanadi 3,5-4,5% i els oligoelements com el ferro, el carboni, el nitrogen, l'oxigen i l'hidrogen constitueixen els components químics primaris de l'aliatge de titani Ti{-6Al-4V. La seva densitat és de 4,44 g/cm³; el rang de temperatura de fusió és de 1630-1650 graus. Amb rangs de 825–895 MPa i 895–1180 MPa respectivament, aquest aliatge de titani mostra un bon allargament (10–15%) i una contracció de la secció transversal (25–35%). La seva resistència a la tracció i la seva resistència a la fluència són excepcionals.
La mala conductivitat tèrmica de l'aliatge de titani Ti-6Al-4V, la forta activitat química, l'enduriment sever, que produeix una velocitat de tall baixa i una vida útil curta de l'eina, per tant, les dificultats de mecanitzat d'aquest aliatge són molt importants. No obstant això, les tècniques de tractament tèrmic, com ara el recuit, el tractament amb solució i el tractament d'envelliment, poden ajudar a maximitzar les seves qualitats mecàniques. A més, apte per a l'aplicació en sectors marítim i químic, l'aliatge mostra una gran resistència a la corrosió en condicions exigents, com ara oxidant, reductor, àcid fort i àlcali fort.
Aplicació de tecnologia d'impressió 3D de metall aeroespacial
Com a tècnica de fabricació additiva sofisticada, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica pot proporcionar un modelat integrat de components de forma complexa a la indústria aeroespacial, millorant així la precisió i la qualitat de la fabricació. L'aplicació excel·lent de l'aliatge de titani Ti-6Al{-4V l'ha convertit en un dels materials més investigats per a la impressió 3D de metalls.
L'equip aeroespacial, inclòs la carcassa cònica de la cabina elèctrica, la carcassa cilíndrica de la cabina de control elèctric del coet i la carcassa de la cua, presenten formes complicades i estructures disperses, incloses protuberàncies, costelles, finestres, etc. Tot i que la tecnologia d'impressió 3D pot executar fàcilment el modelat integrat de Aquestes estructures complicades i garanteixen la precisió i la qualitat de les peces, les tècniques de producció tradicionals són difícils d'aconseguir. Platinum Technology Company, per exemple, va produir aquests components de carcassa per als coets de la sèrie "txi", que compleixen criteris, tenen un fort control general de deformació, mida i propietats mecàniques estables i integritat mecànica.
Components del motor: especialment per a components importants com injectors de combustible, turbobombes i cambres de combustió, que tenen estructures complicades i requisits estrictes de rendiment del material i precisió de fabricació, la producció de motors de coets requereix criteris tècnics molt alts. L'emmotllament integrat de construccions complexes és possible mitjançant la tecnologia d'impressió 3D, millorant per tant la fiabilitat i el rendiment del motor.
Components estructurals de les ales: Tot i que tenen construccions complicades, les ales dels avions han de tenir una gran resistència i poc pes. Es poden produir estructures internes complexes, com ara bigues i costelles, mitjançant la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica per als components de les ales. La reducció de pes mitjançant el disseny estructural ajuda a millorar la força i la rigidesa de les ales simultàniament.
pales per a motors: l'entorn operatiu hostil de les pales dels motors d'avió requereix una gran resistència a la temperatura i resistència al desgast dels materials. Les pales de motor amb formes i estructures internes úniques, incloses les fulles amb canals de refrigeració, que poden augmentar l'eficàcia de refrigeració de les fulles i allargar la seva vida útil, es poden produir mitjançant la tecnologia d'impressió 3D de metall.
Problemes i remeis per a la impressió 3D d'aliatge de titani de metall Ti-6Al-4V
L'aliatge de titani Ti-6Al{-4V encara presenta certes dificultats, tot i que té diversos avantatges per a la impressió 3D de metall. Els components típics de l'additiu Ti-6Al{-4V produïts tenen característiques de tracció anisòtropes amb grans columnars de Prior - gruixuts. Així, augmentar les característiques de tracció dels grans equiaxials s'ha convertit en un tema d'estudi important.
Per refinar els components Prior - grans de Ti-6Al{-4V durant la deposició d'energia dirigida per làser (LDED), l'Acadèmia de Ciències de Corea i la tècnica ha proposat una tècnica de fabricació additiva assistida per làser polsat (PLAAM). Utilitzant ones de xoc produïdes per làser, fenòmens de cavitació i flux accelerat de Marangoni per generar estructures de gra anterior equiaxial fines, aquest mètode incorpora làsers de pols de nanosegons amb sistemes LDED per subministrar una gran energia de pols a la piscina de fusió, proporcionant per tant un entorn favorable. Amb 3,78 vegades la quantitat de grans Prior - per unitat d'àrea en comparació amb les mostres de fabricació additiva convencional, la investigació ha demostrat que les mostres PLAAM mostren grans Prior - més fins i més equiaxials en tota l'alçada de construcció de 30 mm.
optimització de components de fabricació additiva i avaluació del rendiment
Els components produïts amb additius han de satisfer els requisits de la indústria aeroespacial si es volen utilitzar en el sector. Amb la col·laboració de Rolls Royce, un equip d'investigació de la Universitat Tecnològica de Nanyang de Singapur va avaluar el rendiment d'exemplars de Ti-6Al{-4V produïts i fabricats mitjançant la fabricació additiva amb fusió làser en llit de pols (L-PBF). Els estudis han indicat que les mostres de Ti-6Al{-4V generades fetes mitjançant la fabricació additiva L-PBF tractades amb el mètode de fabricació aeronàutica (MoM) tenen una millor vida a la fatiga que les mostres produïdes a partir de la fabricació. A part d'això, la tècnica de polit per vibració augmenta la suavitat de la superfície i la vida a la fatiga alhora que manté l'avantatge tensió residual de compressió del granallat.
L'estudi també va assenyalar que en un 50%, el poliment de superfícies pot augmentar la vida útil dels components mecanitzats i granallats. L'allargament de la vida útil dels components i evitar fallades depenen molt dels mètodes de tractament de superfícies, com ara el granallat i el polit per vibració. El granallat introdueix estrès de compressió produint deformació plàstica dels materials i millorant les estructures de gra superficials i subsuperficials, millorant per tant el rendiment a la fatiga. El granallat pot, però, provocar variacions i una rugositat superficial excessiva; per tant, la rugositat superficial necessària requereix un darrer polit fi. El polit per vibració és una tècnica de poliment per lots mitjançant la qual el material s'elimina uniformement de la superfície a un ritme regulat i genera textures llises, per tant, redueix la rugositat de la superfície mentre es manté l'estrès de compressió i el refinament del gra tant a la superfície com a sota.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printed-tablet-stand.html