01 Den "uunngåelige forbindelsen" mellom undervannsutstyr og titanlegeringer
Landet vårt har rikelig med marine ressurser, og undervannsutstyr fungerer som et avgjørende verktøy for å utforske havet. Dens betydning er-selvfølgelig. I de tidlige dagene var undervannsutstyr for det meste laget av jern-baserte materialer. Senere, for å oppnå lette, ble aluminiumslegeringsmaterialer mye brukt. Men med utviklingen av strategien om å bli en maritim makt, må undervannsutstyr ha evnen til lang-navigasjon, lang-operasjon og dypt-vannsoperasjoner. Titanlegeringer skiller seg ut på grunn av sin lette vekt, høye styrke, korrosjonsmotstand og ikke{10}}magnetiske egenskaper, noe som gjør dem til det ideelle valget for strukturelle materialer i undervannsutstyr. Likevel er prosessering av titanlegering vanskelig, og tradisjonelle prosesseringsmetoder har problemer som dårlig dimensjonsnøyaktighet, lange prosesseringssykluser og høye kostnader. Dette gir også plass til bruk av additiv produksjonsteknologi, som ikke bare løser problemene i titanlegeringsprosessering, men også betydelig forbedrer produksjonseffektiviteten og økonomiske fordeler.
02 Additiv produksjonsteknologi: Fra fødsel til utvikling
Konseptet med additiv produksjonsteknologi kan spores tilbake til slutten av 1800-tallet i USA. På grunn av de tekniske begrensningene på den tiden ble denne ideen imidlertid ikke realisert. Det var ikke før på 1980-tallet at gjennombrudd innen høy-termisk fusjonsteknologi og hurtig prototypteknologi la grunnlaget for utviklingen av additiv produksjonsteknologi. Siden den gang har denne teknologien kontinuerlig utviklet seg og gradvis dukket opp innen felt som romfart, medisin og bilindustri, og har nå blitt en av de banebrytende nøkkelteknologiene i produksjonsindustrien. Kjernen i additiv produksjonsteknologi ligger i "lag-for-lagssammenstilling". Den bruker varmekilder som lasere, elektronstråler eller buer for å smelte pulver eller ledninger, og bygger dem lag for lag i henhold til en tredimensjonal{11}}modell, og oppnår til slutt den totale dannelsen av komponenter. Denne teknologien bryter ikke bare gjennom begrensningene til tradisjonell produksjon, men gir også en ny løsning for produksjon av komplekse strukturer.
03 Anvendelse av additiv produksjonsteknologi i titanlegeringsutstyr under vann
Innovativ produksjon av propeller:
Propellen er en avgjørende fremdriftskomponent i undervannsutstyr. Tidligere møtte titanlegeringsstøpte propeller utfordringene med høye kostnader og tungvinte prosesser. Da produksjonsvolumet var lite, selv om mekanisk bearbeiding av tykke plater var mer praktisk, var materialutnyttelsesgraden ekstremt lav. I 2017 samarbeidet Damen Group, den tyske propellprodusenten Promarin, programvareleverandøren Autodesk og Rotterdam Additive Manufacturing Laboratory (RAMLAB) og fullførte med suksess verdens første tre-bladede nikkel-aluminiumsbronselegeringpropell (med en diameter på 1,35 meter og en vekttråd på 400 kilogram)i. produksjonsteknologi. De relevante ytelsestestene ble bestått, og den fikk sertifisering fra det franske klassifiseringsselskapet. China Shipbuilding Industry Group Fenxi Heavy Industry Co., Ltd., sammen med Shaanxi Changlong Jiuzhou Metal Technology Co., Ltd. brukte LMD-teknologi for å prøve-produsere en syv-blads titanlegeringspropell (med en diameter på 800 mm og en vekt på 30 kg), og er for øyeblikket sertifisert fra den kinesiske foreningen. Sammenlignet med tradisjonelle produksjonsmetoder, viser additiv produksjon unike fordeler ved propellproduksjon og løser mange problemer.
Gjennombrudd i produksjon av hule skjell:
Hule skjell er blant de mest utfordrende komponentene i undervannsutstyr. Den tradisjonelle metoden for å smi ringer og sveise dem sammen har problemer som høy monteringsvanskelighet, mange sveiser, stor sveisedeformasjon, lav materialutnyttelsesgrad og lang behandlingstid. Vårt firma har fullført prøveproduksjonen av hule skjell ved bruk av LMD-teknologi. Etter testing besto denne komponenten den mekaniske ytelsestesten og den eksterne vanntrykktesten. Sammenlignet med tradisjonelle prosesseringsmetoder har materialutnyttelsesgraden økt fra 50% til 95%, behandlingstiden er forkortet fra 7 dager til 1 dag, produksjonskostnaden er redusert med 20%, noe som forbedrer produksjonseffektiviteten og økonomiske fordeler betydelig.
Utforskning og eksperimentering av trykkbeholdere:
I utlandet har Breddermann-teamet med suksess laget GR5 titanlegering halvkuleformede skjell ved hjelp av LMD-teknologi og gjennomførte evalueringer og tester på dem for å utforske deres potensielle anvendelser i undervannsutstyr. Forskningen fant at optimalisering av konstruksjonsretningen og innføring av støttestrukturer kunne forbedre dimensjonsnøyaktigheten til den andre partiet med halvkuler. Feiltestene indikerte at trykkbærekapasiteten til den andre partiet med halvkuler hadde økt betydelig, og ga viktige referanser for utviklingen av titanlegeringsutstyr under vann.
04 "Høydepunktet" av additiv produksjonsteknologi
Additiv produksjonsteknologi skiller seg fra tradisjonelle prosesseringsteknologier. Basert på tre-dimensjonale modeller, behandler den i lag ved å bruke varmekilder som lasere, elektronstråler eller buestrømmer for å smelte pulver eller ledninger, og bygger dem lag for lag for å oppnå den generelle dannelsen av komponenter. Ved konstruksjon av undervanns titanlegeringsutstyr har denne teknologien åpenbare fordeler.
Sterk tilpasningsevne til størrelse:
Laserselektiv smelting (SLM) teknologien, selv om den er begrenset av plassen til vakuumkammeret, kan innenlandsk og utenlandsk utstyr dekke mer enn 60% av komponentene i undervannsutstyr, og med utviklingen av teknologien fortsetter formingsstørrelsen å øke. Mens teknologiene for laserfusjonsavsetning (LMD) og WAAM (arc additive manufacturing) i utgangspunktet ikke har noen begrensninger på størrelsen på komponentformasjonen, kan de oppfylle kravene til store komponenter og, etter påfølgende finbehandling, oppfylle kravene til utstyrsbruk.
Betydelige fordeler ved produksjon av komplekse strukturer:
Tar vi propeller og hule skall som eksempler, har den tradisjonelle produksjonsmetoden høye kostnader, kompliserte prosesser og lav materialutnyttelse. Med additiv produksjonsteknologi kan disse problemene løses, og produksjonseffektiviteten kan forbedres. For eksempel har de syv-bladede titanlegeringspropellene og hule skallene som selskapet vårt har testet-produsert betydelig forbedret i ytelse, kostnader og prosesseringssyklus.
Materialsammensetning og ytelse er garantert:
Studier har vist at titanlegeringskomponentene behandlet av additiv produksjonsteknologi kan oppfylle standardkravene for kjemisk sammensetning, og de mekaniske egenskapene til noen prosess-forberedte GR5 titanlegeringsdeler kan også oppfylle standardene. Selv om slagenergien er lavere enn for smiing, er den generelle ytelsen god.
