Πώς να εφαρμόσετε την τεχνολογία κατευθυνόμενης εναπόθεσης ενέργειας (DED) στην επισκευή καλουπιών;

一, Η αρχή της τεχνολογίας DED είναι η ακριβής τεχνική ελέγχου της δεξαμενής τήξης.
Η τεχνολογία DED χρησιμοποιεί δέσμες υψηλής- ενέργειας (λέιζερ, δέσμη ηλεκτρονίων ή τόξο) για να λιώσει μεταλλική σκόνη ή σύρμα ταυτόχρονα, στοιβάζοντάς τα στρώμα προς στρώμα για να δημιουργήσει ένα τρισδιάστατο-σχήμα. Τα κύρια οφέλη του είναι:
Ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας: Η ισχύς λέιζερ, η ταχύτητα σάρωσης και ο όγκος τροφοδοσίας σκόνης μπορούν όλα να αλλάξουν δυναμικά για να ληφθεί το ακριβές μέγεθος της δεξαμενής τήξης. Για παράδειγμα, το ομοαξονικό σύνθετο σύστημα πολλαπλών λέιζερ CMT Advanced της Nanjing Enigma έχει έξι μονάδες λέιζερ που μπορούν να ελεγχθούν ξεχωριστά. Χρησιμοποιεί σύνθετη τεχνολογία κόκκινου μπλε λέιζερ για να κάνει υλικά υψηλής-αντίδρασης όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο να απορροφώνται τρεις φορές πιο γρήγορα από τις παραδοσιακές μεθόδους, διατηρώντας παράλληλα τη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα εντός 0,5 mm.
Προσαρμοστικότητα σε πολλά υλικά: Υποστηρίζει την εναπόθεση περισσότερων από 300 διαφορετικών τύπων μετάλλων, όπως κράματα τιτανίου,-κράματα υψηλής-θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο και χάλυβες καλουπιού. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία DED, η Relativity Space, μια εταιρεία με έδρα τις ΗΠΑ-, μπόρεσε να επισκευάσει λεπίδες κινητήρα πυραύλων που αποτελούνταν από ανοξείδωτο χάλυβα 316L. Το πρόβλημα της ρωγμής κατά τη θερμική επεξεργασία επιδιορθώθηκε καλύπτοντάς τα με σκόνη κράματος-με βάση το κοβάλτιο. Το στρώμα επισκευής ήταν σκληρό HRC48 και ήταν 15% καλύτερο σε υψηλές θερμοκρασίες από το υπόστρωμα.
Κατασκευή υλικού με κλίση: Με την αλλαγή της αναλογίας της σύνθεσης της σκόνης σε πραγματικό χρόνο, είναι δυνατή η συνεχής εναπόθεση λειτουργικά διαβαθμισμένων υλικών (FGM). Η Hyde Laser Services παρήγαγε ένα σύνθετο καλούπι από χαλκό χάλυβα εργαλείων για τη βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας. Έχει μια δομή σάντουιτς με ένα υπόστρωμα Ampcolo 940, ένα στρώμα μετάβασης Monel 400 και ένα στρώμα καλουπώματος P21. Αυτό κάνει την ψύξη κατά 40% πιο αποτελεσματική και μειώνει τον χρόνο του κύκλου κατά 30%.
2, Κύρια προβλήματα με την επισκευή καλουπιών και τις λύσεις DED
1. Διόρθωση ρωγμής θερμικής κόπωσης
Τα καλούπια χύτευσης υπό πίεση είναι πιθανό να αναπτύξουν μικρορωγμές όταν περνούν από επαναλαμβανόμενους κύκλους θέρμανσης και ψύξης. Η υψηλή εισροή θερμότητας στην παραδοσιακή επισκευή συγκόλλησης με τόξο αργού συνήθως προκαλεί την εξάπλωση των ρωγμών. Η τεχνολογία DED λαμβάνει ακριβείς επισκευές χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες νέες ιδέες:
Η διαδικασία Cold Metal Transition (CMT) είναι η εξής: Το σύστημα CMT Advanced της Nanjing Enigma χρησιμοποιεί τεχνολογία ελέγχου μετάβασης βραχυκυκλώματος{0}}τόξου για να μειώσει την ποσότητα της θερμότητας που περνά στη συγκόλληση MIG κατά δύο-τρίτα. Κατά τη στερέωση του καλουπιού του περιβλήματος για το κιβώτιο ταχυτήτων του αυτοκινήτου, εναποτέθηκε μια δομή λεπτού τοιχώματος 0,3 mm χωρίς ρωγμές και το επισκευαστικό στρώμα και το υπόστρωμα συνδέθηκαν μεταξύ τους με μεταλλουργική αντοχή 420 MPa.
Σχηματισμός χωρίς δέσμη ηλεκτρονίων (EB-DED): Οι δέσμες ηλεκτρονίων μπορούν να στερεώσουν ενεργά μέταλλα όπως τα κράματα τιτανίου χωρίς οξείδωση στο κενό. Κατά τη στερέωση μιας λεπίδας κινητήρα αεροσκάφους, η τεχνολογία EB-DED έκανε το μέγεθος κόκκου του στρώματος απόθεσης κράματος-με βάση το νικέλιο υψηλής-θερμοκρασίας λεπτότερο στο επίπεδο ASTM 8. Αυτό έκανε την αντοχή αντοχής σε υψηλή{{6} θερμοκρασία κατά 25% ισχυρότερη.
2. Διόρθωση περίπλοκης κοιλότητας
Για να στερεωθεί η ομοιόμορφη μήτρα του καναλιού νερού ψύξης, πρέπει να διατηρηθεί η αρχική δομή του καναλιού ροής. Η ικανότητα της τεχνολογίας DED να συνδέει πολλούς άξονες μεταξύ τους δείχνει μερικά μοναδικά οφέλη:
Εναπόθεση συνδέσμου πέντε-αξόνων: Το σύστημα Optomec LENS 750 διαθέτει ανακλινόμενο περιστρεφόμενο τραπέζι εργασίας που μπορεί να διορθώσει τα τυφλά σημεία στην κοιλότητα του καλουπιού σε 360 μοίρες . Σε ένα έργο για τη στερέωση του καλουπιού κελύφους μιας οικιακής συσκευής, ένα σπειροειδές κανάλι ψύξης διαμέτρου 2 mm στερεώθηκε αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας σχεδιασμό διαδρομής βελτιστοποίησης τοπολογίας. Η διάρκεια ζωής του καλουπιού παρατάθηκε κατά 40% μετά την επισκευή και το ποσοστό πιστοποίησης του προϊόντος ανέβηκε στο 98,5%.
Τεχνολογία για επιτόπια επισκευή: Η υβριδική εργαλειομηχανή LASERTEC 65 3D της DMG Mori συνδυάζει λειτουργίες πρόσθετου DED και αφαίρεσης φρεζαρίσματος. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να κάνει επισκευές χωρίς να αφαιρεί το καλούπι. Κατά τη στερέωση καλουπιών για λαβές θυρών αυτοκινήτου, η επισκευή της επιφάνειας με ακρίβεια 0,1 mm είναι έξι φορές ταχύτερη από τη χρήση τυπικών μεθόδων κοπής καλωδίων.
3. Αποκατάσταση μεγέθους και βελτίωση απόδοσης
Για να διορθώσετε τη φθορά σε μεγάλα καλούπια, πρέπει να βρείτε μια ισορροπία μεταξύ της ακρίβειας διαστάσεων και των μηχανικών ιδιοτήτων. Η προσέγγιση πολυεπίπεδης καθίζησης της τεχνολογίας DED προσφέρει λύσεις αιχμής-:
Χρησιμοποιώντας 0,25-0,5 χιλιοστά πάχος στρώματος στοίβαξη στρώμα προς στρώμα και έλεγχο κλειστού βρόχου σε πραγματικό-χρόνο, η κατασκευή κοντά στο δίχτυ μπορεί να διατηρήσει την ακρίβεια διαστάσεων εντός ± 0,05 mm. Κατά τη στερέωση στήλης υδραυλικής πρέσας 10.000 τόνων, χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία DED για την αποκατάσταση μιας κυλινδρικής επιφάνειας με διάμετρο 1,2 m. Η διακύμανση της ομοιομορφίας σκληρότητας (HV) του στρώματος επισκευής ήταν μικρότερη από 5%, που ήταν τρεις φορές μεγαλύτερη από την τυπική διαδικασία συγκόλλησης.
Η προσθήκη σωματιδίων νανο TiC 0,5% στη σκόνη χάλυβα καλουπιού H13 και η χρήση των ιδιοτήτων γρήγορης στερεοποίησης της DED για να γίνει μια λεπτή και εξαπλωμένη- κατανομή καρβιδίου ονομάζεται "ενίσχυση νανοσωματιδίων". Το αποκατεστημένο καλούπι είναι τώρα δύο φορές πιο ανθεκτικό στη θερμική φθορά και μπορεί να χειριστεί περισσότερους από 100.000 κύκλους έγχυσης.
3, Παραδείγματα για το πώς λειτουργεί ο κλάδος και πώς μπορεί να βοηθήσει την οικονομία
1. Ο τομέας της αεροδιαστημικής
Μια εταιρεία που κατασκευάζει κινητήρες αεροπλάνων χρησιμοποιεί την τεχνολογία DED για να διορθώσει το τμήμα του τένοντα των πτερυγίων του στροβίλου. Το κόστος αντικατάστασης νέων ανταλλακτικών μειώθηκε από 800.000 γιουάν σε 120.000 γιουάν και ο χρόνος που απαιτείται για την επισκευή έχει μειωθεί από 45 ημέρες σε 7 ημέρες. Η αποκατεστημένη λεπίδα πέρασε από 5000 δοκιμές σε υψηλή θερμοκρασία 1000 μοιρών χωρίς να εξαπλωθούν ρωγμές.
2. Οι εγκαταστάσεις της Tesla στη Σαγκάη χρησιμοποιούν τεχνολογία DED για να διορθώσουν τεράστια καλούπια χύτευσης-στη βιομηχανία παραγωγής αυτοκινήτων. Αυτό αποκαθιστά την ακρίβεια των διαστάσεων με την εναπόθεση κράματος πυριτίου αλουμινίου. Μία επισκευή εξοικονομεί 2 εκατομμύρια γιουάν σε έξοδα αντικατάστασης καλουπιού και μειώνει το χρόνο διακοπής της παραγωγής κατά 90%. Το σταθερό καλούπι κατασκεύασε 100.000 πίσω καλύμματα Model Y χωρίς σταμάτημα και η σταθερότητα διαστάσεων (τιμή CPK) του προϊόντος παρέμεινε πάνω από 1,67.
3. Πεδίο ενεργειακού εξοπλισμού
Η China National Nuclear Corporation χρησιμοποιεί τεχνολογία DED για τη στερέωση των σωλήνων μεταφοράς θερμότητας στους ατμοστρόβιλους των εγκαταστάσεων πυρηνικής ενέργειας. Η προσθήκη ανοξείδωτου χάλυβα 316L πίσω στο τοίχωμα του σωλήνα αποκαθιστά το πάχος του. Το στρώμα επισκευής είναι 20% πιο ανθεκτικό στη διάβρωση από το υπόστρωμα (δοκιμή ASTM G28) . 15 εκατομμύρια γιουάν εξοικονομούνται κάθε χρόνο με τη συντήρηση μιας μονάδας.