Подходяща ли е висока - температурна сплав за отпечатване на части за парна оборудване?

一, Технологичните предимства на 3D печат с високи - температурни сплави: Преодоляване на границите на традиционното производство
1. Способността да се правят сложни структури
Когато правите кухи остриета за парни турбини, използвайки типичната техника на инвестиционно леене, са необходими много стъпки, за да се отхвърлят охлаждащите канали. Това означава, че се използва по -малко от 10% от материала и остриетата вероятно имат заваръчни недостатъци. Чрез лазерни селективни топене (SLM) или процедури за топене на електронни лъчи (EBM), технологията за 3D печат може директно да отпечата сложни функции като конформни канали за охлаждане и решетъчни структури. Например, турбинните остриета, които платинената технология, отпечатана за определена газова турбина, направи охлаждането с 30% по -ефективно и направи остриетата с 25% по -леко. Това значително подобри топлинната ефективност и оперативната стабилност на пареното оборудване.
2. Способността за подобряване на качествата на материалите
Когато високите - температурни сплави са 3D отпечатани, скоростта на охлаждане от 106–108 градуса /s може да създаде модели на зърно ултрафини и дори аморфни фази. Това прави материала по -силен и по -устойчив на умора при високи температури. Високият температурен сплав на Avic Maite in738 -, направен от 3D печат, има якост на добив 900MPa за газови лопатки при газови турбини при висока температура от 1200 градуса. Това е с 15% по -голямо от традиционните отливки. Също така, използването на AI алгоритми за подпомагане на оптимизирането на параметрите на процеса (такава промяна на лазерната мощност и скоростта на сканиране в движение) може да ви осигури фин контрол върху микроструктурата на материала и да ви помогне да научите повече за потенциала на производителността на високите - температурни сплави.
3. Понижаване на разходите и времето, необходимо за правене на нещата
Извършването на високи - температурна сплав части старият - модният начин предприема 12 стъпки, като топене, коване и обработка на топлината и може да отнеме до шест месеца. С режима „Директно формоване на дигитален модел“, 3D технологията за печат намалява производствения цикъл до по -малко от две седмици. Xi'an Bolite използва SLM технологията за отпечатване на турбинни дискове за компании за авиационни двигатели. Това даде възможност ключовите компоненти в пареното оборудване бързо да бъдат повторени. Компанията успя да използва 90%от материала вместо обичайните 15%, а цената на всяко парче спадна с 40%.
2, Предизвикателството за отпечатване на части за парна оборудване за промишлена употреба: пропастта между лабораторията и работилницата
1. Проблеми с поддържането на процеса стабилен
Когато високите - температурни сплави са 3D отпечатани, лазерът и прахът взаимодействат в четири различни състояния: твърдо, течно, газ и плазма. Това кара разтопения басейн да се държи по сложен и променящ се начин. Например, когато SLM отпечатва Anconel 718 сплав, ако скоростта на сканиране не е в идеалния диапазон, вероятно ще се случат дефекти като фрактури и пори, което означава, че по -малко от 70% от частите са квалифицирани. Също така, проблемът с изкривяването на деформация, причинен от натрупването на остатъчен стрес, е особено лош при отпечатване на големи части за парна оборудване (като стени на мембраната на котела). Тя трябва да бъде фиксирана с допълнителни стъпки като предварително нагряване на субстрата и напрежението освобождаване на топлинната обработка.
2. Гаранция за постоянна характеристика на материала
Производителността на всички части на пареното оборудване трябва да е много последователна. Например, тръбите за пренос на топлина в атомни електроцентрали трябва да работят дълго време на 360 градуса и 17,2 MPa. Всякакви промени в производителността в определена област могат да бъдат опасни. Въпреки това, малките промени в разпределението на размера на праховите частици, плътността на праха и други параметри в целия процес на 3D печат могат да причинят разлики в размера на зърното и разпределението на фазата на утаяване в различни части на продукта. Само няколко местни компании, като Huashu High Tech, са създали системи за проследяване на праховите партиди и платформи за онлайн мониторинг, за да поддържат промените в производителността в рамките на ± 5%. Все пак е трудно да се постигнат високите спецификации за компонентите на ядрената енергия.
3. Няма система за стандартизиране
Глобалните стандарти за сертифициране на 3D - отпечатани високи части - части за сплав все още не са завършени. ASTM International публикува „Общите изисквания за адитивно производство на метални материали“, но все още има пропаст в методологиите за тестване за определени работни ситуации на парно оборудване, като окисляване от страна на парата и корозия с водна пара. Вътрешна компания направи пакети за прегряване на тръби за термични електроцентрали, но процесът на приемане на проекта беше удължен до 18 месеца, тъй като нямаше специални стандарти за тестване за неща като висока температурна якост на издръжливост и скорост на окисляване на парата. Това направи проекта по -рискован за индустриализацията.
3, пробив в сценарии за кандидатстване: от пилот до пълен - скала
1. Преместване на технологии от една индустрия в друга в аерокосмическото пространство
При проектиране на горещи крайни части и двигателите на самолета, и парата турбини се нуждаят от неща като ефективно охлаждане и леки. GE използва 3D печат, за да направи накрайника за гориво на Leap Engine, който комбинира 20 части в една. Тази техника се използва успешно за направата на дюзи за парна турбина. Ouzhong Technology, китайска компания, отпечата регулиращо ядрото на клапана за свръхкритична топлинна мощност на Ultra -. Този дизайн намали теглото с 35% и ускори времето за реакция на регулиране до 0,2 секунди, като значително подобрява динамичната работа на контролното оборудване.
2. Персонализирани нужди в областта на ядрената енергия
Четвърти - Генериращи ядрени реактори, като натрий - охладени бързи реактори и разтопени солни реактори, имат по -строги критерии за материалите, използвани в генераторите на пара. Например, те трябва да останат стабилни при условия с високи температури и тежко радиация над 600 градуса . 3 d Печатът може да направи възможно почти да се оформя трудно - до - машинни метали (такива GH1333), да се намали върху количеството заварени стави и по -малко риск от радиоактивен изтичане. Институтът за метални изследвания в Китайската академия на науките е разработил 3D - отпечатана тръба за облицовка на GH1333, която е с 20% по -добра при устойчивост на подуване, отколкото традиционните екструдирани тръби, когато се тества при симулирани условия на злополука. Това дава техническа поддръжка за локализиране на ядрената енергия.
3. Бързи промени в индустриалните котли
Технологията за 3D печат може да помогне на мъничкото и модулно парно оборудване бързо да расте в областта на разпределената енергия. Например, една компания използва SLM технологията, за да прави горелки за котли за биомаса. Дизайнът на биомиметичния поток на канала повишава ефективността на горенето с 12% и съкращава времето, необходимо за преминаване от дизайн до доставка до 45 дни, което е три пъти по -бързо от стандартните методи. В бъдеще ще бъде възможно да се персонализира и направи парато оборудване при поискване, използвайки цифрова технология близнак и 3D печат.