þekkingu

3D prentun, einnig þekkt sem aukefnaframleiðsla, hefur gjörbylt framleiðslu flókinna málmhluta í ýmsum atvinnugreinum. Nikkel-undirstaða málmblöndur, þekkt fyrir einstakan styrk, tæringarþol og háhitaafköst, hafa orðið vinsæll kostur fyrir þrívíddarprentunarforrit. Hins vegar hefur hið einstaka eðli þrívíddarprentunarferlisins veruleg áhrif á örbyggingu þessara málmblöndur, sem aftur hefur áhrif á vélræna eiginleika þeirra og heildarframmistöðu. Þessi bloggfærsla kafar í flókið samband milli þrívíddarprentunar og örbyggingar duft úr nikkelblendi, kanna helstu þætti sem móta endanlega eiginleika þeirra.

Hverjir eru kostir þess að nota 3D Nikkel Base Alloy Powder í geimferðum?

Geimferðaiðnaðurinn hefur verið í fararbroddi við að tileinka sér háþróaða framleiðslutækni og þrívíddarprentun með nikkel-undirstaða áldufti hefur komið fram sem breyting á leik í þessum geira. Kostir þess að nota þessi efni í geimferðum eru fjölmargir og mikilvægir.

Fyrst og fremst gerir hæfileikinn til að búa til flóknar rúmfræði með þrívíddarprentun kleift að framleiða létta en sterka íhluti. Þetta skiptir sköpum í geimferðum, þar sem hvert gramm af þyngdarsparnaði skilar sér í bættri eldsneytisnýtingu og afköstum. Nikkel-undirstaða málmblöndur, eins og Inconel 3 og Hastelloy X, bjóða upp á frábært styrk-til-þyngdarhlutfall, sem gerir þau tilvalin fyrir mikilvæga flugrýmishluta eins og túrbínublöð, brunahólf og burðarhluta.

Þar að auki gerir þrívíddarprentunarferlið kleift að sameina marga hluta í einn, flókinn íhlut. Þetta dregur úr þörfinni fyrir samsetningu, lágmarkar hugsanlega bilunarpunkta og hagræðir framleiðsluferlið. Til dæmis er nú hægt að þrívíddarprenta eldsneytisstút sem áður þurfti að setja saman 3 mismunandi hluti sem eina einingu, sem eykur áreiðanleika og dregur úr framleiðslutíma.

Háhitaþol nikkel-undirstaða málmblöndur er annar mikilvægur kostur í geimferðum. Þessi efni geta viðhaldið vélrænni eiginleikum sínum við háan hita, sem gerir þau hentug til notkunar í þotuhreyflum og öðru háhitaumhverfi. Nákvæm stjórn á efnisútfellingunni í þrívíddarprentun gerir kleift að samþætta fínstilltar kælirásir og varmastjórnunareiginleika beint inn í íhlutahönnunina, sem eykur afköst enn frekar.

Að auki flýtir hraðvirk frumgerð 3D prentunar með nikkel-undirstaða málmblöndur þróunarferli geimhlutahluta. Verkfræðingar geta fljótt endurtekið hönnun, framleitt frumgerðir og framkvæmt prófanir, sem dregur verulega úr tíma til markaðssetningar fyrir nýja tækni í geimferðum.

Sérsniðarmöguleikar þrívíddarprentunar leyfa einnig framleiðslu á sérhæfðum hlutum í litlu magni sem gætu verið efnahagslega óframkvæmanlegir með hefðbundnum framleiðsluaðferðum. Þetta er sérstaklega dýrmætt í geimferðaiðnaðinum, þar sem hugsanlega þarf að sníða ákveðna íhluti fyrir sérstakar flugvélagerðir eða verkefni.

Að lokum leiðir til viðbótareðli þrívíddarprentunar minni efnissóun samanborið við frádráttarframleiðsluferli. Þetta gerir ekki aðeins framleiðslu á flugvélaíhlutum hagkvæmari heldur er það einnig í takt við vaxandi áherslu iðnaðarins á sjálfbærni og auðlindanýtingu.

Hvernig hefur kælihraði í þrívíddarprentun áhrif á kornabyggingu nikkelgrunnblendidufts?

Kælihraði í þrívíddarprentunarferlinu gegnir mikilvægu hlutverki við að ákvarða endanlega kornbyggingu nikkel-undirstaða álfelgur íhlutir. Þessi þáttur framleiðsluferlisins hefur víðtæk áhrif á vélræna eiginleika efnisins og heildarframmistöðu.

Í þrívíddarprentunartækni eins og Selective Laser Melting (SLM) eða Direct Metal Laser Sintering (DMLS), er kælihraði mjög hraður, oft yfir 3^10 K/s. Þessi hraða storknun leiðir til myndunar fíngerðra, súlulaga korna sem vaxa epitaxial í byggingarstefnu. Hinn hái kælihraði dregur úr vexti jafnáxla korna, sem leiðir af sér aðallega súlulaga örbyggingu.

Myndun þessara súlulaga korna er bein afleiðing af hitastiginu sem er til staðar í storknunarferlinu. Þegar leysirinn bræðir duftagnirnar myndar hann litla bræðslulaug. Botn þessarar bræðslulaug er í snertingu við áður storknuð lög, sem virka sem hitauppi. Þetta kemur á hitastigli frá botni til topps bræðslulaugarinnar, sem stuðlar að vexti korna meðfram þessum halla.

Hin hraða kæling leiðir einnig til verulegrar yfirmettunar á málmblöndurþáttum innan nikkelfylkisins. Þessi yfirmettun getur leitt til myndunar metstöðugra fasa og ójafnvægis örbygginga. Til dæmis, í Inconel 718, getur hröð kæling leitt til þess að γ' fasa (Ni3(Al,Ti)) haldist í lausn, frekar en að leyfa honum að falla út við kælingu eins og í hefðbundnum steypuferlum.

Fínkorna uppbyggingin sem stafar af hraðri kælingu stuðlar almennt að auknum styrk og hörku í prentuðu ástandi. Hins vegar getur það einnig leitt til anisotropic vélrænni eiginleika, þar sem efnið sýnir mismunandi eiginleika í byggingarstefnunni samanborið við þverstefnuna.

Það er mikilvægt að hafa í huga að kælihraði er ekki einsleitur í gegnum þrívíddarprentaða íhlutinn. Þættir eins og rúmfræði hluta, stefnu smíði og vinnslufæribreytur geta leitt til breytinga á kælihraða á mismunandi svæðum hlutans. Þetta getur leitt til misleitra örbygginga, þar sem sum svæði sýna fínni korn en önnur.

Áhrif kælihraða á kornbyggingu hafa einnig áhrif á dreifingu og formgerð aukafasa og botnfalls. Í nikkel-undirstaða ofurblendi er stærð, lögun og dreifing styrkjandi botnfalla eins og γ' og γ" mikilvæg til að ákvarða háhitaframmistöðu málmblöndunnar. Hröð kæling í þrívíddarprentun getur leitt til jafnari dreifingar þessa botnfalls, hugsanlega auka skriðþol efnisins og styrkleika við háan hita.

Skilningur og stjórnun á kælihraða í þrívíddarprentun á nikkel-undirstaða málmblöndur er nauðsynleg til að sérsníða örbygginguna til að ná tilætluðum eiginleikum. Hitameðferðir eftir vinnslu eru oft notaðar til að breyta eins og prentaða örbyggingu, létta afgangsálagi og fínstilla botnfallsbygginguna fyrir sérstakar notkunarþættir.

Hvaða áskoranir eru til staðar við að stjórna gropleika í þrívíddarprentuðum nikkelgrunnblendidufthlutum?

Stýring á porosity er enn ein mikilvægasta áskorunin í þrívíddarprentun nikkel-undirstaða álfelgur íhlutir. Tilvist svitahola getur haft alvarleg áhrif á vélræna eiginleika, þreytuþol og heildarframmistöðu prentaðra hluta. Skilningur og meðhöndlun á uppsprettum porosity er lykilatriði til að framleiða hágæða, áreiðanlega íhluti fyrir krefjandi forrit eins og flug- og orkugeira.

Nokkrir þættir stuðla að myndun svitahola í þrívíddarprentunarferli nikkel-undirstaða málmblöndur. Ein helsta uppspretta er gas innilokun. Hröð bræðslu- og storknunarlota í ferlum eins og Selective Laser Melting (SLM) getur fangað lofttegundir í bræðslupottinum. Þessar lofttegundir geta komið frá duftfóðrinu sjálfu, hlífðarloftinu í byggingarhólfinu eða frá uppgufun rokgjarnra þátta í málmblöndunni.

Önnur mikilvæg uppspretta porosity er ófullkomin bráðnun eða samruni milli duftagna. Þetta getur átt sér stað vegna ófullnægjandi orkugjafa frá leysi- eða rafeindageisla, óviðeigandi skörunar á milli skannalaga eða ósamræmis í duftlagsútfellingu. Hátt bræðslumark margra nikkel-undirstaða málmblöndur eykur þetta vandamál, sem krefst nákvæmrar stjórnunar á orkuinntakinu til að tryggja fullkomna bráðnun án ofhitnunar.

Fyrirbærið sem kallast "keyhole porosity" er sérstaklega krefjandi í þrívíddarprentun á nikkel-undirstaða málmblöndur. Þetta gerist þegar orkuþéttleiki leysisins eða rafeindageislans er of hár, sem veldur of mikilli uppgufun málmsins. Þegar geislinn heldur áfram getur gufuholið hrunið saman, fangað lofttegundir og myndað svitaholur. Hár gufuþrýstingur sumra málmblöndurþátta í ofurblendi sem byggir á nikkel, eins og ál og títan, getur aukið líkurnar á skráargatsmyndun.

Duftgæði og eiginleikar gegna einnig mikilvægu hlutverki í eftirliti með porosity. Óregluleg lögun agna, mikil kornastærðardreifing eða tilvist innri svitahola í duftagnunum sjálfum getur allt stuðlað að gropleika í lokahlutanum. Það er nauðsynlegt að tryggja stöðugt, hágæða duftfóður til að lágmarka þessi vandamál.

Byggingarstefnan og rúmfræði hlutar geta einnig haft áhrif á myndun grops. Yfirhangandi eiginleikar eða skörp horn geta krafist stuðningsmannvirkja, sem geta leitt til ósamfellu í byggingarferlinu og hugsanlega leitt til svitaholamyndunar. Flóknar innri rásir eða holrúm geta líka verið krefjandi að prenta án þess að kynna grop, sérstaklega ef hönnunin leyfir ekki rétta duftfjarlægingu eftir prentun.

Til að takast á við þessar áskoranir nota vísindamenn og iðnaðarmenn ýmsar aðferðir. Verið er að þróa háþróuð ferlivöktunar- og eftirlitskerfi til að veita rauntíma endurgjöf á gangverki bræðslulaugarinnar, sem gerir kleift að breyta vinnslubreytum á flugi. Vélanámsreiknirit eru notuð til að hámarka byggingarfæribreytur byggðar á rúmfræði hluta og efniseiginleikum.

Eftirvinnsluaðferðir eins og Hot Isostatic Pressing (HIP) eru almennt notaðar til að draga úr gljúpu í þrívíddarprentuðum nikkel-undirstaða málmblendihlutum. HIP setur hlutinn fyrir háum hita og þrýstingi, lokar innri svitahola og bætir heildarþéttleika efnisins. Hins vegar eykur þetta viðbótarskref framleiðslutíma og kostnað.

Einnig er unnið að framförum í álhönnun sérstaklega fyrir aukefnaframleiðslu. Með því að sérsníða samsetningu nikkel-undirstaða málmblöndur til að gera grein fyrir einstökum storknunarskilyrðum í þrívíddarprentun, gæti verið hægt að draga úr tilhneigingu til gropmyndunar og bæta heildarprentun.

Að lokum, stjórna porosity í 3D prentuð nikkel-undirstaða álfelgur þættir krefjast margþættrar nálgunar. Það felur í sér að fínstilla ferlibreytur, tryggja hágæða hráefni, innleiða háþróuð eftirlitskerfi og íhuga meðferð eftir vinnslu. Eftir því sem tæknin heldur áfram að þróast er líklegt að nýjar lausnir muni koma fram sem bæta enn frekar gæði og áreiðanleika þrívíddarprentaðra nikkel-undirstaða álfelgurshluta fyrir mikilvæga notkun.

Hjá SHAANXI CXMET TECHNOLOGY CO., LTD, erum við stolt af víðtæku vöruúrvali okkar, sem kemur til móts við fjölbreyttar þarfir viðskiptavina. Fyrirtækið okkar er búið framúrskarandi framleiðslu- og vinnslugetu, sem tryggir hágæða og nákvæmni vöru okkar. Við erum staðráðin í nýsköpun og kappkostum stöðugt að þróa nýjar vörur og halda okkur í fremstu röð í iðnaði okkar. Með leiðandi tækniþróunargetu getum við aðlagast og þróast á markaði sem breytist hratt. Ennfremur bjóðum við upp á sérsniðnar lausnir til að mæta sérstökum kröfum viðskiptavina okkar. Ef þú hefur áhuga á vörum okkar eða vilt læra meira um flóknar upplýsingar um tilboð okkar skaltu ekki hika við að hafa samband við okkur á sales@cxmet.com. Lið okkar er alltaf tilbúið til að aðstoða þig.

Tilvísanir:

1. DebRoy, T., Wei, HL, Zuback, JS, Mukherjee, T., Elmer, JW, Milewski, JO, ... & Zhang, W. (2018). Aukaframleiðsla málmhluta – Ferli, uppbygging og eiginleikar. Framfarir í efnisfræði, 92, 112-224.

2. Yap, CY, Chua, CK, Dong, ZL, Liu, ZH, Zhang, DQ, Loh, LE og Sing, SL (2015). Endurskoðun á sértækri leysibræðslu: Efni og notkun. Applied Physics Review, 2(4), 041101.

3. Popovich, VA, Borisov, EV, Popovich, AA, Sufiiarov, VS, Masaylo, DV, & Alzina, L. (2017). Áhrif hitameðhöndlunar á vélrænni hegðun Inconel 718 unnar með sérsniðinni örbyggingu með sértækri leysibræðslu. Efni og hönnun, 131, 12-22.

4. Zhao, X., Chen, J., Lin, X. og Huang, W. (2008). Rannsókn á örbyggingu og vélrænum eiginleikum leysir hraðmyndandi Inconel 718. Efnisvísindi og verkfræði: A, 478(1-2), 119-124.

5. Choi, JP, Shin, GH, Yang, S., Yang, DY, Lee, JS, Brochu, M., & Yu, JH (2017). Þétting og örbyggingarrannsókn á Inconel 718 hlutum sem framleiddir eru með sértækri leysibræðslu. Powder Technology, 310, 60-66.

6. Mostafa, A., Picazo Rubio, I., Brailovski, V., Jahazi, M., & Medraj, M. (2017). Uppbygging, áferð og fasar í þrívíddarprentuðu IN3 álfelgur sem hefur verið sætt einsleitni og HIP meðferðum. Málmar, 718(7), 6.

7. Wang, X., Gong, X. og Chou, K. (2017). Endurskoðun á duftbeðs leysisaukandi framleiðslu á Inconel 718 hlutum. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 231(11), 1890-1903.

8. Tillmann, W., Schaak, C., Nellesen, J., Schaper, M., Aydinöz, ME, & Hoyer, KP (2017). Heitt jafnstöðupressun á IN718 íhlutum framleidd með sértækri leysibræðslu. Aukaframleiðsla, 13, 93-102.

9. Qi, H., Azer, M. og Ritter, A. (2009). Rannsóknir á stöðluðum hitameðhöndlunaráhrifum á örbyggingu og vélrænni eiginleika leysirnetlaga framleiddrar INCONEL 718. Málmvinnslu- og efnisviðskipti A, 40(10), 2410-2422.

10. Kuo, YL, Horikawa, S. og Kakehi, K. (2017). Áhrif interdendritic δ fasa á vélrænni eiginleika Alloy 718 sem byggt er upp með aukefnaframleiðslu. Efni og hönnun, 116, 411-418.