Megfelelő -e nikkel alapú ötvözeteket használni a 3D nyomtatáshoz az ipari gyártásban?

A nikkel - alapú ötvözetek anyagi tulajdonságai között szerepel a "természetes előnye", hogy magas hőmérsékleten jól tudnak működni.
A nikkel - alapú ötvözetek (például az Inconel 625, az Inconel 718, a Hastelloy X és mások) erősek maradhatnak, és ellenállhatnak az oxidációnak és a korróziónak 650 és 1000 fokos Celsius fokos hőmérsékleten. Maguk fő előnyei a következők:
Stabilitás magas hőmérsékleten: Ha a króm (CR), a molibdén (MO), a niobium (NB) és más fémek hozzáadódnak a nikkel - alapú ötvözetekhez, vastag oxidfilmet hoznak létre, amely képes megvédeni az oxidációt és a korrózió ellen magas hőmérsékleten. Például az Inconel 718 szakítószilárdsága 1100 MPa 650 fokos, ami jóval magasabb, mint a tipikus alumínium és titánötvözeteké.
Kúszás ellenállás és fáradtság teljesítménye: A nikkel - alapú ötvözetek hosszú - magas - hőmérsékleti terhelést jelentenek a 'fázis (Ni3 (Al, Ti)) és' 'fázis (Ni3nb) miatt. A turbina lemez fáradtsági élettartama a repülőgép motorjában több mint 20% -kal hosszabb, miután az Inconel 718 3 d nyomtatással készítették, mint a tipikus kovácsolt alkatrészekkel.
Kémiai stabilitás: A nikkel - alapú ötvözetek nagyon rezisztensek a korrozív anyagok, például a tengervíz és a savas gázok ellen. Sokat használnak tengeri mérnöki és vegyi berendezésekben.
A nikkel - alapú ötvözetek kiválóan alkalmasak a 3D -s nyomtatáshoz, a magas - hőmérsékleti alkatrészekhez ezen tulajdonságok miatt. Különösen igaz ez a bonyolult struktúrák készítésére, amelyeket nehéz meghozni a hagyományos módszerekkel, ami megmutatja, mennyire hasznosak.
A folyamat alkalmazkodóképessége: "Technikai rezonancia" a 3D nyomtatás és a nikkel között - alapú ötvözetek között
A 3D -s nyomtatási nikkel nyomtatáshoz kulcsfontosságú technológiákra, beleértve az anyagi áramlást, a termikus stressz -szabályozást és a mikroszerkezet -optimalizálásra, szükség van a 3D nyomtatáshoz. A jelenlegi mainstream eljárás alkalmazásaiban elérte az érettségi szintet:
Lézerpor ágy olvadás (L - PBF):
A folyamat előnye: Egy kis energia egy kis űr lézerben teljesen megolvaszthatja a nikkel - alapú ötvözet port, így a 99,5%-nál nagyobb sűrűségű alkatrészek. Például, a Hunan Huashu High Tech az Aerospace szerkezeti összetevőket készíti L - PBF nyomtatott nikkel - alapú magas - hőmérsékleti ötvözet Honeycomb rács szárnyaival, amelyek 750 × 195 × 1035 mm méretűek és 100 μm vastagok.
A mikroszerkezet irányítása: A legjobb gabonaorientációt és a csapadékfázis eloszlását a lézerteljesítmény és a szkennelési sebesség megváltoztatásával kaphatja meg. Az L - PBF használatával az AVIC MAITE adalékanyag technológiája nyomtatott alkatrészeket tartalmaz az IN718 quadcopter drónhoz. A hőkezelés után a '' fázis mérete az egész, és a szakítószilárdság 1300 MPa.
3DP: Ragasztó permetezése
A költség és a hatékonyság közötti egyenleg: A 3DP módszer kötőanyagot használ a fémporok szelektív kötéséhez. Ezt követően a porok romlottak és szintereltek, hogy megkapják a végterméket. Ez jóvá teszi a nagy - skála előállítását. A 3DP technológiával az Exone - alapú ötvözetekből készült ipari alkatrészeket nyomtat. Ez 40% -ot takarít meg az L - PBF -hez képest, és a felületi érdességet (RA kisebb vagy egyenlő 6,3 μm) teljesíti a működő alkatrészek igényeinek.
Az anyagok felhasználásának üteme: A 3DP technika a por több mint 95% -át fedezi fel, ami sokat csökkenti az anyaghulladékot. Például a sanghaji repülőgép -technológiai kutatóintézet 3DP nyomtatott kobalt króm ötvözetű repülőgép -motorkerülőket foglalkoztat, amelyek 30% -kal csökkentik az anyagköltségeket a hagyományos castinghoz képest. A közös felhasználási eset a "laboratórium" -ról a "skálára" kerül.
A nikkel - alapú ötvözetű 3D nyomtatást jelentős skálán használták számos magas - end ipari iparban. Érdemes a jobb teljesítmény, a rövidebb ciklusidő és a tervezési szabadság.
Repülési és turbinák alkatrészei: Nikkel - alapú ötvözetű turbina pengéket, amelyek L -} PBF -mel nyomtattak, a Guangzhou Sailong additív gyártás használja. A hűtőcsatornák belső kialakításának javításával a hűtési hatékonyság 15% -kal növekszik, és a pengék élettartama 30% -kal növekszik.
A forró végszerkezet része: A NASA GRCOP - 84 réz-nikkel-ötvözetből készült égési kamrát alkalmaz, amelyet az L-PBF nyomtatott. Ez az ötvözet képes kezelni a magas hőmérsékletet, ami elősegíti a tolóerőmokor 1200 fokos munkáját.
ENERGIA SZÓKOK:
A NASA HR - 1 nukleáris termikus meghajtó helyiségét az AVIC Maite additív technológia készítette az LP - ded (lézerirányú energia lerakódás) eljárás felhasználásával. A nikkel-alapú ötvözet és a cirkónium ötvözet gradiens átmeneti kialakításával rendelkezik, amely nagyon magas szintű sugárzást képes kezelni.
Gázturbina: A Siemens Energy 20 tipikus alkatrészt ötvöz egy 3D -s nyomtatott nikkel felhasználásával - alapú ötvözött égő fúvókákkal. Ez 80% -kal csökkenti az összeszerelési időt, a NOx -kibocsátást pedig 20% ​​-kal.
Oceanográfiai mérnöki munka:
A mélytengeri szelep: 316L rozsdamentes acél és nikkel - alapú ötvözet arra használják, hogy a szelep hosszabb ideig tartson magas - nyomás alatt. A kompozit 3D nyomtatási technika az 5 év helyett az elmúlt 15 évet teszi.
Gazdasági elemzés: A "magas költségek" -től a "teljes életciklus -optimalizálásig"
A nikkel - alapú ötvözött por meglehetősen drága (körülbelül 500–2000/kg), ám a 3D -s nyomtatás a következő módon nagy gazdasági lépéseket tesz:
Költségmegtakarítás a tervezés optimalizálásán keresztül: A topológia optimalizálási struktúrája 30–50% -kal csökkentheti az anyaghasználatot. Például a Platinum zárójelet készített a nikkel - alapú ötvözetből egy bizonyos típusú drónhoz, amely 45% -kal könnyebb és 20% -kal merevebb a biomimetikus rácsszerkezetnek köszönhetően.
Tegye rövidebbé a K + F ciklust: Az új turbinapenge elkészítése általában 12-18 hónapot vesz igénybe, de a 3D nyomtatás és a digitális iker technológiák ezt az időt 3-6 hónapra csökkenthetik. A Xi'an Bolite titánot készített - alumínium ötvözet turbina lemez egy repülési motor társaság számára, amelynek csak 45 napot vett igénybe a tervezésről a tesztelésre.
Csökkentse a pótalkatrészek kéznél tartásának költségeit: A 3D -s nyomtatás lehetővé teszi a "{1}} keresleti gyártás" -on, és csökkenti a pótalkatrészek leltárát. A Boeing megkezdte a 3D nyomtatott nikkel - alapú ötvözött üzemanyag -fúvókák használatát, amelyek 60% -kal csökkentik a készletköltségeket, a szállítási időket pedig 12 hétről 1 hétre.