Kaip pasirinkti tinkamus metalo miltelius dalims skirtingomis darbo sąlygomis?

一, atranka, motyvuota pagal darbo sąlygų reikalavimus: keturių pagrindinių matmenų ištyrimas
1. Mechaninio našumo reikalavimai
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPA). Tam turėtumėte naudoti nikelio pagrindu pagamintus aukštos temperatūros lydinio miltelius (tokius GH4169). Jis gali atlaikyti aukštą temperatūrą, nesulaužant, o jo derlingumo stiprumas gali pasiekti 1100 MPa.
Ateities energetinių transporto priemonių akumuliatorių dėklas turi būti daugiau nei 30% lengvesnis ir jos santykis yra didesnis. Aliuminio lydinio milteliai (tokie alsi10mg) dabar yra geriausias pasirinkimas, nes jis yra lengvas (2,7 g/cm³) ir stiprus (310 MPa).
Nusidėvėjimas ir smūgio atsparumas: Kasybos mašinų pavaros turi sugebėti valdyti didelį poveikį. Geležies pagrindu pagamintos miltelių metalurgijos medžiagos (su vario ir molibdeno lydinio komponentais) gali pasiekti HRC 55 ar aukštesnę kietumą pagal miltelių metalurgijos procedūras. Jie taip pat yra dvigubai atsparūs dėvėjimams kaip įprastas plienas.
2. Reikalavimai prisitaikyti prie aplinkos
Atsparumas korozijai: vamzdynai jūroje esančiose platformose turi turėti galimybę ilgą laiką atlaikyti koroziją iš jūros vandens. CL⁻ aplinkoje 316L nerūdijančio plieno milteliai turi {+0.3 V (SCE) atsparumo korozijai potencialą ir gyvenimo trukmę, kuri yra 10 kartų ilgesnė nei anglies plieno.
Aukštos temperatūros stabilumas: Dujų turbinos degimo kamera turi sugebėti valdyti net 1200 laipsnių temperatūrą. Pridėjus 15% volframo prie kobalto pagrindu pagamintų lydinio miltelių (pvz., „Stellite 6“), jis gali būti kietas esant aukštai temperatūrai, kai HRC kietumas yra 40 ar didesnis.
Žemos temperatūros tvirtumas: suskystintų gamtinių dujų laikymo rezervuarai turi veikti -196 laipsniu. TI6AL4V titano lydinio miltelių mažos temperatūros poveikis gali pasiekti 50 J/cm² po karšto izostatinio spaudimo (HIP) apdorojimo, kuris neleidžia trapių lūžių galimybei.
3. Proceso adaptacijos reikalavimai
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) ir turi ribotą dalelių dydžio diapazoną (15–53 μm). Pavyzdžiui, jei miltelių deguonies lygis yra didesnis kaip 0,2%, spausdinant titano lydinio komponentus su SLM technologija, tarpsluoksnio jungimosi stiprumas gali sumažėti 20%.
Miltelių metalurgija: salės srauto greitis turi būti mažesnis nei 40 s/50 g, o birių tankis turi būti didesnis nei 3,2 g/cm³. Jei geležies pagrindu pagamintų miltelių (Fe-2CU-0.8C) srautas nėra pakankamai geras, kai jis prispaudžiamas į automobilio sinchronizatoriaus stebulę, jis gali lengvai sukelti nelygų žalią tankį ir deformaciją, kuri yra daugiau kaip 0,5 mm po sukepinimo.
Norint, kad dangos tankis būtų, turite naudoti miltelius su šiurkščiomis dalelėmis (45–106 μm), kai šiluminis purškimas. Pavyzdžiui, naudojant Nicrraly miltelinius dangą orlaivio variklio ašmenims pritvirtinti, dangos poringumas gali būti mažesnis nei 1%, o tai yra tris kartus ilgesnis nei tipiniai elektropliacijos metodai.
4. Ekonomikos poreikiai
Taikymas, jautrus kainai: Automobilių stabdžių kalibrės yra pagamintos iš geležies pagamintų miltelių metalurgijos medžiagų (kainuoja maždaug 20 juanių/kg), tai yra 60% mažesnė nei suklastotų plieninių dalių (kainuoja apie 50 juanių/kg). Medžiagos panaudojimo procentas padidėjo nuo 40% iki 95%.
Aukštos kokybės poreikiai: Nikelio pagrindu pagaminti vienkartiniai lydinio milteliai naudojami vienkartinių kristalų turbinų ašmenims gaminti orlaivių varikliuose. Šie milteliai kainuoja maždaug 5000 juanių už kilogramą. Kaina yra aukšta, tačiau variklio traukos ir svorio santykis padidėja 20%, kai svoris mažina 15%, o atsparumas temperatūrai padidėja 100 laipsnių. Tai sutaupo 30% ilgalaikių einamųjų išlaidų.
2, tipiška darbo sąlygų atrankos atvejo biblioteka
1 atvejis: titano lydinio slėgio indai aviacijos ir kosmoso pramonėje
Jis turi sugebėti sutvarkyti žemą -196 laipsnio temperatūrą ir aukštą 330 barų slėgį, be to, jis taip pat turi atitikti ASME BPVC standartą.
Pasirinkimo logika:
Medžiaga: Ti6Al4v titano lydinys (tempimo stipris 900 MPa, pailgėjimas 10%).
Procedūra: Elektronų pluošto lydymas (EBM) Hemisferinių gabalų spausdinimas, kurio liekamasis įtempis yra mažesnis nei 50 MPa, tai yra 60% mažesnė už SLM procedūrą.
Po gydymo HIP (920 laipsnių /150 MPa) medžiagos tankis buvo 99,9%, o jo nuovargio laikas padidėjo iki 10 ciklų.
Korėjos pramonės technologijų tyrimų institutas sukūrė 800L titano lydinio slėgio indą, kuris išlaikė -196 laipsnių mažos temperatūros sprogimo testą. Jis buvo 40% lengvesnis ir 25% pigesnis nei tipiški kalimo būdai.
2 atvejis: biomedicinos lauko hipo sąnario implantai
Jis turi įvykdyti ISO 13485 standartą, būti biologiškai suderinamas su žmogaus kaulo audiniu ir sugebėti tarnauti daugiau nei 10 ciklų.
Pasirinkimo priežastys:
Medžiaga: COCRMO lydinio milteliai su 6% molibdeno ir HRC kietumu 45.
Procesas: SLM atspausdinta porėta struktūra (60% poringumas, 500 μm porų dydis), kad būtų galima išaugti kaulų ląsteles.
Paviršiaus apdorojimas: plazmoje purškiama hidroksiapatito danga (50 μm stori), kad biologinis aktyvumas būtų geresnis.
Poveikis: Pekino universiteto trečiosios ligoninės klinikiniai duomenys rodo, kad 3D spausdintuose implantuose yra 98,7% tikimybė išgyventi penkerius metus, tai yra 15% geresnis nei tradiciniai liejiniai implantai.
3 atvejis: Naujų energetinių transporto priemonių laukas - variklio rotorius
Jis turi veikti dideliu 20000 aps./min.<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Kaip pasirinkti:
Medžiaga: geležies silicio aliuminio lydinio milteliai (Fe-6,5% Si-0,5% Al, magnetinis pralaidumas 1200).
Process: Hot pressing powder metallurgy at 1200 °C and 100 MPa, with a density of 7.6 g/cm³. Insulation treatment: epoxy resin coating (withstand voltage level>3 kv) sumažinti sūkurinių srovių nuostolius.
Naudojant šį metodą „BYD E-Platform 3.0“ variklio rotoriuje, efektyvumas padidėjo iki 97,5%, o tai yra 8% energija taupanti nei įprastas silicio plieno rotorius.
3, Atrankos sprendimų medis: keturių žingsnių perėjimo nuo poreikio prie sprendimų procesas
Padarykite eksploatavimo parametrus išaiškinti, išvardydami svarbius veiksnius, tokius kaip temperatūra, slėgis, korozinė terpė ir apkrovos tipas.
Kandidatų medžiagų patikrinimas: naudokite medžiagų duomenų bazes, tokias kaip ASM vadovas, norėdami rasti medžiagas, turinčias panašias pagrindines savybes, tokias kaip tempimo stiprumas, kietumas ir atsparumas korozijai.
Patikrinkite, ar procesas veikia taip: Norėdami patikrinti proceso veiksnius, tokius kaip miltelių srautas ir sukepinimo susitraukimo greitis, atlikite mažus bandymus tokius spausdinimo elementus, kurie yra 10 × 10 × 10 mm.
Viso gyvavimo ciklo išlaidų analizė: Raskite alternatyvą su mažiausiomis bendromis sąnaudomis, sudarydami medžiagų, perdirbimo, priežiūros ir nesėkmės išlaidas.