¿Es alto - aleación de temperatura adecuada para imprimir piezas de equipos de vapor?

一, los beneficios tecnológicos de la impresión 3D con altas aleaciones de temperatura -: superar los límites de la producción tradicional
1. La capacidad de hacer estructuras complicadas
Al hacer cuchillas huecas para turbinas de vapor utilizando la técnica típica de fundición de inversión, se necesitan muchos pasos para empalmar los canales de enfriamiento. Esto significa que se usa menos del 10% del material y es probable que las cuchillas tengan fallas de soldadura. A través de los procedimientos de fusión selectiva láser (SLM) o de fusión del haz de electrones (EBM), la tecnología de impresión 3D puede imprimir directamente características complicadas como canales de enfriamiento conformes y estructuras de celosía. Por ejemplo, las cuchillas de turbina que imprimieron la tecnología de platino para una cierta compañía de turbinas de gas han hecho que el enfriamiento sea un 30% más eficiente y haya hecho que las cuchillas sean un 25% más ligeras. Esto ha mejorado enormemente la eficiencia térmica y la estabilidad operativa de los equipos de vapor.
2. La capacidad de mejorar las cualidades de los materiales
Cuando las aleaciones de temperatura altas - se imprimen en 3D, una velocidad de enfriamiento de 106-108 grados /s puede crear patrones de grano ultrafino e incluso fases amorfas. Esto hace que el material sea más fuerte y más resistente a la fatiga a altas temperaturas. El polvo de aleación de temperatura de temperatura de Avic Maite High -, hecho por la impresión 3D, tiene una resistencia de rendimiento de 900MPa para las palas de turbina de gas a una temperatura alta de 1200 grados. Esto es un 15% mayor que las piezas fundidas tradicionales. Además, el uso de algoritmos de IA para ayudar a optimizar los parámetros del proceso (tal como cambiar la potencia del láser y la velocidad de escaneo en la marcha) puede proporcionarle un control fino sobre la microestructura del material y ayudarlo a aprender más sobre el potencial de rendimiento de las altas aleaciones de temperatura-}.
3. Reducir los costos y el tiempo que lleva hacer las cosas
Hacer que las piezas de aleación de temperatura - de la antigua -} de moda sean 12 pasos, como fundición, forja y tratamiento térmico, y puede tomar hasta seis meses. Con el modo "Modelo digital de moldeo directo", la tecnología de impresión 3D reduce el ciclo de producción a menos de dos semanas. Xi'an Bolite usó tecnología SLM para imprimir discos de turbina para compañías de motores de aviación. Esto hizo posible que los componentes clave en los equipos de vapor se iteren rápidamente. La compañía pudo usar el 90%del material en lugar del 15%habitual, y el costo de cada pieza disminuyó en un 40%.
2, El desafío de imprimir piezas de equipos de vapor para uso industrial: la brecha entre el laboratorio y el taller
1. Problemas para mantener el proceso estable
Cuando las aleaciones de temperatura - se imprimen 3D, el láser y el polvo interactúan en cuatro estados diferentes: sólido, líquido, gas y plasma. Esto hace que la piscina fundida se comporte de una manera complicada y cambiante. Por ejemplo, cuando SLM imprime la aleación de Inconel 718, si la velocidad de escaneo no está dentro del rango ideal, es probable que ocurran defectos como fracturas y poros, lo que significa que menos del 70% de las piezas están calificadas. Además, el problema de deformación de deformación causada por la acumulación de estrés residual es especialmente malo al imprimir piezas grandes de equipos de vapor (como las paredes de la membrana de la caldera). Debe solucionarse con pasos adicionales como precalentar el tratamiento térmico del sustrato y la liberación de estrés.
2. Garantía de rendimiento de material consistente
El rendimiento de todas las partes del equipo de vapor debe ser muy consistente. Por ejemplo, los tubos de transferencia de calor en las centrales nucleares deben trabajar durante mucho tiempo a 360 grados y 17.2 MPa. Cualquier cambio en el rendimiento en un área específica podría ser peligroso. Sin embargo, los pequeños cambios en la distribución del tamaño de las partículas de polvo, la densidad del polvo y otros parámetros en todo el proceso de impresión 3D pueden causar diferencias en el tamaño del grano y la distribución de la fase de precipitación en varias partes del producto. Solo unas pocas compañías nacionales, como Huashu High Tech, han configurado sistemas para rastrear lotes de polvo y plataformas de monitoreo en línea para mantener cambios de rendimiento dentro de ± 5%. Sin embargo, todavía es difícil lograr las altas especificaciones para los componentes de grado de energía nuclear.
3. No hay sistema para estandarizar
Los estándares globales para certificar 3D - impresos altos - Las piezas de aleación de temperatura aún no están terminadas. ASTM International ha publicado los "requisitos generales para la fabricación aditiva de materiales metálicos", pero todavía hay una brecha en las metodologías de prueba para ciertas situaciones de trabajo de equipos de vapor, como la oxidación en el lado del vapor y la corrosión por vapor de agua. Una compañía doméstica hizo paquetes de tubo del sobretresco para las centrales eléctricas térmicas, pero el proceso de aceptación del proyecto se extendió en 18 meses porque no había estándares especiales de prueba para cosas como la resistencia a la alta temperatura de resistencia y la tasa de oxidación del lado del vapor. Esto hizo que el proyecto fuera más riesgoso para la industrialización.
3, avance en escenarios de aplicación: de piloto a escala completa -
1. Movimiento de tecnología de una industria a otra en aeroespacial
Al diseñar piezas de extremo caliente, tanto los motores de aviones como las turbinas de vapor necesitan cosas como el enfriamiento efectivo y ser ligero. GE usó la impresión 3D para hacer la boquilla de combustible Leap Engine, que combina 20 partes en una. Esta técnica también se ha utilizado con éxito para hacer boquillas de turbina de vapor. OUZHONG Technology, una empresa china, imprimió un núcleo de válvula de regulación para una unidad de potencia térmica supercrítica ultra -. Este diseño redujo el peso en un 35% y aceleró el tiempo de respuesta de la regulación a 0.2 segundos, mejorando en gran medida el rendimiento de control dinámico de los equipos de vapor.
2. Necesidades personalizadas en el campo de energía nuclear
Cuarto - reactores nucleares de generación, como sodio - reactores rápidos enfriados y reactores de sal fundidos, tienen criterios más estrictos para los materiales utilizados en los generadores de vapor. Por ejemplo, deben mantenerse estables en condiciones con altas temperaturas y una radiación severa por encima de 600 grados . 3 D La impresión puede hacer que sea posible dar forma casi a la difícil - a - metales de la máquina (tales GH1333), reducirse en la cantidad de juntas soldadas y disminuir el riesgo de la fuga radioactiva. El Instituto de Investigación de Metal en la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un tubo de revestimiento de aleación de aleación GH1333 impreso en 3D - impreso que es un 20% mejor para resistir la hinchazón que los tubos extruidos tradicionales cuando se probó en condiciones de accidentes simulados. Esto brinda soporte técnico para la localización de equipos de energía nuclear.
3. Cambios rápidos a las calderas industriales
La tecnología de impresión 3D puede ayudar a que los equipos de vapor pequeños y modulares crezcan rápidamente en el campo de la energía distribuida. Por ejemplo, una compañía emplea tecnología SLM para hacer quemadores para calderas de biomasa. El diseño del canal de flujo biomimético aumenta la eficiencia de la combustión en un 12% y acorta el tiempo que lleva pasar del diseño al entrega a 45 días, que es tres veces más rápido que los métodos estándar. En el futuro, será posible personalizar y hacer equipos de vapor a pedido utilizando tecnología gemela digital e impresión 3D.