Μπορεί να εκτυπωθεί υψηλό- αντοχής άξονα με κράμα τιτανίου;

一, 3D εκτύπωση με κράμα τιτανίου: Πέρα από τα όρια των τυποποιημένων υλικών
1. Εργαζόμενοι μαζί για να καταστούν δυνατή η υψηλή αντοχή και η ολκιμότητα
Σε τυπικά μέταλλα, η αντοχή και η ολκιμότητα συχνά έχουν μια σύνδεση "seesaw", ωστόσο η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να σπάσει αυτόν τον περιορισμό ελέγχοντας τη μικροδομή. Για παράδειγμα, η κινεζική Ακαδημία Επιστημών και η Ομάδα του Πανεπιστημίου του Βορειοανατολικού Πανεπιστημίου απασχολούσαν την τεχνολογία Directed Energy Deportition (DED) για να καταστήσουν το Ti ∝ Zr ₁ ₅nbval₀. Η ισχύς απόδοσης του κράματος υψηλής εντροπίας είναι 914 MPa και η επιμήκυνση κατάγματος είναι 27,4%. Αυτό είναι πολύ υψηλότερο από το πρότυπο δείγμα χύτευσης (835 MPa, 18,8%). Το πιο σημαντικό μέρος είναι:
Σχεδιασμός μιας ετερογενούς δομής: Όταν οι κρυστάλλοι στήλης και οι κοίτες κρύσταλλοι συνεργάζονται για να παραμορφωθούν, δημιουργούν ένα "ελατήριο - όπως" ρύθμιση της τάσης μέσα στο υλικό. Αυτό διατηρεί το υλικό ισχυρό και του δίνει χώρο για παραμόρφωση.
Κάνοντας τη στολή σύνθεσης: η μέθοδος DED ψύχεται πολύ γρήγορα (10 ⁴ -10 ⁶ k/s), η οποία σταματά τον διαχωρισμό στοιχείων, σταματά την καθίζηση επικίνδυνης φάσης και θέτει το στάδιο για μεγάλα μηχανικά χαρακτηριστικά.
Αυτό το είδος υλικού έχει χρησιμοποιηθεί σε τμήματα των άξονων του κινητήρα της αεροπορίας και η ικανότητά του να λειτουργεί καλά σε υψηλές θερμοκρασίες (το πλαστικό στέλεχος φτάνει το 67,6% στους 600 βαθμούς) ανοίγει ακόμη περισσότερες χρήσεις για κράματα τιτανίου σε πολύ σκληρές συνθήκες.
2. Διαδρομή για τη βελτίωση της απόδοσης αντίστασης κόπωσης
Το κύριο μέτρο της διάρκειας ζωής των τμημάτων του άξονα είναι η κόπωση τους . 3 d εκτύπωση καθιστά τα πράγματα πιο ανθεκτικά στην κόπωση χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες μεθόδους:
Έλεγχος ελαττωμάτων: Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Laser Selective Melting (SLM), μπορείτε να μειώσετε την πιθανότητα εκκίνησης ρωγμών κόπωσης βελτιστοποιώντας τις τακτικές σάρωσης (τέτοια σάρωση chequerboard) για να μειώσετε το πορώδες από 0,8% σε 0,2% και μη ενδιάμεση - ελαττώματα σύντηξης.
Διαχείριση υπολειμματικής πίεσης: Η εκτόξευση πυροβολισμών προσθέτει -400MPa υπολειμματικού συμπιεστικού στρες, το οποίο καθιστά τους τροχούς αλουμινίου αλουμινίου να διαρκούν τρεις φορές περισσότερο. Αυτή η ίδια μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τμήματα άξονα κράματος τιτανίου.
Διαδικασία θερμικής επεξεργασίας: Η θεραπεία με θερμή ισοστατική πίεση (HIP) μπορεί να απαλλαγεί από τους εσωτερικούς πόρους και να κάνει τη δύναμη κόπωσης του κράματος TI6AL4V να μεταβεί από 450MPa σε 620MPa.
2, Χρήση στη βιομηχανία: Από το εργαστήριο έως τη μαζική παραγωγή
1. Αεροδιαστημική: Ένα μοντέλο για το πώς να συνδυάσετε την ελαφρότητα και τη λειτουργικότητα
Το σύστημα υψηλής ανύψωσης Airbus A350 έχει ένα εύκαμπτο άξονα από κράμα τιτανίου που είναι ένα παράδειγμα ορόσημο των τρισδιάστατων τμημάτων άξονα. Η αεροδιαστημική Liebherr κάνει αυτό το μέρος χρησιμοποιώντας την κατασκευή προσθέτων σε σκόνη τιτανίου και το βάζει στο ενεργό διαφορικό κιβώτιο ταχυτήτων του συστήματος πτερυγίων. Αυτό οδηγεί στις ακόλουθες ανακαλύψεις:
Ενσωμάτωση λειτουργίας: Η συγκέντρωση των επτά παραδοσιακών τμημάτων σε ένα, το οποίο μειώνει το βάρος κατά 30% και το καθιστά 20% πιο αξιόπιστο.
Έλεγχος απόδοσης: Η πιστοποίηση EASA έχει δείξει ότι τα τρισδιάστατα μέρη του άξονα 3D - εκτυπωμένα εξαρτήματα άξονα μπορούν να ανταποκριθούν στην αεροπορία - βαθμού κόπωσης, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να διαρκέσουν έως και 20 χρόνια.
Βελτιστοποίηση κόστους: Η εκτύπωση 3D με κράμα τιτανίου χρησιμοποιεί λιγότερο υλικό και κοστίζει 40% λιγότερο από τις παραδοσιακές μεθόδους σφυρηλάτησης.
2. Ιατρικές συσκευές: προσαρμοσμένες τροποποιήσεις και συμβατότητα με βιολογικά συστήματα
Στον τομέα των ορθοπεδικών εμφυτευμάτων, τα συστατικά τυπωμένου άξονα από κράμα τιτανίου, συμπεριλαμβανομένων των στελεχών του ισχίου, έχουν χρησιμοποιηθεί σε κλινικά περιβάλλοντα. Μερικά από τα οφέλη της είναι:
Ανατομική προσαρμοστικότητα: Ένας προσαρμοσμένος σχεδιασμός που βασίζεται στα δεδομένα CT του ασθενούς που μειώνουν τις επιδράσεις θωράκισης του στρες και ενθαρρύνει την ολοκλήρωση των οστών.
Σχεδιασμός πορωδών δομών: Δημιουργία βιομιμητικών πορωδών δομών με βελτιστοποίηση τοπολογίας, η οποία όχι μόνο τους καθιστά ελαφρύτερους αλλά και επιταχύνει τον σχηματισμό των οστών. Για παράδειγμα, μια εταιρεία έκανε ένα 3D - τυπωμένη τεχνητή άρθρωση κράματος χρωμίου κοβαλτίου που διαρκεί περισσότερο από το 95% των πλαστών τμημάτων.
3. Κάνοντας αυτοκίνητα: Βρίσκοντας τη σωστή ισορροπία μεταξύ υψηλής απόδοσης και ελαφρού βάρους
Στον κόσμο του υψηλού - αυτοκινήτων απόδοσης, τα εκτυπωμένα μέρη του άξονα Titanium 3D, όπως οι άξονες του κιβωτίου ταχυτήτων και τα συστήματα ανάρτησης, παίρνουν αργά τη θέση του χάλυβα. Για παράδειγμα, η ομάδα BMW χρησιμοποιεί το 3D - τυπωμένα υδάτινα σακάκια από κράμα αλουμινίου και βελτιστοποίηση τοπολογίας για να τα κάνει 40% ελαφρύτερα και να διαρκέσει πάνω από 2000 ώρες.
Ο Tesla δοκιμάζει το κράμα τιτανίου 3D - εκτυπωμένους βραχίονες ελέγχου στο σύστημα ανάρτησης του cybertruck. Ο σχεδιασμός της ετεροδομής τους καθιστά ισχυρό και ανθεκτικό ταυτόχρονα.