TC4 títan álfelgur er mikið notað í geimferðum, efnafræði, lífeðlisfræði og öðrum mikilvægum sviðum vegna tæringarþols, mikils sérstaks styrks, góðrar hörku og framúrskarandi lífsamrýmanleika. Hins vegar hefur vinnsla TC4 títan álfelgur undir hefðbundnu ferli galla lítillar efnisnýtingar, hás framleiðslukostnaðar og erfiðrar aflögunar, sem takmarkar verulega vinsæld og beitingu TC4 títan álfelgur, og tilkoma 3D prentunartækni mun bæta þetta ástand. .
3D prentun, sem fræðiheitið er aukefnaframleiðsla, er upprunnin í hraðri frumgerð á tíunda áratugnum. Aðgreint frá frádráttarframleiðslunni notar það staka/stöflun meginregluna, notkun tölvutækni til að vinna hluta af 3D solid líkaninu sem er skorið í röð þunnar sneiðar með ákveðinni þykkt, 3D prentunarbúnað til að vinna úr gagnagreiningu og vinnslu á samfelldri vinnsla á hverri þunnri sneið og stöflun, fylgt eftir með myndun þéttra solida hluta. 3D prentunartækni er hentugur til að vinna úr hvaða lögun sem er og hefur mikla nýtingu á efninu, litlum tilkostnaði, 3D prentunartækni er hentugur til að vinna hluta af hvaða lögun sem er og hefur kosti mikillar efnisnýtingar, litlum tilkostnaði, mikill sveigjanleiki og mikil samþætting, sérstaklega hentugur fyrir mótun TC4 títan álfelgur. Þrívíddarprentunartækni felur aðallega í sér sértæka leysibræðslu og mótunartækni (sértæk leysibræðsla (SLM), leysigerð netmótunartækni (leysistæknileg netmótun (LENS)) og rafeindageislabræðslu- og mótunartækni (rafeindageislabræðsla (EBM)), sem er fullkomnasta tækni í greininni. Rafeindageislabræðsla (EBM). Þar á meðal hefur EBM mótun marga kosti samanborið við hinar tvær mótunartækni: (1) EBM mótun notar rafeindageisla sem orkugjafa, engin endurspeglun í framleiðsluferlinu , mikil orkunýting; (2) EBM mótun fer fram í lofttæmi, sem getur í raun komið í veg fyrir mengun annarra þátta í loftinu; (3) EBM mótun er skilvirkari en önnur mótunartækni vegna mikils orkuinntaks og hár skannahraði; (4) EBM mótun er skilvirkari en önnur mótunartækni vegna mikils orkuinntaks og mikils skönnunarhraða; (5) EBM mótun er skilvirkari en önnur mótunartækni. (4) EBM mótunarhlutar hafa minna afgangsálag og þurfa ekki síðari hitameðferð, sem sparar orku.
Þessi grein byrjar á meginreglunni um EBM tækni, dregur saman viðeigandi rannsóknarniðurstöður heima og erlendis, lýsir örbyggingu, göllum og vélrænni eiginleikum TC4 títan álfelgurshluta mótaðra af EBM undir mismunandi ferlibreytum og hlakkar að lokum til umsóknarhorfa þess.
1. Meginregla og helstu breytur EBM
Í fyrsta lagi, Magicsl9.0 hugbúnaðurinn sneiðir og setur þrívíddarlíkan hlutans í sneiðar og lagðar í samræmi við ákveðna þykkt, til að fá heildarupplýsingar um tvívíddarhlutann. Síðan dreifir EBM kerfið álduftinu jafnt á undirlagið í samræmi við ákveðna þykkt og skannar og bræðir álduftið á undirlagið með rafeindageislanum sem myndast af straumnum sem fer í gegnum wolframþráðinn sem hitagjafa undir áhrifum fókusspóluna og rafsegulbeygjuspóluna. Hvert skönnun bræðslu lag rafeinda geisla, borðið mun falla lag hæð, og þá aftur leggja duftið, rafeinda geisla til að endurtaka skönnun bræðslu ferli, og hvert unnið lag hvert annað þéttist í heild. Allt framleiðsluferlið er framkvæmt í lofttæmu umhverfi, þannig að forðast í raun möguleika á oxun títan málmblöndunnar meðan á vinnslu stendur. Eftir framleiðslu fjarlægir EBM kerfið hlutinn úr byggingarhólfinu og setur hann í duftendurvinnslukerfi (PRS), sem notar háþrýstiloft til að fjarlægja duftið sem festist við yfirborð hlutans, sem leiðir til mótaðs hluta með sléttu yfirborði .
Helstu breytur EBM tækni eru rafeindageislastraumur, hröðunarspenna, skönnunarhraði, lagþykkt, skannalínubil og brennipunktauppbót osfrv. Hægt er að fá mismunandi orkuþéttleika með því að stilla þessar færibreytur, td með því að auka rafeindageislastrauminn. eða minnkar skönnunarhraðann er hægt að fá hærri orkuþéttleika. Stærð orkuþéttleikans hefur mikil áhrif á örbyggingu, galla og vélræna eiginleika mótaðra hluta, og viðeigandi orkuþéttleiki mun gera málmblöndunni betri vélrænni eiginleika. Vegna einstaks mótunarferlis EBM tækni, eru örbyggingu og vélrænni eiginleikar EBM mótaðra TC4 títan málmblöndur mótaðra hluta frábrugðnir þeim sem framleiddir eru með hefðbundnum hætti (td svikin) TC4 títan málmblönduðu mótuðu hlutunum.
2.EBM myndar TC4 títan ál örbyggingu og galla
2.1 EBM myndar TC4 títan álfelgur örbyggingu og áhrifaþættir
Hitabreytingin á EBM sem myndar TC4 títan málmblöndu í mótunarferlinu hefur áhrif á örbyggingu þess. Í fyrsta lagi bráðnar duftið undir virkni rafeindageislans og hitastig fljótandi málmblöndunnar nær um 1700 gráður, sem er mun hærra en fasaskiptihitastig TC4 títan álfelgur (995 gráður), á þessum tíma, vökvinn. álfelgur samanstendur af upprunalegu kornum; og síðan, með rafeindageislann í burtu, er fljótandi málmblönduna kæld hratt niður í byggingarhitastig (almennt 650-700 gráðu ) til að haldast stöðugt, og verður í föstu formi, á þessum tíma gangur málmblönduna undir → + , og útfelling á nálarfasa. Úrkoma á acicular fasa og súlulaga fasa. A1-Bermani o.fl. trúa því að á þessu stigi kælihraða sem er meiri en 410 gráður / s, mun falla út undirstöðugt 'martensít, langan tíma í háhitaumhverfi og niðurbrot + lagskiptrar uppbyggingar, og flestar fínu nálarbeygjurnar og litla hluta áfangans. Eftir mótun á TC4 títan álfelgur með því að byggja hitastig rólega niður í stofuhita, breyttist málmbyggingin ekki verulega, enn samsett úr + fasa. EBM mótun TC4 títan málmblöndu og móta mótun á TC4 títan málmblöndu eins og sýnt er á mynd 2.
Fræðimenn heima og erlendis fyrir EBM mótun TC4 títan álfelgur örbyggingu hefur gert miklar rannsóknir, komist að því að breytur mótunarferlisins, staðsetning mótunarhluta, stærð mótunarhluta og aðrir þættir munu hafa áhrif á kælihraða málmblöndunnar í mótunarferlinu. , sem aftur hefur áhrif á stærð kornastærðar þess. Hrabe o.fl. komist að því að við þær aðstæður að tryggja að hægt sé að nota orkuinntakið til að láta TC4 títan álduftið bráðna alveg til að mynda þéttan hluta, auka e-geislann á viðeigandi hátt. að aukast, sem leiðir til úrkomu fínni -rimla og -fasa.Murr o.fl. og Wang o.fl. komst að því að örbygging EBM-myndaðra TC4 títan málmblöndur var mismunandi á mismunandi stöðum. Eins og sýnt er á mynd 3, er staða lægri útfellingarhæðar, vegna þess að hún er nær mótunarundirlaginu og hefur því hærri kælihraða, óstöðugt vaxtarsvæði, auðvelt að fella út fínn nállaga fasa; því hærra sem útfellingarhæð stöðu ristarinnar er þykkari, því stærri eru kornin; útfelling ákveðinnar hæðar, rimlan er á stöðugu vaxtarsvæði, auk þess sem kornastærð hefur tilhneigingu til að vera stöðug. Wang o.fl. rannsakaði einnig áhrif stærðar mótaðra hluta á örbyggingu EBM-myndaðs TC4 títan álfelgur og komst að því að í lag-fyrir-lags bræðslu- og storknunarferlinu var kælihraði smærri sýnanna meiri og felldi því út fínni. -fasa.Galarraga o.fl. rannsakað frekar og komist að því að breytingin á örbyggingu EBM-myndaðs TC4 títan álfelgur tengdist dvalartíma þess í byggingarhólfinu og að dvalartíminn væri of langur, sem myndi leiða til útfellingar lægri hæðar og hærri örbyggingar í húsinu. neðst á útfellingarhæðinni. hæð er lægri, örbyggingin er grófari niðurstöður.
2.2 Gallar í EBM mótun á TC4 títan álfelgur
Vegna óviðeigandi vals á ferlibreytum eða ferlitruflunum getur EBM mótun á TC4 títan álhlutum valdið margs konar galla. Zhai o.fl. komist að því að það eru tveir dæmigerðir gallar í örbyggingu EBM mótunar TC4 títan álfelgur: einn er porosity af völdum argon gas sem er fast í gallaða duftinu; hitt er porosity vegna lélegrar bráðnunar álduftsins.
Gong o.fl. flokkaði TC4 títanblendigallana í tvo meginflokka í samræmi við magn inntaks rafeindageislaorkuþéttleika. Þegar orkuþéttleiki er of lágur er ekki nóg að tengja bræðslupottinn alveg við bræðslupottinn og lögin við lögin og mynda óreglulega bræðslugalla ásamt vissu magni af gropi. Þegar orkuþéttleiki er of hár, sem leiðir til hraðrar hækkunar á staðbundnum hita, bráðnar duftið undir áhrifum yfirborðsspennu blöðrunar (lítil varmaleiðni duftsins) og þar með myndast svitahola. kahnert o.fl. komist að því að orkuinntakið er of hátt, ekki aðeins verður yfirborðsgæði mótaðra hluta verra, og í alvarlegum tilvikum mun það leiða til þess að miðunarvél dufthúðunarkerfisins hættir að virka, sem gerir það nauðsynlegt að hætta við framleiðsluferlið sjálft. Að auki, þegar rafeindageislastraumurinn fer yfir ákveðinn þröskuld, mun álduftið blása í burtu og skilja eftir óreglulegar svitaholur í laginu, sem í alvarlegum tilfellum mun gera allt duftbeðið hrynja, eins og sýnt er á mynd 5; Forhitun duftbeðsins til að bæta viðloðun þess og sigrast á krafti rafeindageislans á álduftinu getur komið í veg fyrir að duft hrynji. Gallar munu hafa neikvæð áhrif á vélrænni eiginleika C4 títan álfelgurs og EBM ferlibreytur verða að vera fínstilltar, svo sem að stjórna skönnunarhraða, stilla skönnunarlínubilið og fínstilla rafeindageislastrauminn til að draga úr myndun galla.
3.Vélrænir eiginleikar EBM mótaðs TC4 títan álfelgur
3.1 Togeiginleikar EBM mótaðs TC4 títan álfelgur
Bruno o.fl. rannsakað togeiginleika EBM-myndaðra og mótaðra TC4 títan málmblöndur, vegna þess að EBM-myndað TC4 títan málmblöndur eru viðkvæmt fyrir galla í holum í mótunarferlinu og dreifing örbyggingar þeirra er ekki einsleit, sem leiðir til hæsta togþols og álagsstyrkur 996 MPa og 919 MPa, í sömu röð, sem eru örlítið lægri en smíðamótuðu TC4 títan málmblöndurnar (tog- og ávöxtunarstyrkur 1034 MPa og 991 MPa:); Wang o.fl. afrakstursstyrkur 1034MPa, 991MPa í sömu röð:); Wang o.fl. rannsakað einnig togþol EBM mótunar TC4 títan álfelgur, og komst að því að togstyrkur þess var 1002MPa, flæðistyrkur var 932MPa og lenging var 14,4%, sem öll voru meiri en TC4 títan ál járnsmíði eftir glæðingu og öldrunarmeðferð. .
Veruleg anisotropy er til staðar í vélrænni eiginleikum EBM mótaðs TC4 títan álfelgur. Bruno o.fl. og Hrabe o.fl. komist að því að togstyrkur EBM mótaðra sýna í láréttri átt er sterkari en í lóðréttri átt og lenging mótaðra sýna í láréttri átt er minni en í lóðréttri átt. Þetta er vegna þess að B korn ójafnvægi innan málmblöndunnar: mótað sýnishorn vex aðallega í lóðrétta átt; myndun smærri frumkorna í láréttri átt dregur úr spennuuppsöfnun við kornamörk, sem seinkar sprungubyrjun og veldur aðeins meiri lengingu.
Hrabe o.fl. komst að því að aukning á rafeindageislaskönnunarhraða (sem er neikvæð fylgni við orkuþéttleika) leiddi til lítilsháttar minnkunar á þykkt rimlanna (1,16 μm → 0.95un), sem aftur jók togþolið. styrkur, flæðistyrkur og örhörku um 2%, 3% og 2%, í sömu röð.
Formanoir o.fl. EBM mótun TC4 títan álfelgur var haldið við 950 gráður í 60 mínútur og 1040 gráður í 30 mínútur, bæði með því að nota vatnskælingu og loftkælingu tvær kæliaðferðir, togstyrkur málmblöndunnar og flæðistyrkur minnkaði lítillega, lengingin fékk ekki marktæka aukningu, sem gefur til kynna að aðeins stjórn á lykilbreytum EBM mótunarinnar sé áhrifarík aðferð til að bæta frammistöðu málmblöndunnar.
3.2 Þreytueiginleikar EBM mótaðs TC4 títan álfelgur
Chan o.fl. prófaði þreytulíf (fjöldi lota) EBM-myndaðs TC4 títan álfelgur og vals TC4 títan álfelgur undir víxl beygjuálagi 600 MPa (±10%). Niðurstöðurnar sýna að þreytulíf EBM mynda TC4 títan álfelgur er aðeins 17% af þreytu endingu vals álfelgur; brotið á EBM mynduðu TC4 títan álfelgur dreifist með mismunandi lögun svitahola vegna illa bráðnaðra svæða og yfirborðsgrófleiki þess er mun meiri en valsaðs TC4 títan álfelgur, sem er mikilvæg ástæða fyrir lítilli þreytulífi þess.
Tammas-Williams o.fl. komist að því að heit jafnstöðuþrýstingsmeðferð getur í raun útrýmt flestum svitaholum í EBM mynduðu TC4 títan álfelgur, en ef einhver jarðgangahol eru í sýnunum og eru tengd við yfirborðið mun háþrýsti argongasið undir HIP meðferð komast inn í jarðgangagerð, sem veldur því að þessir jarðgangagallar stækka örlítið, sem leiðir til misheppnaðrar meðferðar á mjöðm; að bæta húðun við sýnin fyrir MIP getur fjarlægt gallana. Shui o.fl. komist að því að eftir HIP-meðferð á EBM-myndaðri TC4 títan álfelgur, þó að rimlan verði þykkari, minnkar losunarþéttleiki og togstyrkur sem og ávöxtunarstyrkur minnkar úr 870MPa og 788MPa í 819MPa og 711MPa, í sömu röð, gerir skipulagið einsleitara og hlutfallslegur þéttleiki málmblöndunnar hækkar úr 99,3% í 99,8%, sem dregur úr sprunguuppsprettu, sem aftur eykur þreytustyrk úr 460 boa í 580 MPa.
4.Niðurstaða
Í stuttu máli sýna niðurstöður innlendra og erlendra rannsókna á EBM sem myndar TC4 títan álfelgur að: EBM myndar TC4 títan álfelgur stórsæ skipulag fyrir vöxt súlulaga kristalla meðfram byggingarstefnu, örbyggingu fyrir + lagskipt uppbyggingu, því hraðar sem kælihraði, auðveldara er að fá fínni örbyggingu. Hagræðing á ferlibreytum gerir það að verkum að EBM hefur besta orkuþéttleikann, sem getur í raun komið í veg fyrir myndun fjölda galla. Eftirfarandi HOP meðferð er einnig fær um að fjarlægja svitaholur og einsleita örbygginguna, sem bætir verulega þreytueiginleikana þó að það leiði til grófunar korna, lægri losunarþéttleika og lítilsháttar minnkunar á styrkleika málmblöndunnar. Hagræðingu á breytum EBM mótunarferlisins, ásamt viðeigandi eftirfylgnimeðferð, er hægt að fá með hefðbundinni steypu og smíða TC4 títan málmblöndur með sambærilegum afköstum.EBM sparar hráefni, hratt, skilvirkt, auðvelt að mynda flókin lögun vinnuhluta. mótun, og mun smám saman koma í stað núverandi frádráttarframleiðsluaðferða sem notaðar eru á sviði flug-, efna- og lækninga.
