كيفية تطبيق تقنية ترسيب الطاقة الموجهة (DED) لإصلاح القالب؟

أول, مبدأ تقنية DED هو التقنية الدقيقة للتحكم في حوض الذوبان.
تستخدم تقنية DED أشعة عالية-من الطاقة (ليزر، أو شعاع إلكتروني، أو قوس) لإذابة مسحوق معدني أو سلك في نفس الوقت، وتكديسها طبقة تلو الأخرى لتكوين شكل -ثلاثي الأبعاد. الفوائد الرئيسية منه هي:
التحكم الدقيق في درجة الحرارة: يمكن تغيير قوة الليزر وسرعة المسح وحجم تغذية المسحوق ديناميكيًا للحصول على الحجم الدقيق لحوض الذوبان. على سبيل المثال، يحتوي نظام CMT Advanced متعدد الليزر المركب المحوري من Nanjing Enigma على ست وحدات ليزر يمكن التحكم فيها بشكل منفصل. ويستخدم تقنية الليزر الأزرق الأحمر المركب لجعل المواد-عالية التفاعل مثل النحاس والألومنيوم تمتص بشكل أسرع ثلاث مرات من الطرق التقليدية، مع الحفاظ على المنطقة المتضررة بالحرارة في حدود 0.5 ملم.
القدرة على التكيف مع العديد من المواد: يدعم ترسيب أكثر من 300 نوع مختلف من المعادن، مثل سبائك التيتانيوم، وسبائك النيكل- ذات درجات الحرارة العالية-، والفولاذ المقولب. باستخدام تقنية DED، تمكنت شركة Relativity Space، وهي شركة-مقرها الولايات المتحدة، من إصلاح شفرات محرك الصاروخ المكونة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. تم إصلاح مشكلة التشقق أثناء المعالجة الحرارية بتغطيتها بمسحوق سبيكة أساسه الكوبالت-. كانت طبقة الإصلاح صلبة HRC48، وكانت أفضل بنسبة 15% في درجات الحرارة المرتفعة من الركيزة.
تصنيع المواد المتدرجة: من خلال تغيير نسبة تركيبة المسحوق في الوقت الفعلي، من الممكن ترسيب المواد المتدرجة وظيفيًا (FGM) بشكل مستمر. أنتجت شركة Hyde Laser Services قالبًا مركبًا من النحاس والفولاذ للأدوات لصناعة الطاقة النووية. إنه ذو هيكل ساندويتش مع ركيزة Ampcolo 940، وطبقة انتقالية Monel 400، وطبقة قولبة P21. وهذا يجعل التبريد أكثر كفاءة بنسبة 40% ويقلل وقت الدورة بنسبة 30%.
2، المشاكل الرئيسية مع إصلاح القالب وحلول DED
1. اصلاح شرخ التعب الحراري
من المحتمل أن تتطور قوالب الصب بالقالب إلى شقوق صغيرة عندما تمر بدورات تسخين وتبريد متكررة. عادةً ما يؤدي إدخال الحرارة العالية في إصلاح اللحام بقوس الأرجون التقليدي إلى انتشار الشقوق. تحصل تقنية DED على إصلاحات دقيقة باستخدام الأفكار الجديدة التالية:
عملية انتقال المعدن البارد (CMT) هي كما يلي: يستخدم نظام CMT المتقدم من Nanjing Enigma تقنية التحكم في انتقال الدائرة القصيرة - لتقليل كمية الحرارة التي تدخل في لحام MIG بمقدار الثلثين-. عند تثبيت قالب مبيت علبة تروس السيارة، تم ترسيب هيكل ذو جدران رفيعة بسمك 0.3 مم-دون أي شقوق، وتم ربط طبقة الإصلاح والركيزة معًا بقوة معدنية تبلغ 420 ميجا باسكال.
التشكيل الحر لشعاع الإلكترون (EB-DED): يمكن لحزم الإلكترون إصلاح المعادن النشطة مثل سبائك التيتانيوم دون أكسدة في الفراغ. عند تثبيت شفرة محرك طائرة، تعمل تقنية EB-DED على جعل حجم حبيبات طبقة ترسيب سبيكة النيكل ذات درجة الحرارة العالية-المعتمدة على النيكل أدق إلى مستوى ASTM 8. وهذا ما يجعل قوة تحمل درجة الحرارة العالية-أقوى بنسبة 25%.
2. إصلاح تجويف معقد
لإصلاح قالب قناة مياه التبريد المطابق، يجب الحفاظ على هيكل قناة التدفق الأصلي. تُظهر قدرة تقنية DED على ربط العديد من المحاور معًا بعض المزايا الفريدة:
ترسيب الروابط بخمسة محاور: يحتوي نظام Optomec LENS 750 على طاولة عمل دوارة مائلة يمكنها إصلاح النقاط العمياء في تجويف القالب بزاوية 360 درجة. في مشروع لإصلاح قالب الغلاف الخاص بالأجهزة المنزلية، تم إصلاح قناة تبريد حلزونية بقطر 2 مم بشكل فعال باستخدام تخطيط مسار تحسين الهيكل. تم إطالة عمر القالب بنسبة 40% بعد الإصلاح، وارتفع معدل تأهيل المنتج إلى 98.5%.
تقنية الإصلاح في الموقع: تجمع أداة الآلة الهجينة LASERTEC 65 3D من DMG Mori بين وظائف DED الإضافية ووظائف الطحن والطرح. وهذا يعني أنه يمكن إجراء الإصلاحات دون تفكيك القالب. عند تثبيت قوالب مقابض أبواب السيارة، فإن الحصول على إصلاح سطحي دقيق بمقدار 0.1 مم يكون أسرع بست مرات من استخدام طرق قطع الأسلاك التقليدية.
3. استعادة الحجم وتحسين الأداء
لإصلاح التآكل في القوالب الكبيرة، تحتاج إلى إيجاد توازن بين دقة الأبعاد والصفات الميكانيكية. يوفر أسلوب الترسيب الطبقي لتقنية DED حلولاً متطورة-:
باستخدام طبقة بسمك 0.25-0.5 مم من خلال تكديس الطبقات والتحكم في الحلقة المغلقة في الوقت الحقيقي-، قد يحافظ تصنيع التشكيل القريب من الشبكة على دقة الأبعاد في حدود ± 0.05 مم. عند تثبيت عمود ضغط هيدروليكي بوزن 10000 طن، تم استخدام تقنية DED لاستعادة سطح أسطواني بقطر 1.2 متر. كان تقلب تجانس الصلابة (HV) لطبقة الإصلاح أقل من 5%، وهو أكبر بثلاث مرات من إجراء اللحام النموذجي.
إن إضافة 0.5% من جزيئات Nano TiC إلى مسحوق فولاذ القالب H13 واستخدام خصائص التصلب السريع الخاصة بـ DED لعمل توزيع كربيد دقيق ومنتشر - يسمى "تعزيز جسيمات النانو". أصبح القالب المستعاد الآن أكثر مقاومة للتآكل الحراري ويمكنه التعامل مع أكثر من 100000 دورة حقن.
3، أمثلة على كيفية عمل الصناعة وكيف يمكن أن تساعد الاقتصاد
1. مجال الطيران
تستخدم الشركة التي تصنع محركات الطائرات تقنية DED لإصلاح قسم لسان شفرات التوربينات. انخفضت تكلفة استبدال الأجزاء الجديدة من 800 ألف يوان إلى 120 ألف يوان، وانخفض الوقت المستغرق لإجراء الإصلاح من 45 يومًا إلى 7 أيام. لقد خضعت الشفرة المستعادة لـ 5000 اختبار عند درجة حرارة عالية تصل إلى 1000 درجة دون انتشار أي شقوق.
2. تستخدم منشأة Tesla في شنغهاي تقنية DED لإصلاح قوالب الصب الضخمة- في صناعة إنتاج السيارات. يؤدي هذا إلى استعادة دقة الأبعاد عن طريق ترسيب سبائك الألومنيوم والسيليكون. إصلاح واحد يوفر 2 مليون يوان من نفقات استبدال القالب ويقلل وقت توقف الإنتاج بنسبة 90%. صنع القالب الثابت 100,000 غطاء خلفي من الطراز Y دون توقف، وظل ثبات أبعاد المنتج (قيمة CPK) أعلى من 1.67.
3. مجال معدات الطاقة
تستخدم الشركة النووية الوطنية الصينية تقنية DED لإصلاح أنابيب نقل الحرارة في التوربينات البخارية لمنشآت الطاقة النووية. تؤدي إضافة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مرة أخرى إلى جدار الأنبوب إلى استعادة سُمكه. تتميز طبقة الإصلاح بأنها أكثر مقاومة للتآكل بنسبة 20% من الركيزة (اختبار ASTM G28) ويتم توفير . 15 مليون يوان كل عام عند صيانة وحدة واحدة.