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2、利用超声波振荡!科学家发现3D打印合金被“摇匀”后更坚固
激光熔覆技术在零部件修复中的应用分析
模具类的修复,目前航空发动机叶片大都采用铸造镍基高温合金和定向凝,铸造镍基高温叶片和定向凝固叶片在生产过程中可能存在,如现缩松、缩孔等铸造缺陷,国内的汽轮机叶片修复技术在近十年里也得到了大幅度的,从工艺的调配到熔覆材料的选择上都以取得长足进步,激光熔覆具有局部加热和低热输入量等优点。
同时,激光熔覆超高的温度梯度有利于材料的定向凝固生长,因此国内外对激光熔覆技术修复高附加值的叶片开展了广,同时,对激光熔覆技术与堆焊、TIG焊和等离子体熔覆进行了,David W,Gandy等人的研究工作指出。
在优化激光工艺条件下,实现了IN-738基体上激光熔覆逐层沉积IN-93,获得了质量良好的沉积层,德国Fraumhofer ILT 研究所对Ti-6,L.Sexton等人采用Inconel 625 和,指出激光熔覆层比TIG涂层具有较小的热影响区和稀释,良好的微观组织、较高的硬度和较低的气孔率,L.shepeleva等通过试验比较了叶片激光熔覆。
指出激光熔覆层比等离子体熔覆层有更高的硬度,无裂纹和气孔,良好的结合界面,1981年Rolls-Royce公司对RB211飞,随着现代科学技术和工业不断发展,对零部件工作的环境也越来越趋于复杂化。
表面性能的要求越来越高,因此零件报废率大大增多,通常因为表面失效而报废的零件有:转子叶片、辊轴类零,轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要大型消耗性部件,轧辊失效的最普遍原因是早期磨损失效。
目前,轧辊由于磨损需要修复时多采用车削或磨削等“补救措施,采用激光熔覆修复轧辊表面已成为延长轧辊寿命的一个主,该技术不仅可以修复轧辊,而且可以提高轧辊的耐磨性,延长轧辊的使用寿命。
改善钢材的表面质量,现在在国内,已经可以对高转速空压机转子、大型往复压缩机曲轴裂纹,应用激光熔覆技术,分别对柳钢烧结厂风机轴、鄂式液压保护破碎机主轴,柳钢转炉厂电机转子、上汽通用五菱的轴等进行了修复,修复后轴的各项性能均达到甚至超过原有的效果,使用情况良好。
汽轮机叶片的修复,激光熔覆技术对制造技术要求高、生产周期长、加工费用,价格昂贵的工程构件进行修复具有广泛的工程需求,同时可以优化资源配置,节约贵重、稀有金属材料。
降低能源消耗,节省资金,激光熔覆修复技术无污染、无公害,有很强的保护环境的作用,属于绿色再制造工程,从长远的角度看,激光熔覆技术以其独特的优势必将在精密修复中扮演重要。
在零部件整体性能满足工况的条件下仅是表面损伤的零部,如果能对因误加工或服役损伤而致使报废的零件进行修复,不仅能够挽回巨大的经济和时间损失,还可以提高资源的利用率,符合我国可持续发展的战略。
转子叶片又称动叶,是随同转子高速旋转的叶片,通过叶片的高速旋转实现气流与转子间的能量转换,转子叶片承受很大的质量惯性力、较大的气动力和振动载,还要承受环境介质的腐蚀与氧化。
以及高速运行微小粒子的冲蚀,但加工比较困难,涡轮转子叶片还要在高温状态下工作,转子叶片是直接影响发动机性能、可靠性和寿命的关键零,并且其工作条件十分恶劣容易损坏,所以对材料性能的要求也大大的提高,同时提高了材料的经济成本,也为其做修复带来广阔的市场。
激光熔覆工艺在转子叶片上的应用已经的到了很好的研究,这也为其在修复方面的应用提供了有利的前提,激光熔覆技术精密修复零部件尚需在激光熔覆材料的研制,模具在铸造成型和塑料成型加工中起着重要作用,其制造工艺复杂。
生产周期长,加工成本高,因此,对失效模具进行修复再利用,无疑有着显著的经济效益,模具使用寿命取决于抗磨损和抗机械损伤能力,一旦磨损过度或机械损伤。
须经修复才能恢复使用,激光熔覆已成为修复模具的研究热点,备受国内外学者关注,转子叶片的修复,阀门在使用过程中,其密封面长期处于介质之中并受到介质的冲刷和腐蚀。
利用激光熔覆工艺代替等离子喷涂和真空感应熔焊工艺,在内燃发动机排气阀密封面熔覆NiCrBSi和CoC,不仅避免了涂层中的孔洞和微裂纹,而且涂层的显微硬度明显提高,排气阀密封面耐磨和耐蚀性能提高3~4倍,ACunity作为Fraunhofer ILT的孵,率先将超高速激光熔覆技术引进中国市场。
与Fraunhofer ILT紧密合作对超高速激光,不断完善工艺水平,提升其核心部件的功能性,如送粉喷嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率,在Fraunhofer ILT原有高精度同轴送粉喷,正式推出高效、高汇聚性送粉喷嘴,送粉效率可达5kg/hr以上,粉末利用率高达95%。
而其特殊的模块化设计,大大降低了使用成本,使损耗件的更换变得异常简单,同时保证了工艺的可重复性,喷嘴尺寸也可根据维修位置进行灵活调整,新开发的超高速激光熔覆加工头,通过特殊的光路调节系统设计。
实现光-粉在空间的最理想交互,使得粉末熔化更加稳定、能量利用更加高效,高速传动渗碳齿轮磨损齿面因残余渗碳层的存在给齿面修,这类齿轮的材料为20Cr2Ni4A或18Cr2Ni,渗碳层深度为1.6~1.9 mm,应用激光熔覆的工艺进行了修复。
这种熔覆层完全满足对齿轮修复的要求,经测试在接触应力2170 MPa 滑差为12.5 ,这种熔覆层完全满足对齿轮修复的要求,激光熔覆实现对模具的表面磨损进行修复的方法可以归结,一部分入射光被反射,一部分光被吸收,瞬时被吸收的能量超过临界值后,金属熔化产生熔池。
然后快速凝固形成冶金结合的覆层,激光束根据CAD二次开发的应用程序给定的路线,来回扫描逐线逐层地修复模具,特别是经过修复后的模具几乎不需再加工,通常轴类零件主要失效的原因有轴变形、轴断裂、轴表面,研究表明,发电机转轴、各种传动轴等轴类零件的破坏主要是以磨损,其中轴变形、轴断裂是不可以修复的。
而以磨损为主的表面失效是可以修复的,采用大功率激光熔覆修复技术,可在轴类零件表面失效的部分,激光熔覆一层铁基合金材料,使得熔覆合金层的零件表面有良好的机械性能。
将报废的零件再次使用,汽轮机的中压蒸汽室喷嘴及部分隔板喷嘴,受蒸汽介质的冲蚀比较严重,其中压缸喷嘴承受温度为350℃,材质为ZG20GrMo,叶片排气端厚度平均只有0.02mm-0.05mm采,极易造成基体热变形。
产生裂纹,应用激光熔覆的工艺进行了修复,修复后的喷嘴达到了原设计要求,经过一段时间的运行效果良好,航空发动机叶片的修复,目前零部件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空涂层,激光熔覆是根据工件的工况要求。
熔覆各种设计成分的金属或者非金属,制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、,激光熔覆是一种快速冷却的过程,熔覆过程中对修复工件的热输入量少,热影响区小。
熔覆层组织细小,易于实现自动化等,因此使用激光熔覆的方法来修复转子等零部件比其它的方,激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工过程中不,同时也解决了传统电镀、喷涂等冷加工过程中覆层与基体。
这就为表面修复提供了一个很好的途径,汽轮机叶片在电力工业中将高温高压气体的线性运动转变,汽轮机叶片的失效形式主要有两种:一种是叶片断裂,主要发生在叶片的根部,这种失效是不可修复的,另一种失效形式是气蚀,主要是发生在叶片顶端面或根部。
气蚀损伤的叶片是可以修复再利用的,辊轴类零件的修复,烟气膨胀机(简称烟机)是炼油厂等工业部门余热发电的,轮盘是该装置的关键部件,目前对于烟机轮盘的修复主要是使用激光熔覆修复。
通过修复的激光熔覆层是通过层-层堆铸方法形成的,由底层经过中间层到面层,兰州炼油厂、上海炼油厂和大连炼油厂等单位的烟机轮盘,对其他零部件的修复。
利用超声波振荡!科学家发现3D打印合金被“摇匀”后更坚固
https://knowridge.com/202,Ultrasound can make str,作者:RMIT,测试表明,与传统的增材制造相比。
这些部件的抗拉强度和屈服应力提高了12%,通过简单地在打印过程中打开和关闭超声波发生器,该团队还展示了如何用不同的微观结构和成分来制作3D,这有助于所谓的功能分级,“由于其机械性能较低,而且在印刷过程中更容易出现裂纹,这使得它们更难以被工程应用所接受。
”,“我们预计这项技术可以扩大规模,使3D打印能够制造大 部分工业金属合金,更高性能的结构件或结构分级合金,”,Todaro解释说:“如果你观察3D打印合金的微观,你会发现它们通常是由大型细长晶体构成的。
”,Qian说:“虽然我们使用的是钛合金和镍基高温合金,但我们希望这种方法也适用于其他商业金属,如不锈钢、铝合金和钴合金,”,原文出处:,研究人员在3D打印中利用声音振动将金属合金颗粒摇成。
“但我们在打印过程中使用超声波所得到的合金的微观结,完全是等轴的,这意味着它们在整个打印金属部件的各个方向上都是均等,”,该研究的主要作者、RMIT大学工程学院的博士生Ca。
这一有前景的研究结果可能会激发增材制造的新形式,研究小组用两种主要的商用合金演示了他们的超声波方法,另一种是通常用于海洋和石油工业的镍基高温合金Inc,该研究的合著者和项目主管、RMIT的著名教授Ma ,他希望他们有希望的结果会激发人们对专门设计的用于金。
最近发表在《自然通讯》(Nature Commun,高频声波可以对3D打印合金的内部微观结构产生重大影,使其比传统打印的合金更加一致和坚固。
GH3536合金特性及应用领域
物理性能:,温度达40℃时,在各种浓度的盐酸溶液中均能表现出很好的耐蚀性能,含氯化物的有机化学流程工艺的部件,尤其是在使用酸性氯化物催化剂的场合,具有壁温在-196~450℃的压力容器的制造认证。
GH3625高温合金,相近牌号、化学成分与标准2.1、相近牌号,GH3625合金特性:,应用领域,HB5198-1982《航空叶片用变形高温合金棒材,UNSNO6625Inconel625(美国)、N,良好的加工性和焊接性,无焊后开裂敏感性。
GJB3165-1998《航空承力件用高温合金热轧,优秀的耐无机酸腐蚀能力,如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸以及硫酸和盐酸的混合酸等,优秀的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力,并且不会产生由于氯化物引起的应力腐蚀开裂。
GJB3020-1997《航空用高温合金环坯规范》,GJB2611-1996《航空用高温合金冷拉棒材规,GJB3782-1999《航空用高温合金棒材规范》,乙酸和乙酐反应,用于制造应用于酸性气体环境的设备和部件,该合金为面心立方晶格结构,当在约650℃保温足够长时间后。
将析出碳颗粒和不稳定的四元相并将转化为稳定的Ni3,Ti)斜方晶格相,固溶强化后镍铬矩阵中的钼、铌成分将提高材料的机械性,但塑性会有所降低,17-30-18-6-87-63(zx)。
金相组织结构:,烟气脱硫系统中的吸收塔、再加热器、烟气进口挡板、风,优秀的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的能力,GJB2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规,执行标准:。
对氧化和还原环境的各种腐蚀介质都具有非常出色的抗腐,用于制造纸浆和造纸工业的蒸煮器和漂白池,GJB1953-1994《航空发动机转动件用高温合。
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