Как применить технологию направленного энергетического осаждения (DED) для ремонта пресс-форм?

一, Принцип технологии DED заключается в точном контроле ванны расплава.
Технология DED использует лучи высокой-энергии (лазера, электронного луча или дуги) для одновременного плавления металлического порошка или проволоки, укладывая их слой за слоем, чтобы создать-трехмерную форму. Основными преимуществами этого являются:
Точный контроль температуры: мощность лазера, скорость сканирования и объем подачи порошка можно изменять динамически, чтобы получить точный размер ванны расплава. Например, мультилазерная коаксиальная композитная система CMT Advanced компании Nanjing Enigma имеет шесть лазерных модулей, которыми можно управлять отдельно. В нем используется красно-синяя лазерная композитная технология, благодаря которой высокореактивные материалы, такие как медь и алюминий, поглощаются в три раза быстрее, чем традиционные методы, сохраняя при этом зону термического воздействия в пределах 0,5 мм.
Адаптируемость к нескольким материалам: поддерживает осаждение более 300 различных типов металлов, таких как титановые сплавы, жаропрочные-сплавы на основе никеля- и литейные стали. Используя технологию DED, американская-компания Relativity Space смогла отремонтировать лопатки ракетного двигателя, изготовленные из нержавеющей стали 316L. Проблему растрескивания при термообработке решили, покрыв их порошком сплава на основе кобальта-. Ремонтный слой имел твердость HRC48 и был на 15% лучше при высоких температурах, чем подложка.
Производство градиентных материалов: изменяя соотношение порошкового состава в реальном времени, можно непрерывно наносить функционально градуированные материалы (FGM). Компания Hyde Laser Services изготовила пресс-форму из инструментальной стали и меди для атомной энергетики. Он имеет сэндвич-структуру с подложкой Ampcolo 940, переходным слоем Monel 400 и формовочным слоем P21. Это делает охлаждение на 40 % более эффективным и сокращает время цикла на 30 %.
2. Основные проблемы с ремонтом пресс-форм и решениями DED.
1. Устранение термоусталостной трещины
В формах для литья под давлением могут образовываться микротрещины, когда они проходят повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения. Высокое тепловложение при традиционном ремонте аргонодуговой сваркой обычно приводит к распространению трещин. Технология DED обеспечивает точный ремонт, используя следующие новые идеи:
Процесс перехода холодного металла (CMT) заключается в следующем: система CMT Advanced компании Nanjing Enigma использует технологию управления переходом короткого-замыкания дуги, чтобы сократить количество тепла, выделяемого на сварку MIG, на две-трети. При креплении пресс-формы корпуса коробки передач автомобиля была наплавлена ​​тонкостенная-конструкция толщиной 0,3 мм без трещин, а ремонтный слой и подложка склеены между собой металлургической прочностью 420МПа.
Свободная формовка электронным лучом (EB-DED). Электронные лучи могут фиксировать активные металлы, такие как титановые сплавы, без окисления в вакууме. При фиксации лопатки авиационного двигателя технология EB-DED позволила сделать размер зерен слоя осаждения жаропрочных-сплавов на основе никеля более мелким до уровня ASTM 8. Это увеличило-стойкость к высоким-температурам на 25 %.
2. Исправление сложного кариеса
Чтобы закрепить форму конформного канала охлаждающей воды, необходимо сохранить исходную структуру канала потока. Способность технологии DED объединять множество осей демонстрирует некоторые уникальные преимущества:
Пяти-осевое осаждение: система Optomec LENS 750 имеет наклонно-вращающийся рабочий стол, который позволяет устранять слепые зоны в полости формы на 360 градусов. В проекте по ремонту корпуса бытового прибора спиральный охлаждающий канал диаметром 2 мм был эффективно исправлен с помощью планирования пути оптимизации топологии. После ремонта срок службы пресс-формы увеличился на 40%, а степень годности изделия выросла до 98,5%.
Технология ремонта на месте: гибридный станок LASERTEC 65 3D от DMG Mori сочетает в себе аддитивные функции DED и фрезерно-вычитающие функции. Это означает, что ремонт можно производить, не разбирая форму. При установке форм для автомобильных дверных ручек восстановление поверхности с точностью до 0,1 мм происходит в шесть раз быстрее, чем при использовании обычных методов резки проволокой.
3. Восстановление размеров и улучшение производительности.
Чтобы устранить износ больших форм, необходимо найти баланс между точностью размеров и механическими качествами. Подход послойной седиментации технологии DED предлагает передовые-решения:
Используя послойное укладывание слоев толщиной 0,25-0,5 мм и управление с обратной связью в-режиме реального времени, производство с формированием сетки, близкое к сетке, может поддерживать точность размеров в пределах ± 0,05 мм. При ремонте колонны гидравлического пресса усилием 10 000 тонн по технологии DED была восстановлена ​​цилиндрическая поверхность диаметром 1,2м. Колебания однородности твердости (HV) ремонтного слоя составили менее 5%, что в три раза больше, чем при типичной процедуре сварки.
Добавление 0,5 % наночастиц TiC в стальной порошок формы H13 и использование свойств быстрого затвердевания DED для получения мелкого и распределенного-распределения карбидов называется «армированием наночастицами». Восстановленная форма теперь в два раза устойчивее к термическому износу и выдерживает более 100 000 циклов впрыска.
3. Примеры того, как работает отрасль и как она может помочь экономике.
1. Аэрокосмическая отрасль
Компания, производящая авиационные двигатели, использует технологию DED для фиксации шиповой части лопаток турбины. Стоимость замены новых деталей снизилась с 800 000 юаней до 120 000 юаней, а время ремонта сократилось с 45 до 7 дней. Восстановленный клинок прошел 5000 испытаний при высокой температуре в 1000 градусов без распространения трещин.
2. Завод Tesla в Шанхае использует технологию DED для ремонта огромных-форм для литья под давлением в автомобильной промышленности. Это восстанавливает точность размеров за счет нанесения алюминиево-кремниевого сплава. Один ремонт экономит 2 миллиона юаней на затратах на замену пресс-форм и сокращает время простоя производства на 90%. Неподвижная форма изготовила 100 000 задних крышек модели Y без остановки, а стабильность размеров продукта (значение CPK) осталась выше 1,67.
3. Область энергетического оборудования
Китайская национальная ядерная корпорация использует технологию DED для ремонта теплообменных трубок в паровых турбинах атомных электростанций. Добавление нержавеющей стали 316L обратно в стенку трубы восстанавливает ее толщину. Ремонтный слой на 20 % более устойчив к коррозии, чем подложка (тест ASTM G28).. 15 Ежегодно на обслуживании одного устройства экономится миллионы юаней.