Yüksek - sıcaklık alaşımı buhar ekipmanı parçalarını yazdırmak için uygun mu?

一, Yüksek - sıcaklık alaşımlarıyla 3D baskının teknolojik faydaları: geleneksel üretimin sınırlarının üstesinden gelmek
1. karmaşık yapılar yapma yeteneği
Tipik yatırım döküm tekniğini kullanarak buhar türbinleri için içi boş bıçaklar yaparken, soğutma kanallarını eklemek için birçok adım atar. Bu, malzemenin% 10'undan daha azının kullanıldığı ve bıçakların kaynak kusurlarına sahip olacağı anlamına gelir. Lazer seçici eritme (SLM) veya elektron ışını eritme (EBM) prosedürleri yoluyla, 3D baskı teknolojisi, konformal soğutma kanalları ve kafes yapıları gibi karmaşık özellikleri doğrudan yazdırabilir. Örneğin, belirli bir gaz türbini şirketi için basılan platin teknolojisinin türbin bıçakları, soğutmayı% 30 daha verimli hale getirdi ve bıçakları% 25 daha hafif hale getirdi. Bu, buhar ekipmanının termal verimliliğini ve operasyonel stabilitesini büyük ölçüde geliştirmiştir.
2. Malzemelerin niteliklerini iyileştirme yeteneği
Yüksek - sıcaklık alaşımları 3D baskılı olduğunda, 106-108 derece /s'lik bir soğutma hızı ultra ince tane desenleri ve hatta amorf fazlar oluşturabilir. Bu, malzemeyi yüksek sıcaklıklarda yorgunluğa daha güçlü ve daha dirençli hale getirir. Avic Maite'in 3D baskı ile yapılan 738 High - sıcaklık alaşım tozu, 1200 derecelik yüksek bir sıcaklıkta gaz türbini bıçakları için 900MPa'lık bir verim mukavemetine sahiptir. Bu geleneksel dökümlerden% 15 daha fazladır. Ayrıca, işlem parametrelerini optimize etmeye yardımcı olmak için AI algoritmalarını kullanmak (lazer gücünü değiştirme ve anında tarama hızını değiştirir), malzemenin mikro yapısı üzerinde ince kontrol sağlayabilir ve yüksek - sıcaklık alaşımlarının performans potansiyeli hakkında daha fazla bilgi edinmenize yardımcı olabilir.
3. Maliyetleri düşürme ve bir şeyler yapmak için gereken süreyi
Yüksek - sıcaklık alaşım parçalarını yapmak eski - moda yol, eritme, dövme ve ısı işlemi gibi 12 adım alır ve altı aya kadar sürebilir. "Dijital Model Doğrudan Kalıplama" modu ile 3D baskı teknolojisi üretim döngüsünü iki haftadan daha az bir seviyeye düşürür. Xi'an Bolite, havacılık motoru şirketleri için türbin diskleri yazdırmak için SLM teknolojisini kullandı. Bu, buhar ekipmanındaki anahtar bileşenlerin hızlı bir şekilde tekrarlanmasını mümkün kıldı. Şirket, normal%15 yerine malzemenin%90'ını kullanabildi ve her parçanın maliyeti%40 oranında azaldı.
2, Endüstriyel Kullanım İçin Buhar Ekipmanı Parçalarının Baskı Zorluğu: Laboratuvar ve Atölye Arasındaki Boşluk
1. Süreci sabit tutma sorunları
Yüksek - sıcaklık alaşımları 3D yazdırıldığında, lazer ve toz dört farklı durumda etkileşime girer: katı, sıvı, gaz ve plazma. Bu, erimiş havuzun karmaşık ve değişen bir şekilde davranmasını sağlar. Örneğin, SLM Inconel 718 alaşımını yazdırdığında, tarama hızı ideal aralıkta değilse, kırık ve gözenekler gibi kusurların gerçekleşmesi muhtemeldir, bu da parçaların% 70'inden daha azı niteliklidir. Ayrıca, büyük buhar ekipmanı parçalarını (kazan membran duvarları gibi) yazdırırken, artık stres oluşumunun neden olduğu çözgü deformasyonu problemi özellikle kötüdür. Substratın önceden ısıtılması ve stres salımı ısıl işlemi gibi ekstra adımlarla sabitlenmesi gerekir.
2. Tutarlı malzeme performansı garantisi
Buhar ekipmanının tüm bölümlerinin performansı çok tutarlı olmalıdır. Örneğin, nükleer santrallerdeki ısı transfer tüplerinin 360 derece ve 17.2 MPa'da uzun süre çalışması gerekir. Belirli bir alandaki performansdaki herhangi bir değişiklik tehlikeli olabilir. Bununla birlikte, toz parçacıklarının boyut dağılımındaki küçük değişiklikler, tozun yoğunluğu ve 3D baskı işlemi boyunca diğer parametreler, ürünün çeşitli bölgelerinde tane boyutu ve çökelme fazı dağılımında farklılıklara neden olabilir. Huashu High Tech gibi sadece birkaç yerli şirket, performans değişikliklerini ±%5 içinde tutmak için toz gruplarını ve çevrimiçi izleme platformlarını izlemek için sistemler kurdu. Bununla birlikte, nükleer enerji sınıfı bileşenleri için yüksek spesifikasyonlara ulaşmak hala zordur.
3. Standartlaştırma sistemi yok
3D - basılı yüksek - sıcaklık alaşım parçalarını onaylamak için küresel standartlar henüz bitmedi. ASTM International, "metalik malzemelerin katkı maddesi üretimi için genel gereksinimler" yayınladı, ancak buhar tarafında oksidasyon ve su buharı ile korozyon gibi bazı buhar ekipmanının bazı çalışma durumları için test metodolojilerinde hala bir boşluk var. Bir yerli şirket, termal enerji santralleri için süper ısıtıcı tüp demetleri yaptı, ancak proje kabul süreci 18 ay uzatıldı, çünkü yüksek sıcaklık dayanıklılık mukavemeti ve buhar yan oksidasyon oranı gibi şeyler için özel test standardı yoktu. Bu, projeyi sanayileşme için daha riskli hale getirdi.
3, Uygulama Senaryolarında Atılım: Pilottan Full'a - Ölçek
1. Teknolojiyi havacılıkta bir sektörden diğerine taşımak
Sıcak uç parçaları tasarlarken, hem uçak motorları hem de buhar türbinleri etkili soğutma ve hafif olmak gibi şeylere ihtiyaç duyar. GE, 20 parçayı bir araya getiren sıçrama motoru yakıt memesini yapmak için 3D baskı kullandı. Bu teknik de buhar türbin nozulları yapmak için başarıyla kullanılmıştır. Çinli bir şirket olan Ouzhong Technology, ultra - süperkritik termal güç ünitesi için bir düzenleyici valf çekirdeği basıldı. Bu tasarım ağırlığı% 35 azalttı ve düzenleme tepki süresini 0,2 saniyeye çıkardı ve buhar ekipmanının dinamik kontrol performansını büyük ölçüde artırdı.
2. Nükleer enerji alanında özelleştirilmiş ihtiyaçlar
Sodyum - soğutulmuş hızlı reaktörler ve erimiş tuz reaktörleri gibi dördüncü - üretim nükleer reaktörleri, buhar jeneratörlerinde kullanılan malzemeler için daha katı kriterlere sahiptir. Örneğin, yüksek sıcaklıklara sahip koşullarda ve 600 derecenin üzerinde şiddetli radyasyonda stabil kalmaları gerekir . 3 D baskı, - ile -} ile makine metallerine (bu tür GH1333) neredeyse şekillenmeyi mümkün kılabilir, kaynaklı eklemlerin miktarını azaltmalı ve radyoaktif sızıntı riskini azaltabilir. Çin Bilimler Akademisi Metal Araştırma Enstitüsü, simüle kaza koşullarında test edildiğinde şişmeye direnmede geleneksel ekstrüde tüplerden% 20 daha iyi olan 3D - basılı GH1333 alaşımlı kaplama tüpü geliştirdi. Bu, nükleer enerji ekipmanlarının lokalizasyonu için teknik destek sağlar.
3. Endüstriyel kazanlarda hızlı değişiklikler
3D baskı teknolojisi, dağıtılmış enerji alanında küçük ve modüler buhar ekipmanlarının hızla büyümesine yardımcı olabilir. Örneğin, bir şirket biyokütle kazanları için brülör yapmak için SLM teknolojisi kullanır. Biyomimetik akış kanalı tasarımı, yanma verimliliğini% 12 oranında artırır ve tasarımdan teslimat, 45 güne gitmek için geçen süreyi kısaltır, bu da standart yöntemlerden üç kat daha hızlıdır. Gelecekte, dijital ikiz teknoloji ve 3D baskı kullanarak talep üzerine buhar ekipmanını kişiselleştirmek ve yapmak mümkün olacaktır.