Cum se aplică tehnologia depunerii de energie direcționată (DED) pentru repararea mucegaiului?

一, Principiul tehnologiei DED este tehnica precisă de control al bazinului de topire.
Tehnologia DED folosește fascicule de-energie mare (laser, fascicul de electroni sau arc) pentru a topi pulberea sau sârma de metal în același timp, stivuindu-le strat cu strat pentru a crea o formă tridimensională. Principalele beneficii ale acestuia sunt:
Control exact al temperaturii: puterea laserului, viteza de scanare și volumul de alimentare cu pulbere pot fi modificate dinamic pentru a obține dimensiunea exactă a bazinului de topire. De exemplu, sistemul compozit coaxial multi laser CMT Advanced de la Nanjing Enigma are șase module laser care pot fi controlate separat. Utilizează tehnologia compozită cu laser roșu-albastru pentru a face ca materialele-reactive precum cuprul și aluminiul să absoarbă de trei ori mai repede decât metodele tradiționale, menținând în același timp zona afectată de căldură la 0,5 mm.
Adaptabilitate la mai multe materiale: acceptă depunerea a peste 300 de tipuri diferite de metale, cum ar fi aliajele de titan, aliajele de-nichel-la temperatură înaltă și oțelurile pentru matrițe. Folosind tehnologia DED, Relativity Space, o companie cu sediul în SUA-, a reușit să repare paletele motoarelor rachete compuse din oțel inoxidabil 316L. Problema fisurii în timpul tratamentului termic a fost rezolvată prin acoperirea acestora cu pulbere de aliaj pe bază de cobalt-. Stratul de reparare a fost dur HRC48 și a fost cu 15% mai bun la temperaturi ridicate decât substratul.
Fabricarea materialului gradient: Prin modificarea raportului compoziției pulberii în timp real, este posibil să se depună continuu materiale gradate funcțional (FGM). Hyde Laser Services a produs o matriță compozită de cupru din oțel pentru scule pentru industria energiei nucleare. Are o structură tip sandwich cu un substrat Ampcolo 940, un strat de tranziție Monel 400 și un strat de turnare P21. Acest lucru face răcirea cu 40% mai eficientă și reduce timpul ciclului cu 30%.
2, Principalele probleme cu repararea mucegaiului și soluțiile DED
1. Remedierea unei fisuri de oboseală termică
Este posibil ca matrițele de turnare sub presiune să dezvolte microfisuri atunci când trec prin cicluri repetate de încălzire și răcire. Aportul ridicat de căldură în reparațiile tradiționale de sudare cu arc cu argon determină de obicei răspândirea fisurilor. Tehnologia DED obține reparații exacte folosind următoarele idei noi:
Procesul Cold Metal Transition (CMT) este următorul: sistemul CMT Advanced de la Nanjing Enigma utilizează tehnologia de control al tranziției în scurtcircuit-arc pentru a reduce cantitatea de căldură care intră în sudarea MIG cu două-trimi. La fixarea matriței carcasei pentru cutia de viteze a mașinii, s-a depus o structură cu pereți-subțiri de 0,3 mm fără nicio fisură, iar stratul de reparare și substratul au fost lipite împreună cu o rezistență metalurgică de 420MPa.
Formare fără fascicul de electroni (EB-DED): fasciculele de electroni pot fixa metale active, cum ar fi aliajele de titan, fără oxidare în vid. La fixarea unei lame a unui motor de avion, tehnologia EB-DED a făcut ca granulația stratului de depunere de aliaj de-înaltă temperatură pe bază de nichel să fie mai fină la nivelul ASTM 8. Acest lucru a făcut ca rezistența la temperatură-înaltă să fie cu 25% mai puternică.
2. Repararea unei cavitati complicate
Pentru a fixa matrița conformă a canalului de apă de răcire, structura originală a canalului de curgere trebuie păstrată. Capacitatea tehnologiei DED de a lega mai multe axe împreună arată câteva beneficii unice:
Depunerea legăturii cu cinci-axe: sistemul Optomec LENS 750 are o masă de lucru rotativă înclinată care poate fixa punctele moarte din cavitatea matriței la 360 de grade . Într-un proiect de fixare a formei carcasei unui aparat de uz casnic, un canal de răcire în spirală cu diametrul de 2 mm a fost fixat în mod eficient utilizând planificarea traseului de optimizare a topologiei. Durata de viață a matriței a fost prelungită cu 40% după reparație, iar rata de calificare a produsului a crescut la 98,5%.
Tehnologie pentru reparații in situ: mașina-uneltă hibridă LASERTEC 65 3D de la DMG Mori combină funcțiile de aditiv DED și de frezare. Aceasta înseamnă că poate face reparații fără a demonta matrița. La fixarea matrițelor pentru mânerele ușilor auto, obținerea unei reparații precise a suprafeței de 0,1 mm este de șase ori mai rapidă decât utilizarea metodelor tipice de tăiere a sârmei.
3. Restaurarea dimensiunilor și îmbunătățirea performanței
Pentru a remedia uzura pe matrițe mari, trebuie să găsiți un echilibru între acuratețea dimensională și calitățile mecanice. Abordarea de sedimentare stratificată a tehnologiei DED oferă soluții-de ultimă generație:
Folosind o grosime a stratului de 0,25-0,5 mm strat cu strat și stivuirea-în timp real în buclă închisă, producția prin formare aproape netă poate menține precizia dimensională în ± 0,05 mm. La fixarea unei coloane de presa hidraulica de 10.000 de tone, tehnologia DED a fost folosita pentru a reface o suprafata cilindrica cu un diametru de 1,2 m. Fluctuația uniformității durității (HV) a stratului de reparare a fost mai mică de 5%, ceea ce a fost de trei ori mai mare decât procedura tipică de sudare.
Adăugarea de 0,5% nano particule de TiC la pulberea de oțel de matriță H13 și utilizarea proprietăților de solidificare rapidă ale DED pentru a face o distribuție fină și răspândită-de carbură se numește „întărire cu nanoparticule”. Forma restaurată este acum de două ori mai rezistentă la uzura termică și poate gestiona mai mult de 100.000 de cicluri de injecție.
3, Exemple despre cum funcționează industria și cum ar putea ajuta economia
1. Domeniul aerospațial
O companie care produce motoare de avioane folosește tehnologia DED pentru a fixa secțiunea de grindă a palelor turbinei. Costul înlocuirii pieselor noi a scăzut de la 800.000 de yuani la 120.000 de yuani, iar timpul necesar reparației a scăzut de la 45 de zile la 7 zile. Lama restaurată a trecut prin 5000 de teste la o temperatură ridicată de 1000 de grade fără să se răspândească fisuri.
2. Unitatea Tesla din Shanghai folosește tehnologia DED pentru a repara matrițe uriașe de turnare sub presiune-în industria producției de mașini. Acest lucru restabilește precizia dimensională prin depunerea aliajului de aluminiu siliciu. O singură reparație economisește 2 milioane de yuani în cheltuielile de înlocuire a matriței și reduce timpul de oprire a producției cu 90%. Matrița fixă ​​a realizat 100.000 de huse din spate Model Y fără oprire, iar stabilitatea dimensională a produsului (valoarea CPK) a rămas peste 1,67.
3. Domeniul echipamentelor energetice
China National Nuclear Corporation folosește tehnologia DED pentru a fixa tuburile de transfer de căldură din turbinele cu abur ale instalațiilor nucleare. Adăugarea de oțel inoxidabil 316L înapoi pe peretele tubului îi restabilește grosimea. Stratul de reparare este cu 20% mai rezistent la coroziune decât substratul (testul ASTM G28) . 15 milioane de yuani sunt economisiți în fiecare an pentru întreținerea unei unități.