Welche Komponenten für industrielle Geräte eignen sich für den 3D -Druck von hohem Stahl mit Festigkeit?

一, das Potenzial von hohem - Festigkeitsstahl 3D gedruckt: Die Kombination aus materiellen Qualitäten und Prozessvorteilen
Die 3D -Druckanwendbarkeit von hohen Stäheln mit Stärke -Legierung (z.
Kontrollierbarkeit der Mikrostruktur
Das 3D -Druck "Schicht für Schicht schmelzen schnelle Verfestigung" kann die Größe und Richtung der Körner in Legierungsstahl aktiv regulieren. Beispielsweise kann das SLM -Verfahren (Selektive Laserschmelze) die Körner in 18NI300 martensitisch gealtertem Stahl kleiner als Mikrometerspiegel machen. Dadurch wird die Ertragsfestigkeit um 30% stärker als typische Schmiedensmethoden. Das Institut für Metalle der chinesischen Akademie der Wissenschaften stellte fest, dass die Regulierung des Wärmebehandlungsprozesses sehr gut die Bildung von Poren daran hindern kann, die Titanlegierung zu mehr als 50% mehr gegen Müdigkeit zu machen. Diese Methode kann auch verwendet werden, um die Getreidestruktur von hoher Stahlstahl mit hohem - -Festigkeit zu verbessern.
Die Fähigkeit, komplizierte Strukturen zu machen
Menschen beschäftigen oft hoch - Festigkeitsstahl, um Teile herzustellen, die sehr schwere Lasten, solche Turbinenscheiben für Flugzeugmotoren und Druckbehälter für Kernkraftwerke, umgehen können. In der Vergangenheit mussten Fertigung und Schweißen getrennt durchgeführt werden. Mit 3D -Druck können Sie jedoch komplizierte Formen wie Innenhöhlen und konforme Kühlkanäle auf einmal herstellen. Die NASA verwendet Inconel 718, eine Nickel - -basierte Legierung mit 18% Chrom und 9% Molybdän, um Raketenmotordüsen mit 3D -Druck herzustellen. Die Komponenten bleiben strukturell bei hohen Temperaturen von 2000 Grad, da auf ein durchlässiges Kühlkanal -Design. Dies ist mit gewöhnlichem Casting nicht möglich.
Verwenden von Materialien und Senkung der Kosten
Unter Verwendung der traditionellen Schmiedenstechnologie werden nur 50% bis 70% des Materials verwendet, aber der 3D -Druck kann mehr als 90% verwenden. Zum Beispiel hat Arup 3D -Druck verwendet, um Edelstahlformen für Autos herzustellen. Dies hat das Gewicht jedes Teils um 75%, die um 30%verwendete Stahlmenge und die Effizienz der Produktion um das 10 -fache gesenkt. Für hohe - Festigkeitsstahl wie H13 -Werkzeugstahl, die 800 Yuan pro Kilogramm kostet, bedeutet dies, dass weniger Material viel Einsparungen bei den Kosten verwendet.
2, gemeinsamer Anwendungsfall: Industrielle Verwendung des 3D -Drucks, um hoch - Festigkeitsstahl zu gestalten
1. Luft- und Raumfahrt: Ein doppelter Durchbruch in leichten und hohen - -Färbe -Flugzeugmotorteilen. Platinum lite macht einen hohen Fall - Temperaturlegierung für die Luft- und Raumfahrtindustrie unter Verwendung von GH3039 -Nickel - -basierte Legierung, die 20% CR und 13% Co. unter Verwendung von Topologie -Optimierungsdesign um 40% entspricht, während der Anforderungen an Kriechwiderstand bei hoher Temperatur von 1000 Grad noch erfüllt wird.
Teile der Struktur eines Raumfahrzeugs: Das Team von Professor Zhang Haiou hat die 3D -Drucktechnologie "integriertes Casting, Schmieden und Mahlen" erstellt. Diese Technologie hat hoch - Stärke Aluminiumlegierungen, die 500 cm lang sind, einschließlich des Fahrwerks und der Last - Lagerstruktur des C919 -Flugzeugs. Diese Technologie führt gleichzeitig das Casting-, Schmieden und Fräsenprozesse durch. Dies macht die Teile doppelt so stark gegen Müdigkeit und senkt die Herstellungszeit um 60% im Vergleich zu herkömmlichen Methoden.
2. Energie- und chemische Industrie: Eine Garantie für Korrosionsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen
Kernkraftwerkzeuge: Geteilte Geräte verwenden eine Klebersprühtechnik für 3D-Druckkernkraftstahl (wie Sa - 508 Gr. Die Komponenten können 360 Grad und 17,2 MPa ohne Korrodierung standhalten, was die Astm A923 -Kriterien erfüllt. Dies bedeutet, dass typische Gussteile dreimal länger dauern können.
Öl- und Gasextraktion: Schlumberger setzt ELBM -Technologie (Elektronenstrahlschmelze) für 3D -Druckanschlüsse für Deep - Sea -Bohrplattformen ein. Die Steckverbinder bestehen aus 4140 niedrigem Stahl von - Legierung, der 1% CR und 0,5% MO hat. Vakuumdruck wird von Verunreinigungen entfernt und macht die Teile bei -40 Grad 50% härter, was die Öl- und Gasentwicklung im arktischen Kreis benötigt.
3. Automobilherstellung: Eine neue Art, die Dinge leicht und nützlich zu machen
Elektroauto -Batteriepack: Volvo verwendete 3D -Drucktechnologie mit kaltem Spray -Metall, um Batterieklammern zu erstellen. Sie verwendeten H13 -Werkzeugstahl (mit 5% CR und 1,5% V) und ein biomimetisches Gitterstrukturdesign. Die Auswirkungsenergieabsorptionskapazität wurde erhöht und das Gewicht wurde um 35%gesenkt. Dies entspricht den Kollisionssicherheitsbestimmungen für Elektrofahrzeuge.
Motor mit hoher Leistung: Die Ventilsitzringe der BMW M - -Serie-Motor bestehen aus Titanlegierungen (Ti - 6al-4V), der 3D gedruckt wurde. Die Ringe werden dann mit Nickel-Basis-Wolfram-Carbid durch Oberflächenlaserverkleidung beschichtet. Im Vergleich zu Standard -Pulvermetallurgiemethoden sind die Teile viermal mehr gegen Verschleiß bei Temperaturen von 900 Grad und achtmal länger.
3, technische Probleme und mögliche Lösungen: Wichtige Probleme, die gelöst werden müssen, bevor Labors Fabriken werden können
3D -Druck von High - Festigkeitsstahl bietet vielversprechend, aber es gibt noch drei Hauptprobleme, die gelöst werden müssen, bevor er in großem Maßstab verwendet werden kann:
Kostenkontrollkosten und Druckgeschwindigkeit
Es dauert immer noch 6 bis 8 Stunden, um einen großen Teil wie eine Luftfahrtmotorschale zu drucken. Die Kosten für Abwertung und Pulver machen die Herstellungskosten 3- bis 5 -mal höher als frühere Methoden. Das Platinum BLT - S800 Multi - Laser -Kopf -Paralleldrucktechnologie kann die dreifache effizienterer Tätigkeiten und die Metallpulver -Wiederherstellungstechnologie können die Rohstoffkosten um 40%senken.
Kontrolle der Restspannung und Verformung
Wenn hoch - Festigkeitstahl schnell abkühlt, kann dies zu Restspannungen führen, was dazu führen kann, dass Teile sich biegen oder zerbrechen. Die Addup- und ECM -Gruppe arbeitete zusammen, um eine Wärmebehandlungslösung zu erzeugen, die die Restspannung in Inconel 718 -Legierungsteilen um 70% senkt und die Verformung von unter 0,1 mm durch inszeniertes Tempern (500 -Grad -Isolierung für 2 Stunden + 700} Grad -Alterungsbehandlung für 4 Stunden).
Erhöhen Sie die Anzahl und Arten von Materialien
Right now, there are only a little over ten mature 3D-printed high-strength alloy steels. These steels are hard to use in really harsh conditions, such very high temperatures (>1200 Grad) und signifikante Korrosion (wie in feuchten H2S -Umgebungen). Die Schaffung neuer Metallkeramik -Verbundwerkstoffe wie TIC - 18NI300 drückt die Materialgrenzen. Es kann so hart werden wie HRC 65, was 50% härter ist als reine Metalle. Dies macht es gut, Teile zu erstellen, die sich nicht auf Tiefsee-Bohrplattformen abbauen.