Як застосувати технологію спрямованого осадження енергії (DED) для ремонту форм?

一 Принцип технології DED полягає в точному контролі басейну розплаву.
Технологія DED використовує-промені високої енергії (лазер, електронний промінь або дугу) для одночасного плавлення металевого порошку чи дроту, укладаючи їх шар за шаром, щоб створити три{1}}вимірну форму. Його основні переваги:
Точний контроль температури: потужність лазера, швидкість сканування та об’єм подачі порошку можна динамічно змінювати, щоб отримати точний розмір купи розплаву. Наприклад, мультилазерна коаксіальна композитна система Nanjing Enigma CMT Advanced має шість лазерних модулів, якими можна керувати окремо. У ньому використовується композитна технологія червоного синього лазера, щоб високо{2}}реактивні матеріали, такі як мідь і алюміній, поглинали втричі швидше, ніж традиційні методи, зберігаючи при цьому зону теплового впливу в межах 0,5 мм.
Адаптація до кількох матеріалів: підтримує осадження понад 300 різних типів металів, таких як титанові сплави, високотемпературні-сплави на основі-нікелю та сталі для форм. Використовуючи технологію DED, Relativity Space, американська -компанія, змогла відремонтувати лопаті ракетного двигуна, виготовлені з нержавіючої сталі 316L. Проблему розтріскування під час термічної обробки було усунено шляхом покриття їх порошком сплаву на основі кобальту. Ремонтний шар мав твердість HRC48 і був на 15% кращим за високих температур, ніж підкладка.
Виробництво градієнтного матеріалу: змінюючи співвідношення складу порошку в режимі реального часу, можна безперервно наносити функціонально сортовані матеріали (FGM). Компанія Hyde Laser Services виготовила композитну форму з інструментальної сталі та міді для атомної енергетики. Має сендвіч-структуру з підкладкою Ampcolo 940, перехідним шаром Monel 400 і формувальним шаром P21. Це робить охолодження на 40% ефективнішим і скорочує час циклу на 30%.
2, Основні проблеми з ремонтом прес-форм і рішеннями DED
1. Закріплення тріщини термічної втоми
У формах для лиття під тиском можуть утворюватися мікротріщини, коли вони проходять повторні цикли нагрівання та охолодження. Високе підведення тепла під час традиційного аргонодугового зварювання зазвичай спричиняє поширення тріщин. Технологія DED забезпечує точний ремонт завдяки використанню таких нових ідей:
Процес холодного переходу металу (CMT) виглядає наступним чином: розширена система CMT компанії Nanjing Enigma використовує технологію керування переходом короткого-замикання дуги, щоб зменшити кількість тепла, яке йде на зварювання MIG, на дві-третини. Під час фіксації форми корпусу для коробки передач автомобіля було нанесено структуру з тонкими стінками 0,3 мм без жодних тріщин, а ремонтний шар і підкладку були з’єднані разом із металургійною міцністю 420 МПа.
Електронно-променеве формування (EB-DED): електронні промені можуть фіксувати активні метали, наприклад титанові сплави, без окислення у вакуумі. Під час кріплення лопаті авіаційного двигуна технологія EB-DED збільшила розмір зерна шару високотемпературного осадження-на основі нікелю-до рівня 8 ASTM. Це зробило міцність-високої температури на 25% більшою.
2. Лікування складної порожнини
Для фіксації конформної форми каналу охолоджувальної води необхідно зберегти оригінальну структуру каналу потоку. Здатність технології DED з’єднувати багато осей разом демонструє деякі унікальні переваги:
П’яти{0}}осадження з’єднань: система Optomec LENS 750 має поворотний робочий стіл, що нахиляється, який може виправляти сліпі плями в порожнині форми на 360 градусів. У проекті фіксації корпусної форми побутового приладу спіральний канал охолодження діаметром 2 мм було ефективно виправлено за допомогою планування траєкторії оптимізації топології. Життя прес-форми подовжено на 40% після ремонту, а рівень кваліфікації продукції підвищився до 98,5%.
Технологія ремонту на місці: гібридний верстат LASERTEC 65 3D від DMG Mori поєднує в собі адитивні функції DED і фрезерування. Це означає, що він може виконувати ремонт, не розбираючи форму. Під час фіксації прес-форм для автомобільних дверних ручок отримати ремонт поверхні з точністю до 0,1 мм у шість разів швидше, ніж за допомогою типових методів різання дротом.
3. Відновлення розмірів і підвищення продуктивності
Щоб усунути знос великих форм, потрібно знайти баланс між точністю розмірів і механічними якостями. Підхід пошарової седиментації технології DED пропонує передові-рішення:
Використовуючи шар за шаром товщиною 0,25-0,5 мм і контроль-замкнутого циклу в реальному часі, виробництво майже сітки може підтримувати точність розмірів у межах ± 0,05 мм. При кріпленні колони гідравлічного преса вагою 10 000 тонн за технологією DED відновлено циліндричну поверхню діаметром 1,2 м. Коливання однорідності твердості (HV) ремонтного шару становило менше 5%, що в три рази більше, ніж при типовій процедурі зварювання.
Додавання 0,5 % наночастинок TiC до сталевого порошку H13 у формі та використання властивостей швидкого затвердіння DED для отримання дрібного та розподіленого-карбіду називається «зміцненням наночастинок». Відновлена ​​прес-форма тепер вдвічі стійкіша до термічного зношування та витримує понад 100 000 циклів уприскування.
3. Приклади того, як працює галузь і як це може допомогти економіці
1. Галузь аерокосмічної галузі
Компанія, яка виробляє двигуни для літаків, використовує технологію DED для фіксації секції шипа лопатей турбіни. Вартість заміни нових деталей знизилася з 800 000 юанів до 120 000 юанів, а час, необхідний для виконання ремонту, зменшився з 45 до 7 днів. Відреставроване лезо пройшло 5000 випробувань при високій температурі 1000 градусів без поширення тріщин.
2. Завод Tesla в Шанхаї використовує технологію DED для ремонту величезних-форм для лиття під тиском у промисловості виробництва автомобілів. Це відновлює точність розмірів шляхом нанесення алюмінієвого кремнієвого сплаву. Один ремонт економить 2 мільйони юанів на витратах на заміну форми та скорочує час простою виробництва на 90%. Стаціонарна форма виготовила 100 000 задніх кришок Model Y без зупинки, а стабільність розмірів продукту (значення CPK) залишалася вище 1,67.
3. Сфера енергетичного обладнання
Китайська національна ядерна корпорація використовує технологію DED для кріплення теплообмінних труб у парових турбінах атомних електростанцій. Додавання нержавіючої сталі 316L назад до стінки труби відновлює її товщину. Ремонтний шар на 20% стійкіший до корозії, ніж підкладка (випробування ASTM G28). 15 мільйони юанів заощаджуються щороку на утриманні одного блоку.