1. الطبيعة الفريدة لصنع معدات الطاقة تجعل مراقبة الجودة أكثر أهمية.
هناك ثلاثة أشياء رئيسية تجعل صنع معدات الطاقة أمرًا صعبًا. أولا، المواد لها خصائص متطرفة للغاية. على سبيل المثال، يجب أن تكون شفرات توربينات الغاز قادرة على التعامل مع درجات حرارة تصل إلى 1500 درجة وضغط يبلغ 300 ميجا باسكال. ثانيا، الهياكل معقدة للغاية. على سبيل المثال، يحتوي مولد البخار في محطة للطاقة النووية على عشرات الآلاف من الأنابيب الدقيقة. ثالثاً، أصبحت بيئة الخدمة أكثر صرامة. على سبيل المثال، يجب أن تكون معدات طاقة الرياح البحرية قادرة على مقاومة التآكل الناجم عن رذاذ الملح والأضرار الناجمة عن الأعاصير. هذه السمات تجعل مراقبة الجودة في الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أصعب ثلاث مرات:
التحكم في ثبات خصائص المواد: في ظل ظروف العمل القاسية، يجب ألا تفشل الأجزاء المطبوعة بطرق مثل الزحف والكسر الكلالي. على سبيل المثال، تحتاج شفرات توربينات الغاز المصنوعة من سبيكة أساسها النيكل Inconel 718- إلى معالجة الضغط المتوازن الساخن (HIP) للتخلص من المسام الداخلية وجعل الشفرات تدوم أكثر من ضعف مدة المسبوكات العادية.
التحكم في الحلقة المغلقة بدقة هندسية-: بالنسبة للأجزاء الدقيقة مثل آليات تشغيل قضيب التحكم في مفاعلات الطاقة النووية، يجب الحفاظ على تفاوتات الحجم في حدود ± 0.05 مم. أضافت إحدى الشركات نظام قياس التداخل بالليزر إلى معدات SLM الخاصة بها حتى تتمكن من إصلاح الأخطاء في الشكل والموضع في الوقت الفعلي أثناء الطباعة. وقد أدى ذلك إلى رفع معدل تأهيل البعد الحاسم من 82% إلى 97%.
تغطية كاملة للعثور على العيوب: يمكن للتقنية المستخدمة في المسح المقطعي الصناعي العثور على عيوب الثقوب الدقيقة التي يبلغ قطرها 0.02 مم أو أكثر وإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للمنتجات المطبوعة. قامت إحدى الشركات التي تصنع معدات طاقة الرياح بإعداد قاعدة بيانات للعيوب واستخدمت خوارزميات التعلم الآلي للنظر بذكاء إلى صور الأشعة المقطعية. أدى هذا إلى تقليل الوقت المستغرق للعثور على العيوب من 4 ساعات إلى 20 دقيقة.
2. الركائز الأربع لنظام مراقبة جودة العملية برمتها
(1) التحكم في أداء المواد عند المصدر
ثلاث عمليات فحص لجودة المسحوق: قم بإعداد نظام لإدارة دفعات المسحوق بحيث يمكنك اختبار التركيب الكيميائي (باستخدام كشف ICP-AES)، وتوزيع حجم الجسيمات (باستخدام طريقة حيود الليزر)، وقابلية التدفق (باستخدام مقياس تيار Hall) على كل دفعة من المسحوق المعدني. تقول إحدى الشركات التي تصنع معدات الطاقة أن حجم الجسيمات D50 لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L يجب أن يتراوح بين 25 و35 ميكرومتر، ويجب أن يكون معدل تدفق Hall أقل من أو يساوي 25 ثانية/50 جم، ويجب أن يكون محتوى الأكسجين أقل من أو يساوي 0.05%.
بناء قاعدة بيانات للمواد: أنشئ قاعدة بيانات لمعلمات العملية تحتوي على 12 سبيكة تُستخدم غالبًا في مجال الطاقة. يجب أن تتضمن قاعدة البيانات هذه معلومات مهمة مثل شكل حوض الذوبان واحتمال أن تكون دفعات المسحوق المختلفة كروية عند كثافات طاقة معينة. على سبيل المثال، تكشف قاعدة البيانات أنه يمكن الوصول إلى أفضل كثافة (99.2%) وقوة شد (320MPa) لسبائك الألومنيوم AlSi10Mg باستخدام طاقة ليزر تبلغ 350 وات وسرعة مسح تبلغ 1200 مم/ثانية.
(2) التحكم في عملية الطباعة في الوقت الحقيقي
محاكاة التفاعل بين المجالات الفيزيائية المتعددة: نحن نستخدم برنامج ANSYS Workbench لإجراء عمليات محاكاة الاقتران الميكانيكي الحراري في عملية الطباعة ومعرفة كيفية انتشار الضغط المتبقي. استخدمت إحدى الشركات التي تصنع معدات الطاقة النووية تحسين المحاكاة لتغيير اتجاه الطباعة من المحور Z-إلى زاوية 45 درجة. أدى هذا إلى خفض معدل انكماش المحور Z- من 0.8% إلى 0.3% وجعل مشاكل تقشير الطبقات البينية أقل شيوعًا.
استخدام نظام التحكم في الحلقة المغلقة-: ضع مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء وكاميرا لمراقبة حوض الذوبان في معدات SLM حتى تتمكن من إعطائك معلومات في الوقت الفعلي-عن الحجم (الخطأ ± 10 ميكرومتر) ودرجة الحرارة (الخطأ ± 5 درجة ) لحوض الذوبان. إذا تجاوز عرض البركة المنصهرة القيمة المحددة مسبقًا بنسبة 15%، يقوم النظام تلقائيًا بتغيير قوة الليزر وسرعة المسح للحفاظ على استقرار البركة المنصهرة.
(3) التحكم الدقيق في تكنولوجيا ما بعد المعالجة-.
تحسين عملية المعالجة الحرارية: تم تصميم إجراء التلدين على مرحلتين-للأجزاء المطبوعة من سبائك التيتانيوم Ti6Al4V. الخطوة الأولى هي تغيير المرحلة عند 920 درجة لمدة ساعتين. الخطوة الثانية هي تحسين هيكل الطور + عند 730 درجة لمدة 4 ساعات. ارتفعت قوة الكلال للأجزاء المطبوعة بنسبة 40% بعد هذه المعالجة، لتصل إلى 680MPa.
تكامل تكنولوجيا تعديل السطح: تعمل تقنية الأكسدة القوسية الدقيقة (MAO) على صنع طبقة سيراميك بسمك 50 ميكرومتر على سطح الأجزاء التي من المحتمل أن تتآكل، بما في ذلك محامل علبة التروس لتوربينات الرياح البحرية. يؤدي هذا إلى زيادة المدة التي يمكنهم خلالها مقاومة التآكل الناتج عن رش الملح من 500 ساعة إلى أكثر من 2000 ساعة.
(4) تحسين مراقبة الجودة بذكاء
مزيج من تقنيات الاختبار غير المتلفة-: قم بإعداد نظام اختبار ثلاثي المستويات- يتضمن "التصوير المقطعي الصناعي، والمصفوفة الطورية بالموجات فوق الصوتية، واختبار التيار الدوامي." أولاً، استخدم الأشعة المقطعية الصناعية (القرار 10 م) لمسح غرفة احتراق توربينات الغاز بأكملها، والتي يبلغ قطرها 200 مم. ثم، استخدم الاختبار الدقيق للصفيف المرحلي بالموجات فوق الصوتية (الدقة 0.1 مم) للتحقق من أي مناطق تبدو مشبوهة. وأخيرا، استخدم اختبار التيار الدوامي للتحقق من وجود شقوق على السطح.
كيفية استخدام تقنية التوأم الرقمي: قم بعمل نسخ رقمية من الأجزاء المطبوعة وتتبع كيفية عملها في الوقت الفعلي. أضافت شركة معينة خوارزمية للتنبؤ بعمر التعب إلى نموذج التوأم الرقمي الخاص بها. يمكن أن يوفر هذا إشعارًا مبكرًا لمدة 6 أشهر بشأن بعض مخاطر تعطل المعدات وتقليل وقت التوقف غير المخطط له بنسبة 65%.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-airplane-engine-stand.html