Szüksége van -e az alkatrészekre hőkezelés javítását a nyomtatás befejezése után?

一, Műszaki elv: Hogyan változtatja meg a nyomtatott alkatrészek mikroszerkezetét és teljesítményét
A 3D nyomtatott elemek elkészítésének különös módja az, ami okozza teljesítményproblémáikat. Például a fém lézerpor -ágy olvadásával (L - PBF) technikával a lézernyaláb gyorsan beolvassa a porágyat, ami az anyag súlyos hőmérsékleti ciklusokon ment keresztül az olvadás és megszilárdítás során. Ez a következő problémákhoz vezet:
A maradék stressz felhalmozódása: A gyors hűtés olyan hőmérsékleti gradienst hoz létre, amely húzófeszültséget okoz az alkatrészre. Ez okozhatja, hogy meghajol vagy akár összetörhet.
Mikrostruktúra -hibák: A kicsi, egyenértékű szemcsék sok diszlokációval és pórusokkal rendelkeznek, amelyek az anyagot gyengébbé és kevésbé robusztusabbá teszik.
Teljesítmény anizotropia: A rétegek közötti kapcsolat erőssége alacsonyabb, mint maga az anyagé, ami lerövidíti az alkatrészek fáradtságát.
Az olyan dolgok kezelésével, mint a hőmérséklet, az idő és a környezet, a hőkezelés óvatosan szabályozza a nyomtatott elemek mikroszerkezetét. A specifikus mechanizmus a következőkből áll:
Lágyítás a stressz enyhítésére: Az anyag átkristályosítási hőmérséklete alatti szigetelés a maradék feszültség kiszabadításához a kúszó mechanizmuson keresztül. Például, ha a nyomtatás után 650 fokos légiközlekedési motor pengéket izgatja, akkor több mint 80% -kal csökkentheti a maradék feszültséget, és a deformációt 0,1 mm -en belül tarthatja.
A gabona növekedése és az átkristályosítás: Az irányított átkristályosítási technológiával az apró szemcséket oszlopos kristályokká alakítják, amelyek a fő feszültségtengelyhez kapcsolódnak. Ez az anyagot sokkal ellenállóbbá teszi a kúszónak. A nikkel - alapú magas - hőmérsékleti ötvözet nyomtatásban a MIT -csapat 2,5 mm/h sebességgel húzta a 1235 fokos forró zónát. Ez három nagyságrenddel növelte a szemcseméretet, és a kúszás sebességét felére csökkenti.
A Hot Isosztatikus Pressing (HIP) egy sűrűsítési kezelés, amely megszabadul a belső pórusoktól, ha az anyag alakját nagy nyomáson (100–150 MPa) és magas hőmérsékletet (1000–1200 fok) változtatja meg. A Siemens Energy 0,8% -ról 0,02% -ra csökkentette a gázturbina pengék porozitását, és a csípőkezelés után megháromszorozta a fáradtságát.
2, A kereslet az iparban: A magas - végfeldolgozás nagyon függ a hőkezelés javításától.
1. Az űrmezőben két probléma van: a teljesítmény és a súly.
A repülőgépmotorokban a turbinapengéknek képesnek kell lenniük arra, hogy 1300 fokos hőmérsékleten több mint 100 mPa feszültséget kezeljenek. A hagyományos öntött pengék irányított megszilárdulási technológiát használnak a . 3 D nyomtatott pengék gabona tájolásának beállításához. A GE l - PBF technológiát használt a Leap motor üzemanyag -fúvóka kinyomtatásához. Ez optimalizálja a 'fázis csapadékát szilárd oldat és öregedési kezelés révén, amely 25% -kal csökkenti a súlyt, és 1100 fokra növeli a hőmérséklet -rezisztenciát.
2. Energiatermelés mező: megbízhatósági szabványok nagyon kemény körülmények között
Több mint 20 éve a gőzgenerátor hőátadási csöveinek az ultra szuperkritikus hőtaljesítményben 620 fokos és 31 MPa -ban kell működniük. Az oxidfilm és a nyomtatott rétegek közötti hiányos fúziós hibák rögzítéséhez a 3D nyomtatott darabokat fel kell fűtni. Egy helyi vállalat vákuum -lágyítást és felszíni alumínium infiltrációs kezelést alkalmaz a GH1333 ötvözött hőátadási csövek előállításához, amelyek elég erősek ahhoz, hogy meghaladják a nukleáris energiabiztonsági előírást (120mPa).
3. Az orvosi implantátumok területén egyensúlynak kell lennie a biokompatibilitás és a mechanikai kompatibilitás között.
A stresszvédő hatások minimalizálása érdekében a titán -ötvözet ortopédiai implantátumoknak megfelelő szilárdság és rugalmassági modulus keveréke kell lennie. A 3D -s nyomtatott csípő -ízületi protézis elasztikus modulusát 110 gPa -ról 80 gpa -ra lehet csökkenteni a + kétfázisú szövet hőkezeléssel történő szabályozásával. Ez közelebb áll az emberi kortikális csont (10-30 GPa) rugalmas modulusához.
3, Általános példa: hőkezelés használata az iparosodás javítására
1. példa: Gázturbina pengék használata az iparban
A Siemens Energy L - PBF technológiát alkalmaz az SGT-8000H gázturbina pengék kinyomtatására. A következő hőkezelési módszereket alkalmazzák a teljesítmény javítása érdekében:
Megoldáskezelés: Fenntartja 1150 fokot 4 órán keresztül a 'fázis feloldásához és a maradék nyomtatási feszültség enyhítéséhez.
Időkezelés: Tartsa 850 fokot 16 órán keresztül, hogy mátrixot készítsen Nano - Scale 'fázissal.
HIP -kezelés: Sűrés 1200 fokos /150 MPa -nál, hogy megszabaduljon a belsejében.
A tesztelés után a kezelt pengék 'magas - hőmérsékleti kitartási szilárdság 40% -kal növekedett, és kúszási sebességük 60% -kal csökkent. Megtalálták az 5000 órás ekvivalens élettesztet.
2. eset: A burkolatcsövek teljesítményének ellenőrzése a nukleáris reaktorok számára
A Kínai Tudományos Akadémia Metal Research Institute 3D - nyomtatott GH1333 ötvözetű burkolatcsöveket készített, amelyek kielégítik a gyors reaktorok igényeit, amelyek nátriumot használnak azok hűtésére.
Átkristályosítás egy bizonyos irányban: Az oszlopos kristályszerkezet elkészítéséhez menjen át egy fűtött zónán, 1250 fokon 5 mm/perc sebességgel.
Oxidációs védő bevonat: Hőkezelés után permetezve a CR3C2 NICR bevonatot. Ez 600 fokos gőzkörnyezetben 90% -kal csökkenti az oxidációs ellenállási sebességet.
A burkolat csőének szimulált baleseti körülmények között a tipikus extrudált csövekhez képest 20% -kal növekszik a duzzadó cső duzzanatának duzzanatának.